ES2274063T3 - Fibras de vidrio ensimadas, composicion de ensimaje y materiales compuestos que comprenden dichas fibras. - Google Patents
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Abstract
Una fibra de vidrio revestida con una composición de ensimaje, que comprende la asociación de al menos un poliuretano A y al menos un poliéster B, caracterizada porque la relación en peso A/B es tal que 0, 05<_A/B<_3.
Description
Fibras de vidrio ensimadas, composición de
ensimaje y materiales compuestos que comprenden dichas fibras.
La invención se refiere a fibras de vidrio
revestidas con una composición de ensimaje destinadas a reforzar
materias orgánicas de tipo polímero, composiciones de ensimaje
utilizadas para revestir estas fibras y composiciones que contienen
estas fibras.
Las fibras de vidrio utilizadas para refuerzo en
general se producen industrialmente a partir de hilos de vidrio
fundido que se derraman de orificios múltiples de una hilera. Estos
hilos se estiran mecánicamente en forma de filamentos continuos, y
se reúnen después en fibras de base que se recogen seguidamente, por
ejemplo mediante bobinado sobre un soporte rotativo. Antes de su
reunión, se revisten los filamentos con una composición de ensimaje
por paso sobre un dispositivo adaptado tal como rodillos de
revestimiento.
La composición de ensimaje se revela esencial
por distintos conceptos. En primer lugar, interviene en la
fabricación de las fibras protegiendo los filamentos de vidrio de
la abrasión que se produce cuando estos últimos frotan a gran
velocidad los órganos que sirven para guiarlos y recogerlos. A
continuación, la composición de ensimaje permite dar cohesión a la
fibra creando enlaces entre los filamentos que la constituyen lo que
la hace más íntegra y facilita por este hecho su manipulación. La
composición de ensimaje juega igualmente un papel primordial en la
fabricación de materiales compuestos a base de polímeros reforzados
por fibras de vidrio, favoreciendo el remojo y la impregnación de
estas fibras por el polímero, que presenta generalmente el aspecto
de una resina
fluida.
fluida.
Las materias a reforzar pueden integrar las
fibras de vidrio en diferentes formas: fibras continuas o cortadas,
tejidos, mallas de fibras continuas o cortadas, etc.
Los compuestos destinados a utilizarse como
placas translúcidas para tabiques y techumbres se refuerzan
generalmente con fibras de vidrio cortadas que tienen una longitud
de aproximadamente 50 mm, incluso más. Estas placas pueden
obtenerse especialmente por un procedimiento que consiste en cortar
fibras de vidrio procedentes de uno o varios arrollamientos encima
de un transportador que transporta el lecho de resina polímera
destinada a impregnar las fibras, teniendo esta resina la
consistencia apropiada (por ejemplo, líquida, semilíquida o
pastosa) y siendo apta para polimerizar.
Este procedimiento, simple y modulable a la vez
con respecto a la resina y a la densidad de las fibras en el tapiz,
está particularmente adaptado a la fabricación de placas
translúcidas, planas u onduladas, a base de polímero
termoendurecible de la familia de poliésteres, ésteres de vinilo,
acrílicos, fenólicos o epoxídicos. Las propiedades exigidas para
este tipo de placa son un buen aspecto, las menos fibras visibles
posibles (especialmente las llamadas "fibras blancas"), buenas
propiedades mecánicas, eventualmente un buen comportamiento al
envejecimiento con respecto a la intemperie y, en el caso de placas
translúcidas, un buen nivel de translucidez.
La calidad de las composiciones obtenidas por
este procedimiento depende en gran medida de las propiedades
aportadas por las fibras de vidrio y por el ensimaje que las
reviste. Especialmente, se buscan composiciones de ensimaje que
permitan a la fibra abrirse en el momento del corte a fin de que
pueda caer en el transportador de manera
regular.
regular.
Las fibras revestidas con estas composiciones de
ensimaje deben poder igualmente mojarse o impregnarse fácilmente a
fondo (es decir, en la superficie de los filamentos que constituyen
la fibra) por la resina. Si la impregnación es imperfecta, hay
riesgo de que queden aprisionadas en la resina burbujas de aire y
que las fibras presenten un aspecto blanco lechoso que las hace
visibles a través de la placa, de lo que resulta un aspecto final
menos bueno y una alteración de la transparencia.
Se desea igualmente que las composiciones de
ensimaje permitan una utilización rápida, en particular que las
fibras puedan impregnarse en un lapso de tiempo relativamente corto,
del orden de 5 a 15 segundos, que está impuesto para producir estos
materiales compuestos en condiciones industriales.
Finalmente, es necesario que las placas posean
propiedades mecánicas de refuerzo propias de la utilización a la
que se destinan, en particular una buena resistencia la rotura por
tracción.
Pero, por otra parte, si la composición de
ensimaje debe permitir abrirse la fibra, debe mantenerla
suficientemente íntegra para evitar que reviente en el momento del
corte. El reventón de la fibra provoca la liberación de los
filamentos que la constituyen, y estos filamentos tienen tendencia a
aglomerarse y formar "borra". La presencia de borra presenta
dos inconvenientes principales; en primer lugar, perturba el buen
funcionamiento del dispositivo de corte, y, a continuación, cae en
montón sobre el tapiz lo que perjudica a la calidad de la
impregnación y como consecuencia a la de la placa.
