ES2644034T3

ES2644034T3 - Estera no tejida flexible

Info

Publication number: ES2644034T3
Application number: ES14796600.6T
Authority: ES
Inventors: Jianhul WU; Paul Aubrey Klett
Original assignee: OCV Intellectual Capital LLC
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2017-11-27
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: EP3058126A1; EP3058126B1; KR20160070139A; CN105723023B; MX2016004858A; CA2927534A1; RU2016116848A; KR102233322B1; CN105723023A; RU2016116848A3; JP2016533438A; US20160273140A1; WO2015057763A1; MX355282B; CA2927534C; JP6550383B2; RU2675890C2

Abstract

Una estera no tejida que comprende: del 10 al 100 por ciento en peso de fibras de vidrio cortadas; del 0 al 90 por ciento en peso de fibras sintéticas; y una composición aglutinante que comprende una resina aglutinante que incluye una mezcla de un material termoestable y un material termoplástico, y un agente de acoplamiento, donde la resina aglutinante comprende del >0 al 50 por ciento en peso de material termoestable y del 50 al <100 por ciento en peso de material termoplástico, y donde dicha estera no tejida tiene una rigidez Gurley de 19,61 a 68,65 mN (2000 a 7000 mgf), medida por un medidor de rigidez Gurley.

Description

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DESCRIPCION

Estera no tejida flexible Solicitudes relacionadas Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a esteras de fibra no tejida con una flexibilidad mejorada y a metodos de fabricacion de una estera de fibra no tejida con una flexibilidad mejorada, para la preparacion de artfculos reforzados.

Antecedentes

Las esteras no tejidas convencionales incluyen una red fibrosa unida por un aglutinante resinoso adecuado. Las fibras de refuerzo, tales como las fibras de vidrio, son utiles en una diversidad de tecnologfas y pueden usarse en forma de filamentos continuos o cortados, hebras, mechas, tejidos, tejidos no tejidos, mallas y canamazos, tal como para reforzar polfmeros. Pueden formarse materiales compuestos polimericos reforzados en una diversidad de maneras a partir de un material de matriz polimerica, un material de refuerzo y cualquier otro componente. Dichos materiales compuestos se forman usando fibras de refuerzo que proporcionan estabilidad dimensional y excelentes propiedades mecanicas a los materiales compuestos resultantes.

Por ejemplo, las fibras de vidrio proporcionan estabilidad dimensional ya que generalmente no se contraen o estiran en respuesta a cambios en las condiciones atmosfericas. Ademas, las fibras de vidrio tienen una alta resistencia a la traccion, resistencia al calor, resistencia a la humedad y una alta conductividad termica. El documento de la tecnica anterior US 4 255 485 A divulga una estera no tejida que comprende fibras de vidrio cortadas, una composicion aglutinante que comprende una mezcla de materiales termoestables y termoplasticos y un agente de acoplamiento.

Las esteras de fibra no tejida se usan habitualmente en procesos de pultrusion para formar piezas pultrusionadas. Generalmente, la pultrusion implica impregnar esteras de fibra con un material de resina adecuado y hacer pasar la estera impregnada a traves de un troquel calentado. Haciendo pasar la estera impregnada y consolidada a traves del troquel calentado, la estera puede formarse en una forma deseada y la resina se cura para mantener la estera unida. La pieza de material compuesto que sale del troquel calentado despues se corta a una longitud deseada.

La naturaleza continua del proceso de pultrusion permite ventajosamente que se produzcan materiales compuestos de cualquier longitud deseada. Sin embargo, existen numerosos problemas asociados al proceso de pultrusion. Un problema se relaciona con el bano de resina. Con frecuencia se usan resinas termoestables, que generalmente requieren el uso de monomeros insaturados volatiles tales como estireno y/o metacrilato de metilo. El estireno es un disolvente potente y puede facilmente hincharse y degradar un aglutinante aplicado a la estera de refuerzo. Dicha degradacion del aglutinante puede provocar que la estera de fibra se debilite y sea incapaz de resistir las fuerzas de traccion fuertes que se encuentran en el proceso de pultrusion.

Pueden usarse tanto esteras de filamento continuo como esteras de hebras cortadas recubiertas con un aglutinante en el proceso de pultrusion. Aunque las esteras de filamento continuo son flexibles, conformable y tienen una excelente resistencia al estireno, poseen varios inconvenientes. Por ejemplo, las esteras de filamento continuo son caras de fabricar debido a que la fabricacion de las esteras de filamento continuo se produce a una velocidad lenta, tal como, 0,25-0,38 m/s (50-75 pies por minuto (p/m)). Adicionalmente, la utilizacion de esteras de filamento continuo produce laminados que tienen un acabado superficial malo debido a las largas hebras de vidrio que forman las esteras. Ademas, las esteras de filamento continuo son densas y anaden mayor peso a la pieza final, lo que puede ser una caractenstica indeseable.

