MXPA04008545A

MXPA04008545A - Mallado de hilos desmenuzados mediante una ruta humeda.

Info

Publication number: MXPA04008545A
Application number: MXPA04008545A
Authority: MX
Inventors: Droux Michel
Original assignee: Saint Gobain Vetrotex
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-12-06
Also published as: ATE294892T1; DE60300620T2; ES2242166T3; BR0308153A; RU2301858C2; PL370712A1; US20050244624A1; FR2836934B1; AU2003227809A1; JP2005528532A; ZA200406905B; WO2003074785A3; PT1481128E; DE60300620D1; CN1639418A; FR2836934A1; WO2003074785A2; RU2004129722A; CN1298926C; CA2478560A1

Abstract

La invencion se refiere a un metodo para la fabricacion de un mallado con fibras desmenuzadas utilizadas para reforzar resinas de termoendurecimiento. El metodo comprende un paso que cosiste de dispersar en agua blanca las fibras desmenuzadas y secas, despues de que estas han sido aceitadas con un liquido aceitoso que contiene un organosilano y un espesante, entonces un paso que consiste en la formacion de una red al hacer pasar la dispersion sobre una tela de formacion a traves de la cual es drenada el agua del proceso, las fibras son retenidas en la tela, luego un paso que consiste en aplicar un aglutinante, seguido por un paso de tratamiento termico. Son obtenidos mallados de fibras desmenuzadas con masa superficial uniforme, en general en el intervalo de 50 y 1100 g/m2. Las fibras cortadas dificilmente pierden su textura filamentaria dentro del mallado.

Description

MALLADO DE HILOS DESMENUZADOS MEDIANTE UNA RUTA HUMEDA DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de un mallado de hilos desmenuzados mediante una ruta húmeda. Tales mallados son normalmente fabricados por una ruta seca utilizando procesos que no son muy productivos (baja velocidad de la máquina y bajo rendimiento de la máquina) lo cual también da como resultado mallados de bajo gramaje o gramaje algo irregular . En el mallado o felpudo de acuerdo a la invención, el objetivo es asegurar que los filamentos individuales están ensamblados tanto como sea posible en la forma de hilos o hebras. El objetivo es por lo tanto reducir al mínimo la cantidad de filamentos individuales. La Patente de los Estados Unidos No. 6,291,552 ha propuesto un proceso húmedo en el cual los hilos desmenuzados son primeramente rotos, en filamentos, los filamentos obtenidos son luego reaglomerados utilizando agentes de floculación contenidos en el agua blanca. Este proceso requiere por lo tanto una formulación de agua blanca particular, y además la reaglomeración no es uniforme .

El documento WO01/75204 proporciona un proceso para preparar un mallado tejido mediante una ruta húmeda en el cual las fibras son aprestadas por una resina epóxica o un PVOH, el aprestamiento no es secado entre su aplicación a las fibras y el uso de dichas fibras en el proceso para la fabricación del mallado tejido. Este proceso conduce a una tela que tiene propiedades de reforzamiento débil, especialmente con respecto a las resinas de poliéster. Además, una proporción pequeña de los hilos desmenuzados permanece en la forma de hilos desmenuzados en el agua blanca, siendo la mayoría de ellos rotos en filamentos durante el proceso. Finalmente, este proceso húmedo no opera con un contenido de fibra en el agua blanca mayor de 0.05% en peso. Como documentos de la técnica anterior, se puede hacer mención de W098/11299, Patentes de los Estados Unidos Nos. 4,118,272, 4,242,404, 4,112,174, W099/45198, Patente de los Estados Unidos No. 6,054,022. La invención resuelve los problemas anteriormente mencionados. El proceso de acuerdo a la invención comprende: un paso de dispersar, en un agua blanca, hilos desmenuzados que son secados después del aprestamiento con un líquido de aprestamiento que comprende un organosilano y un formador de película; luego un paso de formación de una red al hacer pasar la dispersión sobre un alambre de formación a través del cual es drenada el. agua blanca, los hilos son retenidos sobre el alambre; luego un paso de aplicación de un aglutinante; y luego un paso de tratamiento por calor. Los hilos desmenuzados secos utilizados dentro del proceso de acuerdo a la invención sufren por lo tanto los siguientes pasos de fabricación: un paso de aprestamiento de los hilos utilizando un liquido que comprende un organosilano y un formador de película; luego un paso de secado de los hilos aprestados; y luego un paso de desmenuzamiento de los hilos aprestados secos. El organosilano contiene preferentemente al menos un doble enlace carbono-carbono. El organosilano utilizado durante el aprestamiento es en general el derivado hidrolizado de un alcoxisilano, el cual por sí mismo contiene en general el grupo trialcoxisilano, por ejemplo -Si(OR)3, representando R un radical hidrocarburo tal como un radical metilo o etilo o propilo o butilo. El organosilano puede por lo tanto ser el derivado hidrolizado de uno de los siguientes compuestos: alcoxisilano metacrílico; 3-metacr iloxipropiltrimetoxisi laño,· vinilalcoxisilano; vini ltrietoxis i laño; tris ( 2 -metoxietoxi ) vinilsilano ; arilaminoalcoxisilano; alco iaminos ilano ; 3-aminopropiltrietoxisilano; N- (2-aminoetil) -3-aminopropiltr intetoxis i laño ; 2- (3,4-epoxiciclohexil) etiltrimetoxisilano; 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano; epoxial coxis i laño; triacetoxi inilalco isilansilano. El organosilano está en general presente en el liquido de aprestamiento en una cantidad de 0.05% a 1% en peso y preferentemente de 0.2 a 0.6% en peso. El formador de película puede ser elegido de la siguiente lista: acetato de homopolivinilo; copolímero de silano/acetato de vinilo; copolímero de epóxido/acetato de vinilo; copolimero de acetato de polivinilo-N-metilolacrilamida; epoxi-poliéster ¿ poliéster; poliuretano; polímero epóxico; copolímero epoxi-poliuretano; copolímero de acetato de vinilo/etileno; copolímero de estireno con al menos un acrilato . Es también posible utilizar uno de los formadores de película mencionados en "The Manufacturing technology of continuous glass fibers" por K. Loewenstein, Glass Science and Technology 6, Elsevier, 1983. El formador de película tiene preferentemente una masa molecular de entre 10000 y 100000. Preferentemente, después de secar a 105°C por dos horas el formador de película tiene una solubilidad en acetona a 20°C en el intervalo de 50 a 95%. El formador de película está en general presente en el líquido de aprestamiento en una cantidad de 2 a 10% y preferentemente de 3 a 6% en peso. Si el formador de película es un acetato de polivinilo, el líquido de aprestamiento también preferentemente incluye un plasti ficante , tal como ftalato de dibutilo o dibenzoato de dietilenglicol . El líquido de aprestamiento también incluye preferentemente un lubricante, el cual puede, por ejemplo, ser elegido de la siguiente lista: sal de amonio cuaternario de cadena grasa; éter de alquilo; aceite mineral. El lubricante puede estar presente en el líquido de aprestamiento en una cantidad de 0.05 a 1%, y preferentemente de 0.2 a 0.6% en peso. Si es utilizada una sal de amonio cuaternario de ácido graso como lubricante, este compuesto también actúa como un agente antiestática. El líquido de aprestamiento puede también incluir un agente antiestática, el cual puede ser una sal de amonio cuaternario de cadena grasa. El agente antiestática puede estar presente en el líquido de aprestamiento en una cantidad de 0 a 1%. Después del aprestamiento, las hebras son en general enrolladas en un rollo, con el fin de formar tortas, las cuales pueden ser almacenadas en el estado húmedo. El hilo húmedo puede ser luego desenrollado antes de ser secado y luego desmenuzado.

