ES2641581T3

ES2641581T3 - Proceso de producción de una composición de polímero termoplástico reforzado con fibra de vidrio

Info

Publication number: ES2641581T3
Application number: ES14781541.9T
Authority: ES
Inventors: Willy Joseph DIJSSELBLOEM; Stefan GIELEN; Johannes Benedictus Joseph MARTENS
Original assignee: SABIC Global Technologies BV
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2017-11-10
Anticipated expiration: 2034-10-07
Also published as: CN105705306A; EP3065926B1; US20160279831A1; EP3065926A1; US10538014B2; CN105705306B; WO2015062826A1

Abstract

Un proceso de producción de una composición de polímero termoplástico reforzado con fibra de vidrio, que comprende las etapas posteriores de: a) desenrollar de un paquete de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua a una velocidad lineal, b) aplicar una envoltura de polímero termoplástico alrededor de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua para formar una hebra de multifilamento continua envuelta; en el que la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua desenrollada se transporta a través del interior de al menos un tubo protector a una determinada distancia entre la ubicación del desenrollado de un paquete de dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua, es decir, la etapa a), y la ubicación de aplicar dicha envoltura de polímero termoplástico alrededor de dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua, es decir, la etapa b), y caracterizado por que la velocidad lineal es de al menos 100 m/minuto.

Description

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DESCRIPCION

Proceso de produccion de una composicion de poUmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio

La presente invencion se refiere a un proceso de produccion de una composicion de polfmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio. En dicho proceso se llevan a cabo posteriormente dos etapas, es decir.

a) desenrollar un paquete de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua,

b) aplicar una envoltura de polfmero termoplastico alrededor de la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua para formar una hebra de multifilamento continua envuelta.

Dicho proceso se conoce a partir de la Solicitud Internacional WO 2009/080281 a nombre del presente solicitante. Este documento WO divulga un proceso de produccion de una composicion de polfmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio larga, que comprende las etapas posteriores de i) desenrollar un paquete de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua, ii) aplicar un agente de impregnacion a dicha hebra de multifilamento de vidrio continua para formar una hebra de multifilamento continua impregnada, y iii) aplicar una envoltura de polfmero termoplastico alrededor de la hebra de multifilamento continua impregnada para formar una hebra envuelta de multifilamento continua.

El documento US 4.614.678 divulga un proceso de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 para la fabricacion de un material compuesto que comprende una envoltura flexible que cubre un ovillo de fibras impregnadas hasta el nucleo con un termoplastico en forma de polvo fino. En el metodo, se desenrolla un ovillo continuo de fibras de una alimentacion y, por medio de un cierre neumatico, penetra en una camara de fluidizacion totalmente sellada, donde se mantiene el termoplastico en forma de polvo fino en estado de fluidizacion. Por medio de carga electrostatica el termoplastico en forma de polvo impregna el ovillo. El ovillo impregnado de este modo se envuelve posteriormente con una envoltura de plastico.

Los plasticos reforzados con fibra son materiales compuestos con una amplia variedad de aplicaciones en la industria, por ejemplo en las industrias aeroespacial, automocion, naval, edificacion y construccion. La expresion "material compuesto" se puede aplicar a cualquier combinacion de materiales individuales, por ejemplo un polfmero termoplastico (la matriz) en el que se han dispersado fibras (carga de refuerzo). Con frecuencia, se usa una gran diversidad de fibras organicas, incluyendo fibras sinteticas tales como poliamida, politetrafluoroetileno, poliesteres, fibras naturales, tales como algodon, canamo, lino, yute; y fibras inorganicas, tales como fibra de vidrio, en los materiales compuestos.

El documento WO 2009/080281 divulga una hebra de multifilamento tambien denominada ovillo.

Las composiciones de polfmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio larga - opcionalmente en forma de, por ejemplo, microgranulos o granulos - se usan en la industria debido a su excelente resistencia mecanica.