Por el contrario, las esteras de hebras cortadas son menos caras de fabricar que las esteras de filamento continuo porque la fabricacion se produce a una velocidad mas rapida (es decir, 2,54-7,62 m/s (500-1500 p/m)). Adicionalmente, las esteras de hebras cortadas son esencialmente fibras completamente dispersas, que proporcionan a la pieza pultrusionada un aspecto mas liso que las esteras de filamento continuo. Ademas, las esteras de hebras cortadas ventajosamente "llenan el espacio" sin anadir mucho peso al laminado. A pesar de estos atributos positivos, las esteras de hebras cortadas pueden ser muy ngidas con aglutinantes termoestables y, por tanto, diffciles de formar en formas complejas. Adicionalmente, la rigidez de las esteras de hebras cortadas provoca una sensacion que puede ser indeseable para los clientes.

Por tanto, existe una necesidad de una estera no tejida que sea lo suficientemente flexible para formarse en formas complejas, sea compatible con la resina de matriz y sea ligera pero tenga suficientes propiedades de resistencia de manera que pueda usarse satisfactoriamente en el procesamiento corriente abajo, tal como la pultrusion y la formacion de paneles de pared de yeso.

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Sumario

En algunas realizaciones de ejemplo de la presente invencion, las propiedades ffsicas de una estera de hebras cortadas no tejida se mejoran mediante la formulacion de una composicion aglutinante con una excelente resistencia a la traccion junto con buena flexibilidad para su uso en combinacion con el diseno de fibra adecuado.

En diversas realizaciones de ejemplo de la presente invencion, se proporciona una estera de hebras cortadas no tejida flexible que incluye una mezcla del 10 al 100 por ciento en peso de fibras de vidrio y del 0 al 90 por ciento en peso de fibras sinteticas. La estera de hebras cortadas no tejida incluye adicionalmente una composicion aglutinante que comprende una resina aglutinante y un agente de acoplamiento de silano.

De acuerdo con realizaciones de ejemplo adicionales de la presente invencion, se ha descubierto que las fibras sinteticas incluyen al menos uno de polipropileno, poliester y una combinacion de los mismos.

De acuerdo con la presente invencion, la resina aglutinante incluye una combinacion de un material termoestable y un material termoplastico. Algunas realizaciones de ejemplo incluyen una mezcla de uno o mas de un material acnlico, un material de formaldehndo de urea o una combinacion de los mismos, con vinil acetato de etileno. De acuerdo con la presente invencion, la resina aglutinante comprende del 50 al < 100 por ciento en peso de material termoplastico y del > 0 al 50 por ciento en peso de material termoestable.

De acuerdo con diversas realizaciones de ejemplo de la presente invencion, la composicion aglutinante utilizada en las esteras no tejidas flexibles es resistente a monomeros de estireno.

En algunas realizaciones de ejemplo, la estera de hebras cortadas no tejida flexible tiene una resistencia a la traccion en la direccion de la maquina promedio de al menos 13,64 kg (30 lb) en la direccion de la maquina y al menos 9,09 kg (20 lb) en la direccion transversal. Por "direccion de la maquina" se entiende la direccion que coincide con la direccion en la que la estera se mueve durante la fabricacion. La estera tiene una rigidez Gurley en DM (direccion de la maquina) de 19,61 a 68,65 mN (2000 a 7000 miligramos de fuerza (mgf)), medida mediante un medidor de Rigidez Gurley.

En diversas realizaciones de ejemplo de la presente invencion, se proporciona un producto de material compuesto pultrusionado. El producto de material compuesto pultrusionado incluye una pluralidad de mechas impregnadas con una resina termoestable y una estera de hebras cortadas no tejida flexible. Diversos aspectos de ejemplo de la estera no tejida flexible incluyen una mezcla del 10 al 95 por ciento en peso de fibras de vidrio y del 5 al 90 por ciento en peso de fibras sinteticas. La estera de hebras cortadas no tejida incluye adicionalmente una composicion aglutinante que incluye una resina aglutinante y un agente de acoplamiento de silano.

De acuerdo con la presente invencion, la resina aglutinante incluye una combinacion de un material termoestable y un material termoplastico. Algunas realizaciones de ejemplo de la resina aglutinante incluyen una mezcla de uno o mas de un material acnlico, un material de formaldehido de urea o una combinacion de los mismos, junto con un vinil acetato de etileno. La resina aglutinante incluye del 50 al < 100 por ciento en peso de material termoplastico y del > 0 al 50 por ciento en peso de material termoestable.

En otras realizaciones de ejemplo mas de la presente invencion, se proporciona un panel de pared de yeso. El panel de pared de yeso incluye un nucleo de yeso y al menos una estera no tejida flexible. Algunas realizaciones de ejemplo, la estera de hebras cortadas no tejida flexible incluye una mezcla del 10 al 95 por ciento en peso de fibras de vidrio y del 5 al 90 por ciento en peso de fibras sinteticas. La estera no tejida incluye adicionalmente una composicion aglutinante que incluye una resina aglutinante y un agente de acoplamiento de silano.