Se ve por tanto que tales composiciones son
difíciles de poner a punto porque las propiedades pretendidas son a
menudo poco compatibles las unas con las otras, y es necesario por
este hecho buscar el mejor compromiso.
Ya se han propuesto fibras de vidrio aptas para
ser utilizadas como refuerzos en materiales compuestos a base de
polímeros, en particular para formar elementos perfilados o placas
translúcidas. Estas fibras están revestidas de una composición de
ensimaje acuosa que comprende generalmente al menos un agente
pegajoso asociado a otros agentes útiles en materia de ensimaje,
tales como lubricantes, agentes de acoplamiento, antiestáticos,
etc.
En el documento FR2 495 129, la composición de
ensimaje comprende un poliuretano, un agente de acoplamiento, un
lubricante y eventualmente un poliéster, pero con una relación en
peso poliuretano/poliéster.
En el documento
US-A-4 752 527, la composición de
ensimaje propuesta comprende un poliéster a base de bisfenol A
(denominado "poliéster de tipo bisfenol A") como agente
pegajoso, un agente de acoplamiento, un lubricante y un agente
antiestático. El contenido de sólidos de la composición es del 1 al
30% en peso.
En el documento
US-A-5 219 656, se describe un
ensimaje que comprende como agente pegajoso un poliéster de tipo
bisfenol A o un epoxídico, un agente de acoplamiento, un lubricante
y un compuesto alílico, en particular un cianurato de trialilo. La
presencia de este último compuesto en la superficie de las fibras de
vidrio permite obtener un material compuesto que conserva su
carácter translúcido mucho tiempo.
En los documentos
US-A-5 242 958 y
US-A-5 604 270, el agente pegajoso
es un epoxídico utilizado solo o en combinación con un poliéster de
tipo bisfenol A, un poliuretano, un poli(urea uretano), un
poliésteruretano o un poliéteruretano. La composición comprende
además un agente de acoplamiento y un lubricante.
Se ha propuesto igualmente utilizar como agente
pegajoso compuestos insaturados que presentan un grado de
insaturación determinado con el fin de controlar la velocidad de
impregnación de las fibras de vidrio.
Así, en el documento
US-A-4 789 593, la composición de
ensimaje contiene un poliéster epoxidado o un epoxídico
esterificado que comprende menos de 1,5 dobles enlaces alifáticos
por mol y que presenta una relación del número de insaturaciones
alifáticas al número de insaturaciones aromáticas inferior a 0,1,
así como un lubricante y un agente de acoplamiento.
En el documento
US-A-6 139 958, el agente pegajoso
es un poliéster de tipo bisfenol A o un epoxídico esterificado por
uno o varios ácidos grasos que contienen menos de 1,4 dobles enlaces
alifáticos por mol y que poseen una relación del número de
insaturaciones alifáticas al número de insaturaciones aromáticas
inferior a 0,1, y se utiliza mezclado con un poli(acetato de
vinilo). La composición comprende igualmente un agente de
acoplamiento, un lubricante y un agente antiestático.
El papel del poliéster en las composiciones que
acaban de presentarse es mejorar la aptitud de la fibra de vidrio
para ser mojada o impregnada por la resina, lo que permite obtener
una placa que tiene un nivel de translucidez muy elevado. No
resulta menos que las fibras revestidas con estos ensimajes tienen
una aptitud a abrirse en el momento del corte que es todavía
mediocre y que su utilización no es enteramente satisfactoria.
La invención tiene como fin poner a punto fibras
de vidrio revestidas con una composición de ensimaje que,
permitiendo obtener placas compuestas translúcidas de buen aspecto,
que contengan pocas fibras visibles y que presenten buenas
propiedades mecánicas, sean más fáciles de utilizar especialmente
por el hecho de su apertura mejorada en el corte. Como ya se ha
indicado anteriormente, es esencial en efecto que las fibras
cortadas puedan repartirse regularmente sobre el transportador y
formar un tapiz homogéneo, exento de aglomerados de fibras y apto
para ser impregnado rápidamente por la resina.
Estos fines son conseguidos por la presente
invención, que tiene por objeto fibras de vidrio revestidas con una
composición de ensimaje, esencialmente acuosa, caracterizándose esta
composición porque se asocia al menos a un poliuretano (en lo
sucesivo denominado "A") y al menos a un poliéster (en lo
sucesivo denominado "B"), en una relación en peso
0,05\leqA/B\leq3.
En la presente invención, por "fibras de
vidrio revestidas con una composición de ensimaje" se entiende
fibras de vidrio "que han sido revestidas con una composición de
ensimaje que comprende...", es decir, no solamente fibras de
vidrio revestidas con la composición en cuestión tales como las
obtenidas a la salida inmediata del(de los) órgano(s)
de ensimaje, sino también estas mismas fibras después de que han
experimentado uno o varios tratamientos distintos, por ejemplo,
una(s) etapa(s) de secado, con el fin de eliminar el
agua y el o los eventuales disolventes presentes en la composición
y/o polimerización/reticulación de ciertos constituyentes de dicha
composi-
ción.
ción.