Generalmente, las composiciones reforzadas con fibra de vidrio largas se preparan mediante un proceso de envoltura o revestimiento de cable, por medio de extrusion con cruceta o tecnicas de pultrusion. Mediante la utilizacion de estas tecnologfas, se forman hebras de fibras impregnadas o revestidas; estas se pueden cortar posteriormente en longitud, siendo los microgranulos o los granulos obtenidos de este modo apropiados para el procesado posterior, es decir, para moldeo por inyeccion y moldeo por compresion asf como tambien para procesos de moldeo por compresion y extrusion, para dar lugar a artfculos (semi)-terminados. Las composiciones de polfmero reforzado con fibra de vidrio larga contienen fibra de vidrio que tiene una longitud de al menos 1 mm, con frecuencia al menos 2 mm y tfpicamente entre 5 y 20 mm. Como resultado de ello, las fibras de vidrio de artfculos moldeados preparados a partir de composiciones de polfmero reforzado con fibra de vidrio larga generalmente tienen una longitud mayor que en los artfculos formados a partir de las composiciones reforzadas con fibra de vidrio corta, dando como resultado mejores propiedades mecanicas.

En un proceso de pultrusion, se dispersa un manojo de filamentos de vidrio continuos para dar lugar a filamentos individuales y se extraen a traves de una boquilla de impregnacion, en la cual se inyecta el termoplastico fundido, con el objetivo de humectar por completo e impregnar cada filamento con el termoplastico fundido. Se extrae una hebra de la boquilla y posteriormente se enfna. Finalmente, se corta la hebra para dar lugar a microgranulos de longitud deseada. Las fibras de vidrio son generalmente paralelas unas a otras en el microgranulo, estando cada fibra rodeada individualmente por el termoplastico. Los procesos de pultrusion tfpicamente operan a velocidades lineales relativamente bajas.

Los procesos de envoltura o revestimiento de cable se llevan a cabo sin humectar las fibras individualmente con el termoplastico, sino formando una envoltura externa continua de un material termoplastico alrededor de la hebra de multifilamento continua. La hebra continua se corta en microgranulos o granulos de longitud deseada, por ejemplo aproximadamente 12 mm de longitud, en las que las fibras son generalmente paralelas unas a otras y tienen la misma longitud que los microgranulos. Unicamente cuando se proporcionan los microgranulos a una maquina de moldeo por compresion o moldeo por inyeccion, se dispersan las fibras de vidrio dentro del polfmero termoplastico,

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para formar artmulos reforzados con fibra de vidrio (semi)-terminados y moldeados. Con el fin de facilitar la impregnacion de las fibras durante dichos procesos de moldeo (lo que significa una dispersion uniforme de las fibras de vidrio en la matriz polimerica), se puede tratar la hebra continua con un agente de impregnacion antes de aplicar una envoltura de polfmero termoplastico. Una ventaja del proceso de envoltura o revestimiento de cable con respecto a los procesos de pultrusion es que el proceso de envoltura o revestimiento de cable (es decir, el proceso de acuerdo con el documento WO 2009/080281) es capaz de operar a velocidades lineales mucho mayores. Un inconveniente de la velocidad lineal mayor, no obstante, es que tambien precisa una velocidad elevada de suministro de las hebras de multifilamento de vidrio. Mas en particular, es necesario desenrollar las hebras de multifilamento de vidrio de las bobinas de transporte de forma relativamente rapida y es necesario transportarlas a traves de la instalacion de produccion con la misma velocidad lineal elevada. Este desenrollado rapido y/o velocidad de transporte elevada pueden tener como resultado la formacion de fibras de vidrio sueltas y/o enredos entre las hebras de multifilamento de vidrio vecinas, lo que puede provocar dificultades en la manipulacion y desenrollado de paquetes y obstrucciones en el equipo y entorno de produccion. Ademas, pueden tener lugar fluctuaciones en la estabilidad de produccion y reproducibilidad durante la etapa de envoltura, lo cual tiene como resultado variaciones en la calidad de los productos termoplasticos reforzados con fibra de vidrio y los microgranulos o granulos. En el peor de los casos, los enredos pueden romper la(s) hebra(s) de multifilamento de fibra de vidrio.

El objetivo de la presente invencion, por tanto, es proporcionar un proceso de produccion de una composicion de polfmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio que solucione, al menos en parte, las desventajas anteriormente mencionadas.