Descripcion detallada

Aunque se describen o sugieren diversas realizaciones de ejemplo en el presente documento, los conceptos generales de la invencion abarcan otras realizaciones de ejemplo que utilizan una diversidad de metodos y materiales similares o equivalentes a los descritos o sugeridos en el presente documento.

A menos que se defina lo contrario, todos los terminos tecnicos y cientfficos utilizados en el presente documento tienen el mismo significado que se entiende habitualmente por un experto habitual en la materia a la que pertenece la invencion. En relacion con esto, a menos que se indique lo contrario, las concentraciones de ingredientes proporcionadas en el presente documento se refieren a las concentraciones de estos ingredientes en la mezcla o concentrado madre, de acuerdo con la practica habitual.

Los conceptos generales de la invencion se refieren a una estera de hebras cortadas no tejida flexible (en general, la estera no tejida) con propiedades mejoradas. En algunas realizaciones de ejemplo, la estera no tejida flexible demuestra una resistencia mecanica mejorada, tal como alta resistencia a la traccion en la direccion de la maquina y resistencia a la traccion en direccion transversal, al tiempo que tambien muestra una mayor flexibilidad. La suavidad y la flexibilidad de las esteras no tejidas de la invencion mejoran los procesos corriente abajo, por ejemplo, la

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formacion de productos pultrusionados que tienen formas complejas y/o la produccion de paneles de pared de yeso. Adicionalmente, de acuerdo con diversas realizaciones de ejemplo, las esteras no tejidas flexibles de la invencion son resistentes al estireno y al poliester que pueden estar presentes en las formulaciones de resina utilizadas en los procesos de pultrusion.

Algunas realizaciones de ejemplo de la presente invencion se refieren a una estera de no tejido flexible que puede utilizarse en diversos procesos corriente abajo, por ejemplo, en los procesos de pultrusion y en la formacion de paneles de pared de yeso. La estera no tejida se caracteriza por una serie de atributos incluyendo una muy buena flexibilidad. Por ejemplo, en algunas realizaciones de ejemplo, las esteras no tejidas demuestran una rigidez reducida de menos de 58,84 mN (6000 mgf) o de menos de 49,03 mN (5000 mgf). Este nivel de rigidez se reduce en gran medida con respecto a las esteras no tejidas convencionales con rigideces de aproximadamente 68,65 mN (7000 mgf).

Las esteras no tejidas flexibles de la presente invencion pueden comprender una pluralidad de fibras, incluyendo cualquiera de fibras de vidrio, fibras sinteticas o una mezcla de las mismas. Las fibras de vidrio pueden hacerse a partir de cualquier tipo de vidrio. Los ejemplos de fibras de vidrio incluyen fibras de vidrio de tipo A, fibras de vidrio de tipo C, fibras de vidrio de tipo E, fibras de vidrio de tipo S, fibras de vidrio de tipo ECR (por ejemplo, fibras de vidrio Advantex® disponibles en el mercado de Owens Corning), Hiper-tex™, fibras de lana de vidrio y combinaciones de las mismas. El uso de otras fibras de refuerzo tales como fibras minerales, fibras de carbono, fibras ceramicas, fibras naturales y/o fibras sinteticas en la estera no tejida tambien se considera que pertenece al ambito de los conceptos generales de la invencion. La expresion "fibra natural" como se usa en conjunto con la presente invencion se refiere a fibras vegetales extrafdas de cualquier parte de una planta, incluyendo, pero no limitada a, el tallo, semillas, hojas, rafces o floema. Los ejemplos de fibras naturales que pueden ser adecuadas para su uso como el material de fibra de refuerzo incluyen basalto, algodon, yute, bambu, ramio, bagazo, canamo, coco, lino, kenaf, sisal, lino, henequen y combinaciones de los mismos. La expresion "fibras sinteticas", como se usa en el presente documento, tiene por objeto indicar cualquier fibra hecha por el hombre que tenga caractensticas de refuerzo adecuadas, tales como fibras de poliester, polietileno, tereftalato de polietileno, polipropileno, poliamida, aramida y poliaramida y combinaciones de las mismas.

En algunas realizaciones de ejemplo, las fibras utilizadas para formar las esteras no tejidas de acuerdo con la presente invencion incluyen una mezcla de fibras de vidrio y fibras de resina sintetica, tales como fibras de polfmero. De acuerdo con diversas realizaciones de ejemplo, las fibras de polfmero incluyen aquellas hechas a partir de polipropileno, poliester o una combinacion de los mismos. En algunas realizaciones de ejemplo, las fibras de polfmero se forman a partir de tereftalato de polietileno (PET).

En algunas realizaciones de ejemplo, las fibras utilizadas para formar las esteras no tejidas de acuerdo con la presente invencion incluyen una mezcla del 10 al 100 por ciento en peso de fibras de vidrio y del 0 al 90 por ciento en peso de fibras de polfmero. En otras realizaciones de ejemplo, las fibras incluyen una mezcla del 50 al 90 por ciento en peso de fibras de vidrio y del 10 al 50 por ciento en peso de fibras de polfmero o del 75 a l90 por ciento en peso de fibras de vidrio y aproximadamente del 10 al 25 por ciento en peso de fibras de polfmero.