Siempre en el contexto de la invención, por
"fibras" es necesario entender las fibras de base procedentes
de la reunión bajo la hilera de una multitud de filamentos, y los
productos derivados de estas fibras, especialmente las reuniones de
estas fibras de base en estratifibras. Tales reuniones pueden
obtenerse devanando simultáneamente varios arrollamientos de fibras
de base, reuniéndolas después en mechas que son bobinadas sobre un
soporte en rotación. Esto puede ser igualmente estratifibras
"directas" de título (o masa lineica) equivalente al de las
estratifibras reunidas, obtenidas por reunión de filamentos,
directamente bajo la hilera, y el arrollamiento sobre un soporte
en
rotación.
rotación.
Todavía según la invención, por "composición
de ensimaje esencialmente acuosa" se entiende una composición
que contiene al menos 90% en peso de agua, preferiblemente al menos
93%, y mejor aún del 94 al 96%, al menos un agente lubricante y al
menos un agente de acoplamiento.
Según un modo de realización preferido de la
invención, las fibras de vidrio son revestidas con una composición
de ensimaje cuyo poliretano presenta una masa molecular inferior a
20.000 y preferiblemente comprendida entre 4.000 y 14.000.
Preferiblemente, el poliuretano se escoge entre
los poliuretanos obtenidos por reacción de al menos un
poliisocianato y al menos un poliol de cadena alifática y/o
cicloalifática.
Según otro modo de realización de la invención,
las fibras de vidrio son revestidas con una composición de ensimaje
cuyo poliéster se escoge entre los poliésteres obtenidos por
reacción de un poli(alquilenglicol) y un ácido carboxílico
y/o un anhídrido carboxílico. Preferiblemente, el poliéster resulta
de la reacción de poli(alquilenglicol) con anhídrido ftálico
y anhídrido maleico.
La asociación del poliuretano A y el poliéster B
se revela ventajosa para formar fibras de vidrio que presentan una
apertura al corte mejorada. Se ha comprobado que el poliuretano,
siendo apto para unir las fibras entre ellas, posee un carácter
suficientemente flexible para no pegar los filamentos de manera
demasiado importante. Por este hecho, se encuentra mejorada la
apertura de la fibra en el corte. Se ha descubierto que basta un
pequeño contenido de poliuretano en la composición de ensimaje para
obtener el efecto buscado.
De manera general, se obtienen resultados
completamente satisfactorios cuando se asocia(n)
el(los) poliuretano(s) A con el(los)
poliéster(es) B en una relación en peso de
0,05\leqA/B\leq3, preferiblemente comprendida entre 0,05 y 2 y
mejor aún comprendida entre 0,25 y 1,5. Una relación A/B inferior o
igual a 1 se revela particularmente ventajosa porque permite a la
vez una realización fácil en la fabricación de las placas y una
mejora de las propiedades de las placas obtenidas, especialmente al
nivel de la resistencia a la rotura por tracción.
Las fibras de vidrio revestidas con una
composición de ensimaje que asocia un poliuretano resultante de la
reacción de al menos un poliisocianato y al menos un poliol de
cadena alifática y/o cicloalifática y un poliéster obtenido por
reacción de poli(alquilenglicol) y anhídridos ftálico y
maleico se han revelado particularmente interesantes para la
fabricación pretendida de placas compuestas translúcidas.
Según la definición dada previamente, la
composición de ensimaje que reviste las fibras de vidrio comprende
al menos un agente lubricante cuyo papel consiste esencialmente en
proteger las fibras de la abrasión mecánica en su fabricación y
rigidizar la fibra. La asociación de varios lubricantes permite
especialmente adaptar la velocidad de impregnación de las fibras
por la resina. El agente lubricante se escoge generalmente entre
compuestos catiónicos hidrosolubles tales como polialquilenimidas, y
compuestos no iónicos de tipo ésteres de ácidos grasos y
poli(alquilenglicoles) o poli(oxialquileno) tal como
monolaurato de polietilenglicol o del tipo amidas grasas y
poli(oxialquileno) tales como amidas de sebo hidrogenado y
polioxietileno. Preferiblemente, se utiliza una polietilen-
imida.
imida.
Según la definición dada previamente, la
composición de ensimaje que reviste las fibras de vidrio comprende
al menos un agente de acoplamiento escogido entre compuestos que
contienen uno o varios grupos orgánicos funcionales, por ejemplo un
grupo acriloxi, metacriloxi, glicidoxi o amino. Preferiblemente, el
agente de acoplamiento es un silano, y mejor aún un alcoxisilano
que comprende al menos un grupo antedicho. Se prefieren los
metacriloxisilanos tales como
gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano y
aminosilanos tales como clorhidrato de
N-bencilaminoetilpropilamoniotrimetoxisilano.
De manera ventajosa, la composición comprende al
menos dos agentes de acoplamiento de los que uno al menos es un
silano que contiene al menos una función acrílica o metacrílica, y
el otro es un silano que contiene al menos una función amina.