Este objetivo se consigue, de acuerdo con la invencion, con un proceso como se define en las reivindicaciones. Mas espedficamente, la presente invencion se refiere a un proceso de produccion de una composicion de polfmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio que comprende las etapas posteriores de:

b) aplicar una envoltura de polfmero termoplastico alrededor de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua para formar una hebra de multifilamento continua envuelta;

en el que al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua y desenrollada se transporta a traves del interior de al menos un tubo protector una cierta distancia entre la ubicacion del desenrollado del paquete de dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua, es decir la etapa a), y la ubicacion de la aplicacion de dicha envoltura de polfmero termoplastico alrededor de dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua, es decir la etapa b).

Sorprendentemente, mediante el transporte de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua a traves del interior del al menos un tubo protector una cierta distancia entre la ubicacion de la etapa a) y la ubicacion de la etapa b), el presente proceso permite un desenrollado y manipulacion de los paquetes no problematicos, ausencia de obstrucciones en el equipo usado, produccion estable y constante y buena reproducibilidad durante la etapa de envoltura, y tiene como resultado productos termoplasticos reforzados con fibra de vidrio de calidad constante. El significado de la caractenstica "tubo protector" no incluye los conocidos ojos de grna, es decir, anillos ceramicos o metalicos para guiar por ejemplo las hebras de vidrio. No obstante, en el presente procedimiento dichos ojos de grna pueden estar presentes.

Otra ventaja es que se puede manipular un numero elevado de hebras en un area/espacio limitado ya que los tubos protectores pueden cruzarse unos con otros, y esto no sena posible con las hebras de vidrio. Ademas, el proceso de acuerdo con la invencion se puede operar a velocidades de produccion elevadas, con calidad de producto constante.

El al menos un tubo protector esta preferentemente formado por un material resistente a la abrasion y que tiene un bajo coeficiente de friccion. Dicho tipo de material permite velocidades de lmea elevadas sin el riesgo de formar aranazos en el interior del tubo protector que tienen como resultado la formacion de pelusa y el bloqueo de la produccion en lmea. El coeficiente de friccion (COF), con frecuencia simbolizado por la letra griega p, es un valor escalar adimensional que describe la relacion de la fuerza de friccion entre dos cuerpos y la fuerza de presion que los mantiene juntos. El coeficiente de friccion en el tubo-sistema de hebra de multifilamento de la invencion (COF) es preferentemente menor de 0,95. Un COF mayor de 0,95 puede tener como resultado la formacion de las denominadas bolas de pelusa. El al menos un tubo protector esta formado preferentemente por un material resistente a la abrasion escogido entre el grupo de vidrio y materiales ceramicos, o una de sus combinaciones. El uso de tubenas protectoras de plastico para guiar las hebras de vidrio no forma parte de la presente invencion.

Dichas tubenas de plastico quedan excluidas debido a que no aportan rendimiento, incluyendo la formacion de aranazos y elevada abrasion en el interior del tubo protector dando como resultado la creacion de pelusa, especialmente a velocidades de lmea elevadas. Ademas, una desventaja de los tubos protectores metalicos es que su superficie interna se vuelve rugosa y aspera lo que genera las bolas de pelusa. Trascurrido un tiempo esto tiene como resultado la posible ruptura de la hebra de vidrio lo que, por supuesto, constituye una situacion indeseable.

De acuerdo con una realizacion especial de la presente invencion, el interior del al menos un tubo protector esta provisto de un revestimiento de bajo coeficiente de friccion, de manera que el revestimiento de bajo coeficiente de

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friccion proporciona un transporte suave de la hebra de multifilamento de vidrio continua a traves del interior del tubo protector. Los presentes inventores han descubierto que el al menos un tubo protector esta preferentemente formado por vidrio, teniendo como resultado el uso de tubos de vidrio un coeficiente de friccion (COF) para el sistema de multifilamento-vidrio menor de 0,95, preferentemente menor de 0,90.

En una situacion en la que las hebras de multifilamento de vidrio continuas se transportan en una distancia horizontal o vertical larga, o sobre diversas esquinas del desenrollado, la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua se transporta preferentemente a traves del interior de diversos tubos protectores colocados en serie antes de aplicar dicha envoltura de polfmero termoplastico. Tras aplicar una construccion de diversos tubos protectores colocados en serie, es posible salvar cualquier distancia entre la ubicacion de la etapa a) y la ubicacion de la etapa b).