Las fibras de vidrio pueden formarse mediante metodos convencionales conocidos por los expertos en la materia. Por ejemplo, las fibras de vidrio pueden formarse mediante un proceso de fabricacion continuo en el que el vidrio fundido pasa a traves de los agujeros de un "cojinete", las corrientes de vidrio fundido formadas de este modo se solidifican en filamentos y los filamentos se combinan juntos para formar una fibra, "mecha", "hebra" o similar.

Despues de que las fibras de vidrio se extraen del cojinete, puede aplicarse opcionalmente a las fibras una composicion de encolado acuosa (tambien denominada una cola). La composicion de encolado no esta limitada y puede ser cualquier cola conocida por los expertos en la materia. Las composiciones de encolado generalmente contienen un lubricante para proteger las fibras del dano por abrasion, una resina formadora de pelfcula para ayudar a unir las fibras al polfmero que forma el cuerpo o matriz del material compuesto en el que se usaran las fibras, y un agente de acoplamiento para mejorar la adhesion de la resina formadora de pelfcula a las superficies de las fibras de vidrio. La composicion de encolado puede aplicarse mediante metodos convencionales tales como mediante un rodillo de aplicacion o mediante pulverizacion de la cola directamente sobre las fibras. La cola protege las fibras de vidrio de la rotura durante el procesamiento posterior, ayuda a retardar la abrasion interfilamentosa, asegura la integridad de las hebras de fibras de vidrio, promueve la interconexion de los filamentos de vidrio que forman la hebra, etc.

Despues de que las fibras de vidrio se tratan con la composicion de encolado, pueden cortarse y empaquetarse como vidrio de hebras cortadas para su posterior procesamiento en una estera no tejida depositada en humedo, como se describe a continuacion. En algunas realizaciones de ejemplo, las fibras cortadas pueden tener una longitud de 1,27 a 5,08 cm (de 0,5 a 2,0 pulgadas) o de 2,54 a 3,81 cm (de 1,0 a 1,5 pulgadas). Las fibras cortadas pueden tener longitudes variables entre sf dentro de la estera no tejida.

Ademas, las fibras pueden tener un diametro de aproximadamente 5 micrometres a aproximadamente 20 micrometres o de aproximadamente 10 micrometros a aproximadamente 16 micrometros. Las fibras cortadas

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pueden tener longitudes variables entre sf dentro de la estera no tejida.

Se ha descubierto que la disminucion de la longitud y/o el diametro de las fibras puede mejorar la tenacidad de una estera no tejida formada a partir de la misma. La mejora en la tenacidad puede ser resultado de un aumento de union interfacial que se produce con fibras mas finas y mas cortas, con la misma construccion de peso basico. La union interfacial ayuda a desviar la concentracion de tensiones y la propagacion de grietas, lo que conduce a la tenacidad potenciada. Sin embargo, aunque las fibras finas pueden crear esteras mas cerradas con mejores resistencias a la traccion, las fibras mas finas tienden a provocar una perdida de permeacion de aire y una penetracion de resina reducida. Por tanto, puesto que las aplicaciones de pultrusion requieren que las esteras esten lo suficientemente abiertas para permitir que la resina penetre a su traves, debe lograrse un equilibrio entre la consecucion de la tenacidad y la permeacion de aire cuando se forman las fibras para su uso en el presente documento. Las fibras pueden ser de longitud y/o diametro uniformes, o las fibras pueden tener una diversidad de longitudes y diametros, tal como se desee para una aplicacion particular.

La estera no tejida flexible puede formarse mediante una diversidad de procesos, incluyendo los procesos de deposito en seco y deposito en humedo. En algunas realizaciones de ejemplo, la estera no tejida esta formada por un proceso de deposito en humedo, que implica formar una dispersion o suspension acuosa de fibras individuales en un tanque de mezcla lleno de diversos componentes (a veces denominada agua blanca), tales como agua, tensioactivos, modificadores de la viscosidad, agentes antiespumantes, lubricantes, biocidas y/u otros agentes qmmicos, junto con agitacion, para formar una suspension de fibra de vidrio cortada. Es deseable que la suspension se agite suficientemente para proporcionar una dispersion de fibras uniforme o casi uniforme.

La dispersion o suspension acuosa de fibras despues puede procesarse en una estera depositada en humedo de acuerdo con cualquier numero de metodos convencionales conocidos en la tecnica. Por ejemplo, la suspension acuosa de fibras se deposita sobre un tamiz o cinta transportadora en movimiento, en los que la mayor parte del agua drena a su traves, dejando una red de fibras orientadas aleatoriamente. La red de fibras puede secarse adicionalmente mediante una ranura de vado u otros medios de secado.