Las fibras de vidrio revestidas con la
composición de ensimaje según la invención presentan una pérdida al
fuego inferior al 1,5%, preferiblemente comprendida entre el 0,45 y
el 0,8%, y mejor aún entre el 0,45 y el 0,65.
Con más frecuencia, las fibras de vidrio según
la invención se presentan en forma de arrollamientos de fibras de
base que se someten a un tratamiento térmico. Este tratamiento está
destinado esencialmente a eliminar el agua y los disolventes
aportados por la composición de ensimaje y, en su caso, a obtener la
reticulación de los grupos reactivos de los agentes pegajosos. Las
condiciones de tratamiento de los arrollamientos pueden variar
según la masa del arrollamiento. En general, el secado se realiza a
una temperatura del orden de 110 a 140ºC durante varias horas,
preferiblemente 12 a 18 horas.
Como ya se ha dicho, las fibras de base
obtenidas así se extraen generalmente del arrollamiento y se reunen
con otras varias fibras de base en una mecha que se enrolla a
continuación sobre un soporte rotativo para formar una
estratifibra. Se ha constatado que la aplicación de una composición
que contiene un agente antiestático catiónico del tipo sal de
amonio cuaternario sobre las fibras permite evacuar las cargas
eléctricas generadas en el corte. Así, depositando la composición
antedicha sobre las fibras de base, tras extracción del
arrollamiento y reunión para formar la mecha, se mejora
notablemente el reparto de las fibras cortadas y el aspecto de la
placa final. Preferiblemente, se revisten las fibras con una
composición acuosa que contiene del 20 al 35%, y preferiblemente
del orden del 25% en peso, de cloruro de cocotrimetilamonio. La
proporción de depósito sobre las fibras es generalmente del 0,01 al
0,05% y preferiblemente del orden del 0,03%.
Las fibras revestidas con la composición de
ensimaje según la invención, en su caso la composición descrita en
el párrafo precedente, pueden estar constituidas por vidrio de
cualquier naturaleza en tanto sea apto para la formación de fibras,
por ejemplo de vidrio E, C, AR y preferentemente de vidrio E.
Estas mismas fibras están constituidas por
filamentos cuyo diámetro puede variar en gran medida, por ejemplo
de 9 a 16 \mum, y preferiblemente de 11 a 13 \mum.
De manera ventajosa, las fibras tienen un título
comprendido entre 15 y 60 tex, y mejor aún del orden de 30 tex. Por
este hecho, incluso cuando se utilizan filamentos de diámetro
relativamente elevado, la fibra queda apta para ser cortada
formando un tapiz regular y para ser impregnada rápidamente por la
resina, lo que permite tener un excelente refuerzo conservando el
carácter translúcido de la placa compuesta.
Otro objeto de la invención se refiere a la
composición de ensimaje apta para revestir dichas fibras de vidrio,
cuya composición se caracteriza por comprender:
- \bullet
- al menos un poliuretano A
- \bullet
- al menos un poliéster B
- \bullet
- al menos un agente lubricante
- \bullet
- al menos un agente de acoplamiento
- \bullet
- y agua,
siendo la relación en peso A/B tal
que
0,05\leqA/B\leq3.
Preferiblemente, la composición de ensimaje
comprende:
- \bullet
- del 0,5 al 5% en peso de poliuretano A
- \bullet
- del 1,5 al 5,85% en peso de poliéster B
- \bullet
- del 0,02 al 0,04% en peso de agente lubricante
- \bullet
- del 0,10 al 0,33% en peso de agente de acoplamiento
- \bullet
- y al menos 90% de agua.
Un primer grupo de composiciones de ensimaje
particularmente preferido comprende:
- \bullet
- del 2 al 5% en peso de poliuretano A
- \bullet
- del 3,65 al 5,85% en peso de poliéster B
- \bullet
- del 0,02 al 0,04% en peso de agente lubricante
- \bullet
- del 0,10 al 0,33% en peso de agente de acoplamiento
- \bullet
- y al menos 90% de agua.
Un segundo grupo de composiciones de ensimaje
igualmente particularmente preferido comprende:
- \bullet
- del 0,65 al 1,65% en peso de poliuretano A
- \bullet
- del 1,60 al 2,60% en peso de poliéster B
- \bullet
- del 0,02 al 0,04% en peso de agente lubricante
- \bullet
- del 0,10 al 0,33% en peso de agente de acoplamiento
- \bullet
- y al menos 90% de agua.
Preferiblemente, la composición de ensimaje
comprende al menos 93% en peso de agua y mejor aún al menos 94%.
De manera particularmente preferida, la
composición presenta una relación en peso A/B comprendida entre 0,05
y 2, y mejor aún comprendida entre 0,25 y 1,5.
Es posible introducir otros constituyentes como
aditivos en la composición de ensimaje. Como ejemplos de aditivos,
se pueden citar:
- -
- agentes antiestáticos orgánicos, tales como sales de amonio cuaternario alcoxiladas catiónicas, o inorgánicas, tales como cloruro de cromo o de un metal alcalino o alcalinotérreo, especialmente litio o magnesio,
- -
- agentes de reticulación tales como monómeros, dímeros, trímeros u oligómeros de melamina-formol y compuestos N-metilolados,
- -
- agentes antioxidantes tales como fenoles impedidos estéricamente, diarilaminas, tioéteres, quinonas y fosfatos.