En algunas situaciones, puede resultar util transportar la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua en el entorno libre que rodea a dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua. Esto significa que en ciertas posiciones entre los tubos protectores colocados en serie del desenrollado, la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua no esta rodeada por un tubo protector. Dicha situacion es, por ejemplo, cuando se forman puentes de distancias verticales en el espacio de trabajo, o cuando se trata de esquinas.

En el metodo de acuerdo con la invencion, no obstante, es preferible que la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua se transporte a lo largo de al menos un 60 %, tal como al menos un 70 % o al menos un 80 % de la distancia total, entre las ubicaciones de las etapas a) y b), respectivamente, a traves de uno o mas tubos protectores. En la practica, la distancia sera como maximo de un 95 % de dicha distancia total.

De acuerdo con la presente invencion, tambien es posible el transporte de dos o mas hebras de multifilamento de vidrio continuas y desenrolladas a traves del interior de un tubo protector comun, antes de aplicar dicha envoltura de polfmero termoplastico. No obstante, es necesario llevar a cabo el transporte de las hebras de multifilamento de vidrio continuas multiples (ovillos) con mucha precaucion, ya que la ruptura de la hebra puede tener el efecto de que la(s) hebra(s) en operacion tire(n) de la hebra rota dando lugar a un posible trastorno de proceso.

De acuerdo con una realizacion preferida, el diametro interno del tubo protector es de al menos 10 mm, tal como al menos 15 mm, al menos 20 mm, al menos 25 mm. El diametro interno del tubo protector es preferentemente como maximo 50 mm, tal como maximo 45 mm, como maximo 40 mm o como maximo 35 mm. Dicho diametro interno del tubo puede ser de 10 mm - 50 mm, 15 mm - 50 mm, 20 - 50 mm, 25 mm - 50 mm o 20 mm - 40 mm. Se hace referencia a otras combinaciones de lfmites superior e inferior para el diametro interno como se divulga en la presente memoria. El diametro interno mmimo permite el "movimiento libre", entonces existira mas contacto entre la hebra de multifilamento de vidrio continua y el area interior del tubo protector, lo que tiene como resultado un mayor riesgo de dano de la hebra de multifilamento de vidrio continua.

El tubo protector preferentemente tiene una abertura de entrada que tiene forma de embudo y un diametro de entrada que es mayor que el diametro de la mayona del tubo. Por ejemplo, el diametro de entrada del tubo puede ser de 1,5-3 veces el diametro del (resto del) tubo. Una forma de embudo permite la alimentacion sencilla cuando arranca la lmea pero tambien reduce de forma adicional los problemas anteriormente mencionados. Similarmente, el tubo protector preferentemente tiene una abertura de salida que tiene forma de embudo y tiene un diametro de salida que es mayor que el diametro de la mayona del tubo. Por ejemplo, el diametro de salida del tubo puede ser de 1,5-3 veces el diametro del (resto del) tubo.

El presente metodo se lleva a cabo preferentemente cuando la velocidad lineal de desenrollado de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua es de al menos 100 mm/minuto, preferentemente al menos 300 mm/minuto, incluso mas preferentemente al menos 400 mm/minuto.

El presente proceso de produccion de una composicion de polfmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio comprende aplicar un agente de impregnacion a dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua antes de aplicar dicha envoltura de polfmero termoplastico.

En una realizacion preferida, el al menos un tubo protector comprende una forma con curvatura. Esto significa que el presente metodo no se limita a un tubo protector recto, sino que se pueden usar tubos protectores rectos y/o curvados. No obstante, cuando se usa un tubo protector que comprende una forma con curvatura no debena ignorarse el riesgo de formacion de pelusa. En tal caso, es preferible minimizar la longitud de los tubos curvados.

Con el fin de evitar el riesgo de ruptura del propio tubo protector, es preferible que el al menos un tubo protector este provisto, sobre su diametro externo, de una capa de refuerzo, en la que preferentemente dicha capa de refuerzo sea un tubo de refuerzo que rodea a el al menos un tubo protector, comprendiendo especialmente dicho tubo de refuerzo policarbonato. En una realizacion preferida, dicha capa de refuerzo es una lamina retractil de polietileno. En caso de accidente, por ejemplo ruptura del propio tubo protector, las piezas rotas del tubo protector no danan o lesionan el area circundante, por ejemplo a los trabajadores.