Despues, se aplica una composicion aglutinante a la red de fibras de una manera convencional, tal como mediante recubrimiento en cortina, pulverizacion, un bano de inmersion de alambre doble, un fulard de dos rodillos y similares. Despues pueden retirarse el agua, el aglutinante en exceso y el agente de acoplamiento en exceso mediante vado u otros medios de retirada de agua. Finalmente, el producto de fibra recubierto con aglutinante puede secarse y curarse en uno o mas hornos. Un intervalo de temperatura de ejemplo para el secado es de 350 °F (218 °C) a 600 °F (304 °C). El producto secado y curado es la estera no tejida flexible acabada.

De acuerdo con diversos aspectos de la presente invencion, la composicion aglutinante se formula de manera que una vez que se cura el aglutinante, es capaz de transmitir muy buena resistencia mecanica (resistencia a la traccion total de al menos 36,36 kg (80 libras)), flexibilidad (rigidez Gurley de menos de 49,03 mN (5000 mgf)) y resistencia a los disolventes (retencion de estireno de al menos el 60 %).

La composicion aglutinante comprende un material de resina aglutinante, un agente de acoplamiento y uno o mas aditivos opcionales. La resina aglutinante es una mezcla de materiales termoestables y termoplasticos. El material termoestable puede comprender, por ejemplo, un material acnlico, un material de formaldehudo de urea o una combinacion de los dos materiales. En algunas realizaciones de ejemplo, el material acnlico es acido poliacnlico, tal como acido poliacnlico de bajo peso molecular con un peso molecular igual o inferior a 10.000. El material termoestable, una vez reticulado en condiciones adecuadas de curado, proporciona un buen rendimiento a la traccion y una buena resistencia a los disolventes, para ayudar a mantener la integridad de la estera en diferentes aplicaciones. En algunas realizaciones de ejemplo, el material termoplastico puede incluir cualquier material

termoplastico que tenga una Tg baja (es decir, por debajo de -15 °C), por ejemplo, vinil acetato de etileno ("EVA").

En algunas realizaciones de ejemplo, EVA comprende Dur-O-Set® E-646. El material termoplastico es auto- reticulable y puede proporcionar la suavidad necesaria a las esteras flexibles.

Se ha descubierto que la formulacion de una composicion aglutinante que incorpora resinas con funcionalidades diferentes (por ejemplo, termoestables y termoplasticas) puede transmitir propiedades mejoradas a una estera reforzada con fibra. En particular, la combinacion de dichas propiedades puede permitir que las esteras no tejidas se usen en aplicaciones exigentes, tales como en aplicaciones de pultrusion, como un reemplazo de esteras de filamento continuo. Las composiciones aglutinantes incluyen del > 0 al 50 por ciento en peso de material

termoestable, tal como acido poliacnlico y del 50 al < 100 por ciento en peso de material termoplastico, tal como

EVA. En una realizacion, la composicion aglutinante comprende del 15 al 30 por ciento en peso de acido poliacnlico y del 70 al 85 por ciento en peso de EVA.

En algunas realizaciones de ejemplo, la resina aglutinante puede estar presente en la composicion aglutinante en una cantidad del 90 por ciento al 99 por ciento en peso de la composicion aglutinante total y en realizaciones de ejemplo, del 97 por ciento al 99 por ciento en peso. Como se usa en el presente documento, las frases "porcentaje en peso" y "por ciento en peso de la composicion" tienen por objeto representar el porcentaje en peso de los componentes totales de la composicion.

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La composicion aglutinante puede incluir adicionalmente un agente de acoplamiento. Ha de apreciarse que los agentes de acoplamiento que se describen en el presente documento son de naturaleza de ejemplo y puede utilizarse cualquier agente de acoplamiento adecuado conocido por los expertos habituales en la materia en cualquiera de las realizaciones de ejemplo descritas o sugeridas de otra manera en el presente documento. En algunas realizaciones de ejemplo, el agente de acoplamiento o agentes de acoplamiento, pueden estar presentes en la composicion aglutinante en una cantidad del 0,05 por ciento al 10,0 por ciento en peso de la composicion aglutinante total y, en otras realizaciones de ejemplo, en una cantidad del 0,1 por ciento al 3,0 por ciento en peso. Diversas realizaciones de ejemplo incluyen el 0,2 por ciento en peso de un agente de acoplamiento. Aparte de su funcion de acoplamiento de la superficie de las fibras de refuerzo y la matriz circundante, los agentes de acoplamiento tambien actuan para reducir el nivel de pelusa o filamentos de fibras rotas, durante el procesamiento posterior.