En este caso, el contenido total de estos
aditivos no excede generalmente del 0,5% en peso de la composición,
preferiblemente el 0,2%.
El extracto seco de la composición de ensimaje
está comprendido generalmente entre el 2 y el 10%, preferiblemente
del 2 al 5% y ventajosamente del orden del 3%.
Un objeto de la invención se refiere todavía a
placas compuestas que comprenden las fibras de vidrio revestidas
con la composición de ensimaje. Tales placas comprenden al menos una
materia polímera termoendurecible, preferiblemente un poliéster, un
éster de vinilo, un acrílico, una resina fenólica o epoxídica, y
fibras de vidrio cuya totalidad o parte está constituida por fibras
de vidrio según la invención. La proporción de vidrio en el seno del
cuerpo compuesto está comprendida generalmente entre el 20 y el 40%
en peso, y preferiblemente entre el 25 y el 35%. El espesor de la
placa puede variar en gran medida, por ejemplo de 0,5 a 3 mm, y
preferiblemente de 1 a 2 mm. Además del poco contenido de fibras
visibles y de su carácter translúcido, las placas según la invención
son interesantes porque presentan una mejor resistencia a la rotura
por tracción como se indica en los ejemplos de realización que
siguen y que permiten ilustrar la invención, aunque sin
limitarla.
En estos ejemplos, las propiedades relativas a
la fibra revestida con la composición de ensimaje y a la placa
compuesta que incorpora dicha fibra se miden como sigue:
- -
- la pérdida al fuego, en %, se mide en las condiciones de la norma ISO 1887.
- -
- la borra y la tensión de la fibra se miden haciendo desenhebrar la fibra sobre un dispositivo constituido por 8 obstáculos, a la velocidad de 50 m/min. El dispositivo se coloca en un local acondicionado a 20ºC y 50% de humedad relativa. Se define la borra por la cantidad de fibrillas, en mg, obtenida después de desenhebrar 1 kg de fibra. La tensión de la fibra, expresada en g, es representativa del comportamiento de la fibra en la utilización ulterior, especialmente su aptitud al devanado. Una fibra que presenta una tensión superior a aproximadamente 2.000 g no es generalmente satisfactoria porque se presta difícilmente al corte y tiene tendencia a deshilacharse, lo que perjudica a la calidad del tapiz. En efecto, tal fibra produce una borra abundante que se acumula al nivel de la cortadora y cae en montones sobre el tapiz.
- -
- la resistencia a la tracción de la fibra se mide en las condiciones de la norma ISO 3341. Se expresa en g/30 tex.
- -
- la pegajosidad (o aptitud para pegarse) se determina por medio de un dispositivo que comprende un sistema de arrastre de la fibra a una velocidad constante (6 m/min), una polea metálica de acero cromado duro, unida a un contrapeso de 70 g, sobre la que se desliza la fibra. La tensión de la fibra sobre la polea se mide en continuo sobre 60 m de fibra. El valor medio de la tensión, expresado en g, corresponde a la pegajosidad.
- -
- la densidad de cargas electrostáticas se obtiene cortando la fibra devanada libremente (ningún obstáculo) por medio de una cortadora provista de dos cuchillas (longitud de corte: 50 mm; presión sobre el rodillo yunque: 5 kg) colocada en un recinto a 20ºC y bajo una humedad relativa del 20%. La fibra cortada se recupera en un receptáculo metálico equipado de una caja de Faraday. La densidad de cargas acumuladas en el transcurso del corte se expresa en nanoculombios por gramo de fibra (nC/g).
- -
- la apertura al corte permite evaluar la calidad de la dispersión de la fibra cortada. Se determina cortando la fibra con ayuda de una cortadora (Schmit y Heinzman; velocidad de corte: 110 vueltas/min; longitud de la fibra cortada: 50 mm) por encima de una cinta transportadora que desenhebra a una velocidad de 15 m/min, efectuándose el corte en condiciones higrométricas controladas (20ºC; 50% de humedad relativa). Se obtiene un fieltro (masa: aproximadamente 15 g) en el que se cuenta el número de briznas aglomeradas que presentan la forma de leños (2.400 tex), astillas (300 a 2.400 tex) y nuevas pegaduras (60 a 300 tex). La apertura al corte viene dada por la relación siguiente:
- apertura al corte = 5 x (número de leños) + 2 x (número de astillas) + 1 x (número de nuevas pegaduras)
- en la que 5, 2 y 1 son los coeficientes de ponderación que reflejan la importancia de las briznas en la aplicación pretendida.