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En caso de que algunas hebras de vidrio o partes de vidrio se desliguen de la hebra de multifilamento de vidrio continua, es conveniente retirar los residuos formados del interior del tubo protector. Por tanto, el al menos un tubo protector esta provisto preferentemente de una o mas aberturas ubicadas a lo largo de la direccion longitudinal del tubo protector, en el que preferentemente dicha una o mas aberturas estan provistas de medios de succion. Estas aberturas tambien pueden funcionar como medios de regulacion de temperatura. Alternativamente, dichos medios de succion son posiciones entre los tubos cuando se colocan varios de los citados tubos en serie.

El proceso de acuerdo con la presente invencion puede ademas comprender la etapa de cortar la hebra de multifilamento de vidrio continua envuelta para dar lugar a microgranulos, y puede ademas comprender una etapa de moldeo de la composicion de poffmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio.

El proceso de produccion de una composicion de polfmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio comprende una etapa de desenrollar un paquete de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua que contiene una composicion de apresto. Las hebras de multifilamento de vidrio continuas que contienen una composicion de apresto y su preparacion se conocen en la tecnica. La densidad de filamento de la hebra de multifilamento de vidrio continua puede variar dentro de lfmites amplios. Preferentemente, la hebra de multifilamento de vidrio continua puede tener de 500 a 10000 filamentos de vidrio por hebra, y mas preferentemente de 2000 a 5000 filamentos de vidrio por hebra, debido al elevado rendimiento. El diametro de los filamentos de vidrio en la hebra de multifilamento de vidrio continua puede variar en gran medida. Preferentemente, el diametro de los filamentos de vidrio vana de 5 a 50 micras, mas preferentemente de 10 a 30 micras y del modo mas preferido de 15 a 25 micras. El proceso de la presente invencion comprende la etapa de aplicar de un 0,5 a un 20 % en masa de un agente de impregnacion a dicha al menos una hebra, para formar al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua impregnada, en la que dicho agente de impregnacion es preferentemente no volatil, tiene un punto de fusion del agente de impregnacion de al menos aproximadamente 20 °C por debajo del punto de fusion de la matriz termoplastica, tiene una viscosidad de 2,5 a 100 cS a la temperatura de aplicacion y es compatible con el polfmero termoplastico objeto de refuerzo. Esta etapa se lleva a cabo tras el transporte de la hebra de multifilamento de vidrio a traves del tubo protector y antes de la etapa de aplicacion de la envoltura de polfmero termoplastico.

En la practica, las etapas de aplicacion del agente de impregnacion y aplicacion de la envoltura se pueden llevar a cabo directamente una despues de la otra. Entre las etapas de desenrollado e impregnacion del manojo de hebras de vidrio, se pueden aplicar etapas adicionales conocidas por la persona experta en la tecnica, como precalentamiento de las fibras de vidrio o dispersion de los filamentos de vidrio tirando de la hebra sobre miembros de grna o dispositivo de ruptura de integridad. No obstante, es una ventaja del presente proceso que dichas etapas no resulten necesarias para la preparacion de productos de alta calidad a velocidad elevada.

El agente de impregnacion usado en el proceso de acuerdo con la presente invencion es al menos un compuesto que es compatible con el polfmero termoplastico objeto de refuerzo, permitiendole mejorar la dispersion de las fibras en la matriz de polfmero termoplastico durante el proceso de moldeo.