En algunas realizaciones de ejemplo, al menos uno de los agentes de acoplamiento es un agente de acoplamiento de silano. Los agentes de acoplamiento de silano adecuados pueden incluir silanos que contienen uno o mas atomos de nitrogeno que tienen uno o mas grupos funcionales tales como amina (primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria), amino, imino, amido, imido, ureido o isocianato. Los agentes de acoplamiento de silano adecuados tambien pueden incluir, pero no se limitan a, aminosilanos, esteres de silano, vinil silanos, metacriloxi silanos, epoxi silanos, silanos de azufre, ureido silanos e isocianato de silanos. Los ejemplos espedficos no limitantes, de agentes de acoplamiento de silano para su uso en la presente invencion incluyen Y-metacriloxipropil-trimetoxisilano (A-174), Y-aminopropil-trietoxisilano (A-1100), n-fenil-Y-aminopropiltrimetoxisilano (Y-9669), n-trimetoxi-silil-propil-etileno- diamina (A-1120), metil-tricloro-silano (A-154), Y-cloropropil-trimetoxi-silano (A-143), vinil-triacetoxisilano (A-188) y metiltrimetoxisilano (A-1630).

La composicion aglutinante puede incluir opcionalmente componentes adicionales, por ejemplo, colorantes, aceites, cargas, colorantes, dispersiones acuosas, estabilizadores contra el UV, lubricantes, agentes humectantes, tensioactivos, modificadores de la viscosidad y/o agentes antiestaticos. Las dispersiones acuosas pueden incluir dispersiones de antioxidantes, que contrarrestan los efectos de la oxidacion por la composicion aglutinante debido al envejecimiento. Una dispersion antioxidante de ejemplo incluye Bostex 537, de Akron Dispersions, Inc. La dispersion antioxidante puede incluirse en cantidades del 0 al 5 por ciento en peso o del 0,5 al 3 por ciento en peso. Algunas realizaciones de ejemplo incluyen el 1,8 por ciento en peso de una dispersion antioxidante. Pueden incluirse aditivos en la composicion aglutinante en una cantidad del 0 al 10 por ciento en peso de la composicion aglutinante.

De acuerdo con algunas realizaciones de ejemplo, la composicion aglutinante incluye adicionalmente agua para disolver o dispersar los componentes para la aplicacion sobre las fibras de refuerzo. Se puede anadir agua en una cantidad suficiente para diluir la composicion aglutinante acuosa a una viscosidad que sea adecuada para su aplicacion a las fibras de refuerzo. Por ejemplo, la composicion aglutinante puede contener del 50 por ciento al 75 por ciento en peso de la composicion aglutinante de agua.

Las esteras unidas de la presente invencion pueden tener un espesor promedio de entre 25 y 75 milfmetros o de 30 a 60 milfmetros.

La incorporacion de una composicion aglutinante suave, pero fuerte, en combinacion con la mezcla apropiada de fibras de vidrio y/o sinteticas, produce una estera no tejida flexible con capacidades de procesamiento mejoradas, que facilita su uso en procesos de pultrusion, la formacion de esteras de yeso lisas y otras aplicaciones relacionadas para las que las esteras no tejidas hasta ahora habfan sido poco adecuadas. Una vez que se cura el aglutinante, transmite caractensticas adicionales, tales como una resistencia mecanica (por ejemplo, resistencias a la traccion en la direccion tanto de la maquina como transversal), una flexibilidad y una resistencia a los disolventes mejoradas.

En algunas realizaciones de ejemplo, las esteras no tejidas flexibles tienen una resistencia a la traccion promedio de al menos 13,64 kg (30 lb) en la direccion de la maquina y al menos 9,09 kg (20 lb) en la direccion transversal. En algunas realizaciones de ejemplo, las esteras no tejidas flexibles tienen una resistencia a la traccion en la direccion de la maquina de al menos 22,73 kg (50 lb) y una resistencia a la traccion en direccion transversal de al menos 13,64 kg (30 lb). Las esteras no tejidas flexibles pueden tener adicionalmente una resistencia a la traccion total (direccion de la maquina + direccion transversal) de al menos 22,73 kg (50 lb) o al menos 36,36 kg (80 lb).

Como se ha mencionado anteriormente, las esteras no tejidas tienen una flexibilidad mejorada, lo que puede medirse usando un medidor de rigidez Gurley. La estera no tejida tiene una rigidez Gurley de 19,61 a 68,65 mN (2000 a 7000 mgf) o de 24,52 a 58,84 mN (2500-6000 mgf) y en otras realizaciones de ejemplo, inferior a 49,03 mN (5000 mgf).

Las esteras no tejidas flexibles pueden usarse en una diversidad de procesos corriente abajo para formar una diversidad de productos finales. En algunas realizaciones de ejemplo, la estera no tejida flexible se usa para formar un producto de material compuesto a traves de un proceso de pultrusion. En algunas realizaciones de ejemplo, el proceso de pultrusion incluye mechas de alimentacion y al menos una estera no tejida en un bano de resina termoestable donde las mechas se mueven sobre barras separadoras que ayudan en la impregnacion de la resina en las fibras. Las mechas pueden estar hechas de vidrio, grafito, boro, fibras de poliaramida o de otras fibras

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similares. Preferentemente, la mecha esta hecha de fibras de vidrio.