- -
- la velocidad de impregnación al 50 y 100% se mide de la manera siguiente:
- Se impregna una preforma de fibras cortadas (200 mm x 200 mm; aproximadamente 50 g) depositada previamente sobre una hoja de Mylar® por la resina constituida por:
| - \; resina poliéster no tixotrópica (Norsodine S 2010 V comercializada por Cray Valley) | 120 g | |
| - \; acelerador (NL 51 P comercializado por Akzo Nobel) | 0,12 g | |
| - \; catalizador (Butanox M 50 comercializado por Akzo Nobel) | 1,2 g |
- Después de haber depositado la resina sobre la preforma, se dispone por encima una rejilla de cuadriculado que define cuadrados de 200 mm de lado y 28 mm de separación, y se cuenta el número de cuadrados impregnados por la resina en función del tiempo. La velocidad de impregnación se define por el tiempo necesario para obtener una impregnación de la preforma al 50% y al 100%.
- -
- la translucidez de la placa compuesta que incorpora las fibras revestidas con la composición de ensimaje así como la presencia de fibras blancas en el seno de esta placa se evalúan visualmente sobre una placa realizada de la manera siguiente:
- Se impregna una preforma de fibras cortadas (200 mm x 200 mm; aproximadamente 33 g) depositada previamente sobre una hoja de Mylar® por la resina poliéster de la siguiente composición:
| - \; resina 3080 LA (comercializada por Cray Valley) | 90 g | |
| - \; estireno | 9 g | |
| - \; catalizador LUPEROX K2 (comercializado por Elf Atochem) | 1 g | |
| - \; acelerador NL 51 P (comercializado por AKZO Nobel) | 0,5 g |
- La preforma impregnada se recubre con una hoja de Mylar® y se somete después a eliminación de burbujas por paso de un rodillo adaptado antes de polimerizarse en una estufa (gradiente de temperatura: 85ºC a 130ºC en 7 minutos).
- \bullet
- Para el ensayo de translucidez, se obtiene la preforma a partir de fibras producidas por una estratifibra. Se anota la translucidez según una escala que va de 1 (poco translúcido) a 5 (translucidez del vidrio de cristal).
- \bullet
- Para el ensayo de fibras blancas, se obtiene la preforma a partir de fibras procedentes de la parte externa de un arrollamiento de fibra de base que ha experimentado el tratamiento térmico. Se anota la presencia de fibras blancas según una escala que va de 1 (fibras visibles muy numerosas) a 5 (ninguna fibra visible).
- -
- La resistencia a la tracción de la placa, en MPa, se mide en las condiciones de la norma ISO 527-4, fabricándose la placa según la norma ISO 1268.
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepara una composición de ensimaje que
comprende (en % en peso):
| \bullet \; \begin{minipage}[t]{135mm} poliuretano alifático/cicloalifático no iónico^{(1)} (masa molecular: 14.000; solución acuosa al 33% de materia activa) \end{minipage} | 2,00 | |
| \bullet \; poliéster insaturado no iónico^{(2)} (solución acuosa al 45% de materia activa) | 5,85 | |
| \bullet \; lubricante: polietilenimida^{(3)} | 0,025 | |
| \bullet \; silano^{(4)} | 0,23 | |
| \bullet \; silano aminado^{(5)} | 0,10 | |
| \bullet \; ácido acético al 90% | 0,015 | |
| \bullet \; agua qsp | 100 |
La relación en peso A/B es igual a 0,25.
La preparación de la composición de ensimaje se
realiza de la manera siguiente:
Se procede a la hidrólisis de los grupos metoxi
de los silanos ^{(4)} y ^{(5)} añadiendo ácido a una solución
acuosa de estos silanos mantenida bajo agitación. Se introducen
seguidamente los otros constituyentes de la composición de
ensimaje, siempre bajo agitación, y se ajusta si es necesario el pH
en un valor de 5,0 \pm 0,3.
El extracto seco de la composición preparada así
es igual al 3% en peso.
La composición de ensimaje se utiliza para
revestir, de manera conocida, filamentos de vidrio E de
aproximadamente 12 \mum de diámetro estirados a partir de hilos
de vidrio fundido que se derraman de los 2.400 orificios de una
hilera, reuniéndose a continuación los filamentos en forma de
arrollamiento de fibras de base de título igual a
30 tex.
30 tex.
El arrollamiento se seca seguidamente a 130ºC
durante 12 horas.
Sobre las fibras de base extraídas del
arrollamiento y reunidas en estratifibras constituidas por 80 fibras
de base, se aplica una solución acuosa antiestática del 25% en peso
de cloruro de cocotrimetilamonio^{(6)} (proporción depositada en
seco: 0,03%).
Las propiedades de la fibra desenrollada a
partir de la estratifibra y de la placa que incorpora esta fibra se
dan en la tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Se procede en las condiciones del ejemplo 1
modificado porque el contenido de poliuretano y de poliéster es el
siguiente (en % en peso):
| \bullet \; poliuretano alifático/cicloalifático no iónico^{(1)} | 3,45 | |
| \bullet \; poliéster insaturado no iónico^{(2)} | 4,80 |
La relación en peso A/B es igual a 0,538
El extracto seco de la composición es igual al
3% en peso. Las propiedades de la fibra obtenida así y de la placa
que incorpora esta fibra se dan en la tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Se procede en las condiciones del ejemplo 1
modificado porque el contenido de poliuretano y de poliéster es el
siguiente (en % en peso):
| \bullet \; poliuretano alifático/cicloalifático no iónico^{(1)} | 5,00 | |
| \bullet \; poliéster insaturado no iónico^{(2)} | 3,65 |
La relación en peso A/B es igual a 1.