La viscosidad del agente de impregnacion debena ser menor de 100 cS, preferentemente menor de 75 cS y mas preferentemente menor de 25 cS a la temperatura de aplicacion. La viscosidad del agente de impregnacion debena ser mayor de 2,5 cS, preferentemente mayor de 5 cS, y mas preferentemente mayor de 7 cS a la temperatura de aplicacion. Un agente de impregnacion que tenga una viscosidad mayor de 100 cS resulta diffcil de aplicar a la hebra de multifilamento de vidrio continua. Se requiere baja viscosidad para facilitar un buen rendimiento de humectacion de las fibras, pero un agente de impregnacion que tenga una viscosidad menor de 2,5 cS resulta diffcil de manipular, por ejemplo, la cantidad a aplicar resulta diffcil de controlar; y el agente de impregnacion podffa volverse volatil. Por ejemplo, cuando la matriz es polipropileno, la temperatura de aplicacion del agente de impregnacion puede ser de 15 a 200 °C. La cantidad de agente de impregnacion aplicada a la hebra de multifilamento de vidrio depende de la matriz termoplastica, el tamano (diametro) de los filamentos que forman la hebra continua y el tipo de apresto que este presente sobre la superficie de las fibras. Se requiere una determinada cantidad minima de agente de impregnacion para contribuir a una dispersion homogenea de las fibras de vidrio en la matriz de polfmero termoplastico durante el moldeo, pero la cantidad no debe ser demasiado elevada, ya que un exceso del agente puede tener como resultado una disminucion de las propiedades mecanicas de los arffculos moldeados. Se ha descubierto que cuanto menor es la viscosidad, menos agente de impregnacion se puede aplicar. Por ejemplo, en el caso de que la matriz de termoplastico sea un homopolfmero de polipropileno con un mdice de fluidez MFI de 25 a 65 g/10 minutos (ISO 1133, 230 °C/ 2,16 kg) y los filamentos de vidrio de refuerzo tengan un diametro de 19 micras, el agente de impregnacion se aplica preferentemente a la hebra de multifilamento en una cantidad de un 2 a un 10 % en masa.

De acuerdo con la presente invencion, el agente de impregnacion debena ser compatible con el polfmero termoplastico objeto de refuerzo, y puede incluso ser soluble en dicho poffmero. El agente de impregnacion es preferentemente no volatil, y sustancialmente libre de disolvente. Por no volatil se entiende que el agente de impregnacion no se evapora en las condiciones de aplicacion y procesado aplicadas; es decir, tiene un punto o intervalo de ebullicion mayor que dichas temperaturas de procesado. En el contexto de la presente solicitud, "sustancialmente libre de disolvente" significa que el agente de impregnacion contiene menos de un 10 % en masa de disolvente, preferentemente menos de un 5 % en masa de disolvente. Del modo mas preferido el agente de

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impregnacion no contiene ningun disolvente organico. El agente de impregnacion puede ademas mezclarse con otros aditivos conocidos en la tecnica. Los ejemplos apropiados incluyen lubricantes; agentes antiestaticos; estabilizadores UV; plastificantes; tensioactivos; agentes de nucleacion; antioxidantes; pigmentos; colorantes; y promotores de adhesion, tales como un polipropileno modificado que tiene grupos reactivos de maleato; y cualquiera de sus combinaciones, con la condicion de que la viscosidad permanezca dentro del intervalo deseado.

Se puede usar cualquier metodo conocido para aplicar el agente de impregnacion lfquido a la hebra de multifilamento de vidrio continua. Los metodos apropiados para aplicacion del agente de impregnacion a las hebras de multifilamento de vidrio continuas incluyen aplicadores que tienen cintas, rodillos y aplicadores de fusion en caliente. El metodo usado debena permitir la aplicacion de una cantidad constante de agente de impregnacion a la hebra de multifilamento continua.

Los ejemplos apropiados de polfmeros termoplasticos generalmente usados en el proceso de envoltura incluyen poliamidas, tales como poliamida 6, poliamida 66 o poliamida 46; poliolefina tales como polipropilenos y polietilenos; poliesteres, tales como poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno); policarbonatos; poli(sulfuro de fenileno); poliuretanos; tambien cualquier tipo de mezclas polimericas y compuestos y cualquier combinacion de los mismos. Mas particularmente, se pueden usar polipropileno, poli(tereftalato de butileno) y poliamida 6.

Preferentemente, el polfmero termoplastico usado en el proceso de envoltura es un polipropileno cristalino, tal como un homopolfmero de propileno, un copolfmero aleatorio, o un denominado copolfmero heterofasico de propileno y etileno y/o otra alfa-olefina.