Una vez que las mechas estan suficientemente impregnadas con la resina, las mechas y la estera no tejida salen del bano de resina y se preforman mediante un preformador en una forma o perfil antes de entrar en un troquel de moldeo calentado. Las mechas y la estera no tejida, que tienen la forma preformada, se curan despues en la forma deseada del material compuesto calentando continuamente a medida que la pieza pasa a traves del troque de moldeo calentado. Puede usarse un par de rodillos de oruga para tirar de las mechas y la estera a traves del bano, el preformador y/o el troquel calentado. La pieza de material compuesto que sale del troquel calentado se corta despues en una longitud deseada mediante un aparato de corte. De esta manera, las fibras de la mecha continua se impregnan con una resina de polfmero, la estera se recubre con la resina de polfmero y las fibras y la estera se conforman en la forma del material compuesto y se cortan para formar una pieza pultrusionada. Las mechas transmiten una resistencia a la traccion longitudinal y la estera no tejida transmite una resistencia a la traccion transversal a la pieza pultrusionada.

Como se analiza en el presente documento, la composicion aglutinante proporciona una resistencia mejorada a monomeros de estireno que se encuentran habitualmente en resinas termoestables utilizadas en procesos de pultrusion. Esta resistencia potenciada al estireno hace a las esteras flexibles de la invencion mas adecuadas para procesos de pultrusion. Como se analiza en el presente documento, los monomeros de estireno son un disolvente potente y pueden actuar para hinchar y degradar el aglutinante, debilitando de este modo la continuidad de la estera. Al proporcionar una estera no tejida flexible resistente a monomeros de estireno, la estera no tejida flexible y, por tanto, la pieza pultrusionada resultante que incorpora la misma, mantienen la resistencia a la traccion en la direccion longitudinal asf como en la direccion transversal.

Las esteras no tejidas flexibles tambien pueden usarse en otros procesos, tales como, por ejemplo, la produccion de paneles de pared de yeso y/o paneles de yeso utilizados con frecuencia en la construccion de edificios. Los paneles de pared formados de un nucleo de yeso intercalado entre capas de revestimiento se usan habitualmente en la industria de la construccion como paredes internas y cielos rasos para edificios tanto residenciales como comerciales. El nucleo de yeso contiene normalmente yeso, opcionalmente algunas fibras de vidrio cortadas humedas, productos qmmicos resistentes al agua, aglutinantes, aceleradores y cargas de baja densidad. En la tecnica se sabe formar placas de yeso proporcionando una capa continua de un material de revestimiento, tal como un velo fibroso, y depositando una suspension de yeso sobre una superficie del material de revestimiento. Despues se aplica una segunda capa continua de material de revestimiento a la superficie opuesta de la suspension de yeso. De esta manera, la suspension de yeso se intercala entre capas opuestas de material de revestimiento. La suspension de yeso intercalada se ajusta despues a un espesor deseado y se seca para endurecer el nucleo de yeso y formar un panel de yeso. Despues, el panel de yeso puede cortarse en dimensiones predeterminadas (por ejemplo, longitud) para su uso final. Habitualmente se usan fibras de vidrio en la produccion de paneles de pared de yeso para mejorar la resistencia a la traccion y al desgarro de los productos.

De acuerdo con diversas realizaciones de ejemplo, las esteras no tejidas flexibles pueden usarse como los revestimientos en un panel de pared de yeso para proporcionar una mayor estabilidad dimensional en presencia de humedad, un aumento de la resistencia biologica, un aumento de la permeabilidad al aire y mayores propiedades ffsicas y mecanicas, tales como una mejor resistencia y durabilidad, que los paneles de yeso convencionales revestidos con papel u otros materiales de revestimiento celulosicos.

Despues de haber introducido de forma general los conceptos generales de la invencion mediante la divulgacion de diversas realizaciones de ejemplo de la misma, puede obtenerse una comprension adicional por referencia a ciertos ejemplos espedficos que se ilustran a continuacion que se proporcionan con fines de ilustracion solamente y no tienen por objeto ser exhaustivos o limitantes de otro modo de los conceptos generales de la invencion.

Ejemplos de trabajo

Con el fin de describir mas minuciosamente la presente invencion, se proporciona el siguiente ejemplo de trabajo. Ejemplo 1

Se hicieron tres esteras no tejidas mediante un proceso de recubrimiento por deposito en humedo convencional en el que se recubrieron fibras de vidrio cortadas, despues de haber sido depositadas sobre un tamiz en movimiento en forma de una suspension acuosa, con una dispersion acuosa de una composicion aglutinante y despues se secaron y se curaron. Cada estera se hizo con fibra 1,25" M (16 micrometros de diametro) con la misma perdida por ignicion (PPI) y peso base. La composicion aglutinante aplicada a cada estera inclrna una proporcion variada de componentes termoplasticos/termoestables. El aglutinante de la primera estera inclrna el 100 por ciento de acido poliacnlico, el aglutinante de la segunda estera inclrna el 75 por ciento de acido poliacnlico y el 25 por ciento de vinil acetato de etileno y el aglutinante de la tercera estera inclrna el 50 por ciento de acido poliacnlico y el 50 por ciento de vinil acetato de etileno. Cada composicion se curo a 251,7 °C (485 °F).