El extracto seco de la composición es igual al
3% en peso. Las propiedades de la fibra obtenida así y de la placa
que incorpora esta fibra se dan en la tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
4
(Comparativo)
Se procede en las condiciones del ejemplo 1
modificado porque el contenido de poliuretano y de poliéster es el
siguiente (en % en peso):
| \bullet \; poliuretano alifático/cicloalifático no iónico^{(1)} | 8,00 | |
| \bullet \; poliéster insaturado no iónico^{(2)} | 1,45 |
La relación en peso A/B es igual a 4.
El extracto seco de la composición es igual al
3,2% en peso. Las propiedades de la fibra obtenida así y de la
placa que incorpora esta fibra se dan en la tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Se procede en las condiciones del ejemplo 1
modificado porque los constituyentes siguientes están presentes en
la composición a razón de (en % en peso):
| \bullet \; poliuretano alifático/cicloalifático no iónico^{(1)} | 3,45 | |
| \bullet \; poliéster insaturado no iónico^{(2)} | 4,80 | |
| \bullet \; silano aminado^{(5)} | 0,20 |
La relación en peso A/B es igual a 0,538.
El extracto seco de la composición es igual al
3% en peso. Las propiedades de la fibra obtenida así y de la placa
que incorpora esta fibra se dan en la tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Se procede en las condiciones del ejemplo 1
modificado porque los constituyentes siguientes están presentes en
la composición a razón de (en % en peso):
| \bullet \; poliuretano alifático/cicloalifático no iónico^{(1)} | 5,00 | |
| \bullet \; poliéster insaturado no iónico^{(2)} | 3,65 | |
| \bullet \; silano aminado^{(5)} | 0,20 | |
| \bullet \; lubricante: polietilenimida^{(3)} | 0,040 |
La relación en peso A/B es igual a 1.
El extracto seco de la composición es igual al
3% en peso. Las propiedades de la fibra obtenida así y de la placa
que incorpora esta fibra se dan en la tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
7
(Comparativo)
Se procede en las condiciones del ejemplo 1
modificado porque la composición está exenta de poliuretano
alifático/cicloalifático no iónico^{(1)} y contiene 7,3% en peso
de poliéster insaturado no iónico^{(2)}.
El extracto seco de la composición es igual al
3,8% en peso. Las propiedades de la fibra obtenida así y de la
placa que incorpora esta fibra se dan en la tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
8
(Comparativo)
Se procede en las condiciones del ejemplo 1
modificado porque la composición está exenta de poliéster insaturado
no iónico^{(2)}. y contiene 10% en peso de poliuretano
alifático/cicloalifático no iónico^{(1)}.
El extracto seco de la composición es igual al
3,8% en peso. Las propiedades de la fibra obtenida así y de la
placa que incorpora esta fibra se dan en la tabla 1.
Por la lectura de la tabla 1 se comprueba que
las fibras de vidrio de los ejemplos 1 a 3, 5 y 6 según la invención
presentan una buena apertura al corte y permiten obtener una placa
compuesta que tiene a la vez una buena translucidez y pocas fibras
blancas. Este nivel de funcionamiento es superior al de fibras
revestidas con un ensimaje que contiene un poliéster (ejemplo 7),
especialmente en términos de apertura al corte, o que contiene un
poliuretano solo (ejemplo 8) que conduce a un número elevado de
fibras blancas.
Las fibras según la invención se revelan también
de una utilización más fácil que las fibras propuestas actualmente
para la aplicación pretendida, especialmente las fibras revestidas
con un ensimaje a base de una mezcla de poliéster y epoxídico
(ejemplo C1) o de poliéster solo (ejemplo C3).
Las fibras según la invención conducen también a
un mejor aspecto de la placa, especialmente en lo que concierne al
número de fibras blancas, con relación a las fibras que convienen
más particularmente para la fabricación de las placas pretendidas,
tales como las fibras del ejemplo C2 revestidas con un ensimaje a
base de poli(acetato de vinilo). Comparadas con estas mismas
fibras, las fibras según la invención permiten además obtener una
mejor resistencia a la rotura por tracción.
Las fibras de vidrio revestidas con la
composición de ensimaje que asocia un poliuretano y un poliéster en
una relación en peso igual o inferior a 1,5, preferiblemente
inferior o igual a 1, son destacables porque poseen a la vez una
excelente apertura al corte (inferior a 30) y propiedades de
refuerzo elevadas (especialmente una resistencia a la tracción al
menos igual a 100 MPa) conservando una translucidez y un número de
fibras visibles completamente satisfactorios para la aplicación
pretendida.
- (1)
- comercializado bajo la referencia "Neoxil® 8200A" por la sociedad DSM.
- (2)
- comercializado bajo la referencia "Filco® 350" por la sociedad COIM.
- (3)
- comercializado bajo la referencia "Emery® 6760" por la sociedad HENKEL CORPORATION.