El polfmero termoplastico puede ademas contener uno o mas de aditivos usuales, como estabilizadores, coadyuvantes de procesado, modificadores de impacto, retardadores de llama, agentes de neutralizacion de acido, cargas inorganicas, colorantes o componentes que mejoran de forma adicional las propiedades del compuesto reforzado, como compuestos que mejoran la union interfacial entre el polfmero y los filamentos de vidrio. Un ejemplo de los ultimos compuestos es una poliolefina funcionalizada, como un polipropileno tratado con maleato, en el caso de que el termoplastico sea un polipropileno.

Se puede usar cualquier metodo conocido en la tecnica para aplicar una cubierta de polfmero termoplastico alrededor de la hebra de multifilamento de vidrio continua en la presente invencion. El proceso de envoltura o revestimiento de cable tipicamente implica la aplicacion de una capa polimerica sobre la superficie externa de la hebra de multifilamento de vidrio continua a medida que pasa a traves de la masa fundida polimerica en una boquilla.

El proceso de la invencion puede ademas comprender una etapa en la que las hebras de multifilamento de vidrio continua envueltas se cortan o trocean para dar lugar a microgranulos de longitud deseada, apropiados para el procesado posterior para dar lugar a artfculos (semi)terminados. Se puede usar cualquier metodo apropiado conocido en la tecnica, tal como el uso de los dispositivos mencionados en el documento EP 099497881, en la presente invencion. La longitud de las fibras de vidrio en los microgranulos o granulos es tfpica y sustancialmente la misma que la longitud del microgranulo o granulo, y puede variar de 2 a 50 mm, preferentemente de 5 a 30 mm, mas preferentemente de 6 a 20 y del modo mas preferido de 10 a 15 mm. La cantidad de fibras de vidrio en los microgranulos o granulos obtenidos con el proceso de acuerdo con la invencion puede variar tfpicamente entre un 20 y un 70 % en masa, basado en la masa total de la composicion, dependiendo de las propiedades deseadas y del uso final.

El proceso de acuerdo con la presente invencion puede comprender una etapa adicional de moldeo de la composicion de polfmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio larga obtenida en forma de microgranulo para dar lugar a artfculos (semi)terminados. Los ejemplos apropiados de procesos de moldeo incluyen moldeo por inyeccion, moldeo por compresion, extrusion y moldeo por compresion y extrusion. El moldeo por inyeccion se usa ampliamente para producir artfculos tales como partes para el exterior de automoviles como parachoques, partes para el interior de automoviles como paneles de instrumentos, o partes para automoviles bajo el capo. La extrusion se usa ampliamente para producir artfculos tales como varillas, laminas y tubenas.

La invencion se aclara de forma adicional con referencia a los siguientes experimentos no limitantes.

Se produjeron diversas composiciones de polipropileno reforzado con fibra de vidrio larga, que comprendfan un 30 % en masa de fibras de vidrio y cantidades diferentes de agente de impregnacion (LOI) mediante el uso de homopolfmero de propileno SABIC@PP579S con un MFI de 45g/10 minutos (ISO 1l33, 230°C/2,16 kg) como matriz polimerica. La matriz polimerica comprendio de forma adicional de un 1 % en masa a un 40 % en masa de mezcla madre de negro de carbono, un 1 % en masa de un polipropileno funcionalizado y estabilizadores. Las fibras de vidrio usadas fueron ovillo de Tipo 30 convencional SE4121 3000 Tex, proporcionadas por Owens Corning en forma de paquete de ovillo, con un diametro de filamento de 19 micras y con contenido de composicion de apresto que contiene aminosilano aplicada en forma de dispersion acuosa. Se uso una mezcla de un 30 % en masa de Vybar 260 (polfmero hiper-ramificado, proporcionado por Baker Petro lite) y un 70 % en masa de aceite Paralux (parafina, proporcionado por Chevron) como agente de impregnacion. Se desenrollaron las hebras de multifilamento

de vidrio continuas del paquete y se transportaron a traves del interior de tubos protectores hasta el aplicador de agente de impregnacion. Se fundio el agente de impregnacion y se mezclo a una temperatura de 160 °C y se aplico a las hebras de multifilamento de vidrio continuas tras el desenrollado del paquete mediante el uso de un aplicador.