Las esteras de fibra de vidrio obtenidas de este modo despues se sometieron a ensayo la resistencia maxima a la flexion y la rigidez Gurley, para determinar la resistencia a la flexion/rigidez de la estera.

Los resultados obtenidos se exponen en la Tabla 1.

TABLA 1

Relacion de flexibilidad de la estera frente al componente aglutinante

Formulacion aglutinante: Carga maxima (ensayo de flexion de 3 puntos, en direccion de la maquina) Rigidez Gurley (Direccion de la maquina)

100 % de PAA: 1,10 N [111,8 gramos fuerza (gf)] 76,08 mN [7758 mgf]

75 % de PAA/25 % de EVA: 0,99 N [100,8 gramos fuerza (gf)] 66,37 mN [6768 mgf]

50 % de PAA/50 % de EVA: 0,54 N [54,9 gramos fuerza (gf)] 44,29 mN [4516 mgf]

Como se muestra en la Tabla 1, la flexibilidad de una estera no tejida mejora con un aumento en la cantidad de EVA en la composicion aglutinante. Por ejemplo, incluyendo el 25 por ciento en peso de EVA en una formulacion 10 aglutinante, pueden hacerse esteras flexibles con rigideces Gurley inferiores a 68,65 mN (7000 mgf), e incluyendo el 50 por ciento en peso de EVA en la composicion aglutinante, pueden producirse esteras no tejidas con rigideces Gurley inferiores a 49,03 mN (5000 mgf).

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Una estera no tejida que comprende:

del 10 al 100 por ciento en peso de fibras de vidrio cortadas; del 0 al 90 por ciento en peso de fibras sinteticas; y

una composicion aglutinante que comprende una resina aglutinante que incluye una mezcla de un material termoestable y un material termoplastico, y un agente de acoplamiento, donde la resina aglutinante comprende del >0 al 50 por ciento en peso de material termoestable y del 50 al <100 por ciento en peso de material termoplastico, y donde dicha estera no tejida tiene una rigidez Gurley de 19,61 a 68,65 mN (2000 a 7000 mgf), medida por un medidor de rigidez Gurley.
2. La estera no tejida de la reivindicacion 1, donde dicha estera comprende del 50 al 90 por ciento en peso de fibras de vidrio cortadas y del 10 al 50 por ciento en peso de fibras sinteticas.
3. La estera no tejida de la reivindicacion 1, donde dichas fibras de vidrio cortadas se mezclan con dichas fibras sinteticas.
4. La estera no tejida de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dichas fibras sinteticas comprenden al menos uno de polipropileno, poliestery una combinacion de los mismos.
5. La estera no tejida de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde dichas fibras de vidrio cortadas tienen longitudes de 6,35 a 50,8 mm (de 0,25 a 2,0 pulgadas).
6. La estera no tejida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde dichas fibras sinteticas son fibras cortadas que tienen longitudes de 12,7 a 50,8 mm (de 0,5 a 2,0 pulgadas).
7. La estera no tejida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde dichas fibras de vidrio cortadas tienen diametros de 5 a 20 micrometros.
8. La estera no tejida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde dichas fibras sinteticas tienen diametros de 10 a 16 micrometros.
9. La estera no tejida de acuerdo con la reivindicacion 1, donde dicho material termoestable comprende al menos uno de un material acnlico, un material de formaldehndo de urea o una combinacion de los dos.
10. La estera no tejida de acuerdo con la reivindicacion 1, donde dicho material termoplastico comprende vinil acetato de etileno.
11. La estera no tejida de acuerdo con la reivindicacion 1, donde dicha resina aglutinante comprende del 70 al 90 por ciento en peso de material termoplastico y del 10 al 30 por ciento en peso de material termoestable.
12. La estera no tejida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde dicho agente de acoplamiento esta presente en dicha composicion aglutinante en una cantidad del 0,05 al 10 por ciento en peso.
13. La estera no tejida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, done dicha composicion aglutinante incluye adicionalmente al menos uno de un tinte, un aceite, una carga, un colorante, una dispersion acuosa, un estabilizador frente al UV, un lubricante, un agente humectante, un tensioactivo y un agente antiestatico.
14. La estera no tejida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde dicha composicion aglutinante es resistente a los monomeros de estireno.
15. La estera no tejida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde dicha estera tiene una resistencia a la traccion promedio de al menos 13,64 kg (30 lb) en la direccion de la maquina y una resistencia a la traccion promedio de al menos 9,09 kg (20 lb) en la direccion transversal.
16. La estera no tejida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde dicha estera tiene una rigidez Gurley de 24,52 a 58,84 mN (de 2500 a 6 000 mgf).
17. Un producto de material compuesto pultrusionado que comprende:

al menos una mecha impregnada con una resina termoestable; y

una estera no tejida como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
18. Un panel de pared de yeso que comprende: un nucleo de yeso; y

al menos una estera no tejida puesta en contacto con dicho nucleo de yeso, siendo dicha estera no tejida como 5 se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.