- (4)
- comercializado bajo la referencia "Silquest® A-174" por la sociedad WITCO CORPORATION.
- (5)
- comercializado bajo la referencia "Silquest® A-1128" por la sociedad WITCO CORPORATION.
- (6)
- comercializado bajo la referencia "Arquad® C35" por la sociedad AKZO NOBEL CHEMICALS.
Claims (21)
1. Una fibra de vidrio revestida con una
composición de ensimaje, que comprende la asociación de al menos un
poliuretano A y al menos un poliéster B, caracterizada porque
la relación en peso A/B es tal que 0,05\leqA/B\leq3.
2. Una fibra de vidrio según la reivindicación
1ª, caracterizada porque la relación en peso A/B está
comprendida entre 0,05 y 2, especialmente entre 0,25 y 1,5.
3. Una fibra de vidrio según las
reivindicaciones 1ª o 2ª, caracterizada porque el poliuretano
A tiene una masa molecular inferior a 20.000, preferiblemente
comprendida entre 4.000 y 14.000.
4. Una fibra de vidrio según una de las
reivindicaciones 1ª a 3ª, caracterizada porque el poliuretano
se escoge entre los poliuretanos obtenidos por reacción de al menos
un poliisocianato y al menos un poliol de cadena alifática y/o
cicloalifática.
5. Una fibra de vidrio según una de las
reivindicaciones 1ª a 4ª, caracterizada porque el poliéster B
se escoge entre los poliésteres obtenidos por reacción de un
poli(alquilenglicol) y un ácido carboxílico y/o un anhídrido
carboxílico.
6. Una fibra de vidrio según la reivindicación
5ª, caracterizada porque el poliéster resulta de la reacción
de poli(alquilenglicol) con anhídrido ftálico y anhídrido
maleico.
7. Una fibra de vidrio según una de las
reivindicaciones 1ª a 6ª, caracterizada porque la composición
comprende además al menos un agente de acoplamiento y/o al menos un
agente lubricante.
8. Una fibra de vidrio según la reivindicación
7ª, caracterizada porque el agente de acoplamiento es un
compuesto que contiene uno o varios grupos orgánicos funcionales
acriloxi, metacriloxi, glicidoxi o amino.
9. Una fibra de vidrio según la reivindicación
8ª, caracterizada porque el agente de acoplamiento es un
silano, especialmente un alcoxisilano.
10. Una fibra de vidrio según una de las
reivindicaciones 1ª a 9ª, caracterizada porque presenta una
pérdida al fuego inferior al 1,5%.
11. Una fibra de vidrio según una de las
reivindicaciones 1ª a 10ª, caracterizada porque está
constituida por filamentos que tienen un diámetro variable de 9 a
16 \mum.
12. Una fibra de vidrio según una de las
reivindicaciones 1ª a 11ª, caracterizada porque presenta un
título comprendido entre 15 y 60 tex.
13. Una composición de ensimaje destinada a
revestir las fibras de vidrio según una de las reivindicaciones 1ª
a 12ª, que comprende:
- \bullet
- al menos un poliuretano A
- \bullet
- al menos un poliéster B
- \bullet
- al menos un agente lubricante
- \bullet
- al menos un agente de acoplamiento
- \bullet
- y agua,
caracterizada porque la
relación en peso A/B es tal que
0,05\leqA/B\leq3.
14. Una composición según la reivindicación 13ª,
caracterizada porque comprende:
- \bullet
- del 0,5 al 5% en peso de poliuretano A
- \bullet
- del 1,5 al 5,85% en peso de poliéster B
- \bullet
- del 0,02 al 0,04% en peso de agente lubricante
- \bullet
- del 0,10 al 0,33% en peso de agente de acoplamiento
- \bullet
- y al menos 90% de agua.
15. Una composición según la reivindicación 14ª,
caracterizada porque comprende:
- \bullet
- del 2 al 5% en peso de poliuretano A
- \bullet
- del 3,65 al 5,85% en peso de poliéster B.
16. Una composición según la reivindicación 14ª,
caracterizada porque comprende:
- \bullet
- del 0,65 al 1,65% en peso de poliuretano A
- \bullet
- del 1,60 al 2,6% en peso de poliéster B.
17. Una composición según una de las
reivindicaciones 13ª a 16ª, caracterizada porque presenta un
extracto seco comprendido entre el 2 y el 10% en peso.
18. Una composición según una de las
reivindicaciones 13ª a 17ª, caracterizada porque comprende
además al menos un agente antiestático y/o un agente de
reticulación y/o un agente oxidante.
19. Una placa compuesta que comprende al menos
una materia polímera termoendurecible y fibras de vidrio de
refuerzo, caracterizada porque la totalidad o parte de las
fibras está constituida por fibras según una de las
reivindicaciones 1ª a 12ª.
20. Una placa compuesta según la reivindicavión
19ª, caracterizada porque la materia polímera se escoge entre
poliésteres, ésteres de vinilo, acrílicos, resinas fenólicas y
epoxídicos.
21. Una placa compuesta según las
reivindicaciones 19ª o 20ª, caracterizada porque presenta una
resistencia a la rotura por tracción superior a 100 MPa.
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