5 Se llevo a cabo la etapa de envoltura en lmea directamente tras la etapa de impregnacion, usando un dispositivo de extrusion de husillo gemelar de 75 mm (fabricado por Berstorff, relacion de UD de husillo de 34), a una temperatura de aproximadamente 250 °C, que alimento el material de la matriz de polipropileno fundido a una boquilla de revestimiento de cable de cabezal-dispositivo de extrusion, como se conoce en la tecnica. La velocidad lineal para la impregnacion y la envoltura fue de 400 m/minuto. Se corto la hebra envuelta para dar lugar a microgranulos de 12 10 mm de longitud. Los resultados se proporcionan en la Tabla. La longitud total del tubo protector fue de 15 m.

Tabla: Efecto del tubo protector sobre el proceso de envoltura

Tipo de tubo protector: resultado

Policarbonato Diametro interno 12 mm de tubo recto): pelusa de vidrio sobre el lado interno Aumento de la rugosidad del lado interno

Vidrio (que parcialmente contiene una curva) Diametro interno 12 mm: Sin pelusa de vidrio, cierto apresto pegajoso cerca de la curva

Vidrio (que parcialmente contiene una curva y tiene algunas aberturas a lo largo de la longitud) Diametro interno de 12 mm: sin pelusa, facil retirada del apresto, facil retirada del polvo

A partir de la Tabla se puede concluir que, cuando se usa el tubo protector hecho de vidrio, la produccion se mueve 15 de forma suave y estable durante al menos 8 horas; se aprecia ligera formacion de pelusa de vidrio u obstruccion de los miembros de grna de vidrio. En estas operaciones se pudo aumentar la velocidad lineal a mas de 400 m/minuto sin ningun problema.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un proceso de produccion de una composicion de poKmero termoplastico reforzado con fibra de vidrio, que comprende las etapas posteriores de:

a) desenrollar de un paquete de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua a una velocidad lineal,

b) aplicar una envoltura de polfmero termoplastico alrededor de al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua para formar una hebra de multifilamento continua envuelta;

en el que la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua desenrollada se transporta a traves del interior de al menos un tubo protector a una determinada distancia entre la ubicacion del desenrollado de un paquete de dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua, es decir, la etapa a), y la ubicacion de aplicar dicha envoltura de polfmero termoplastico alrededor de dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua, es decir, la etapa b), y caracterizado por que la velocidad lineal es de al menos 100 m/minuto.
2. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que al menos un tubo protector esta formado por un material resistente a la abrasion y que tiene un coeficiente de friccion bajo.
3. Un proceso de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, en el que al menos un tubo protector esta formado por un material escogido entre el grupo de vidrio y materiales ceramicos, o una combinacion de los mismos.
4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el interior del al menos un tubo protector esta provisto de un revestimiento de bajo coeficiente de friccion.
5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que al menos un tubo protector esta formado por vidrio.
6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua desenrollada se transporta a traves del interior de varios tubos protectores colocados en serie antes de aplicar dicha envoltura de polfmero termoplastico.
7. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que en determinadas posiciones entre los diversos tubos protectores colocados en serie, la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua desenrollada se transporta en el entorno libre que rodea dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua.
8. Un proceso de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones 1-7, en el que al menos dos hebras de multifilamento de vidrio continuas desenrolladas se transportan a traves del interior de un tubo protector comun antes de aplicar dicha envoltura de polfmero termoplastico.
9. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que el diametro interno de dicho tubo protector esta dentro del intervalo de 10 mm a 50 mm.
10. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que la velocidad lineal de desenrollado de la al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua es de al menos 400 m/minuto.
11. Un proceso de acuerdo con una cualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores, que ademas comprende aplicar un agente de impregnacion a dicha al menos una hebra de multifilamento de vidrio continua antes de aplicar dicha envoltura de polfmero termoplastico.
12. Un proceso de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un tubo protector comprende una forma con curvatura.
13. Un proceso de acuerdo con una o mas de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un tubo protector esta provisto, en su diametro externo, con una capa de refuerzo, en el que preferentemente dicha capa de refuerzo es una lamina retractil de polietileno.
14. El proceso de acuerdo con cualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores, que ademas comprende una etapa de cortar la hebra de multifilamento de vidrio continua envuelta para dar lugar a microgranulos.
15. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la determinada distancia es al menos un 60 % de la distancia total entre las ubicaciones de las etapas a) y b) respectivamente.