Después del aprestamiento, es también posible secar los hilos continuamente, luego enrollarlos para formar una torta seca, la cual puede ser también almacenada. El hilo seco puede ser luego desenrollado antes de ser desmenuzado. Es también posible llevar a cabo la sucesión de pasos de aprestamiento, secado y desmenuzamiento continuamente, sin almacenamiento intermedio. Con respecto al paso de secado de los hilos aprestados, éstos son calentados de modo que contienen menos de 0.2% en peso de agua, y preferentemente menos de 0.1% en peso de agua. Este tratamiento con calor es en general llevado a cabo a entre 90 y 140°C. Si los hilos aprestados habían sido colocados en la forma de tortas húmedas, este tratamiento por calor puede ser llevado a cabo mediante calentamiento de las tortas húmedas de los hilos aprestados en un horno calentado a 130°C, en general por un tiempo de al menos 10 horas, por ejemplo de 12 a 24 horas. El contenido de agua residual en los hilos puede ser medido mediante análisis gravimétrico, mediante la medición de la pérdida en peso a 105°C de 10 gramos de un hilo aprestado. Después del secado, los hilos son desmenuzados, en general a una longitud en el intervalo de 20 mm a 110 mm, preferentemente de 25 a 60 mm, mediante cualquier máquina adecuada para recortar o desmenuzar. Los hilos aprestados, desmenuzados y secos, al momento de la dispersión de éstos en el agua blanca, contienen en general al menos .99% en peso de vidrio. Los hilos desmenuzados son luego dispersados en el agua, por ejemplo en un formador de pasta papelera. La solución acuosa en la cual son dispersados los hilos desmenuzados, es llamada agua blanca. Para pasar la dispersión sobre el alambre de formación, los hilos desmenuzados, dispersados en el agua blanca, pueden estar presentes en una cantidad de 0.06% a 1% en peso, por ejemplo 0.1% a 1% en peso, de la suma de los pesos de los hilos y del agua blanca. Los hilos desmenuzados pueden primeramente ser dispersados en el agua blanca en una cantidad de 0.5 a 10% en peso en el formador de pasta, antes de sufrir la dilución, por ejemplo por 10 veces. No obstante, es también posible producir una concentración de 0.05 a 1% en peso de los hilos desmenuzados justo desde el formador de pasta y no realizar dilución antes de que la dispersión sea enviada sobre el alambre de formación. El agua blanca puede incluir un espesante para incrementar la viscosidad del agua blanca. Este espesante puede estar presente en una cantidad de 0 a 0.5% en peso en el agua blanca. Este espesante puede, por ejemplo, ser una hidroxietilcelulosa . El espesante es preferentemente introducido en una cantidad tal que el agua blanca tenga una viscosidad a 20°C de entre 1 y 20 mPa.s „y preferentemente entre 5 y 12 mPa . s . El agua blanca puede incluir un dispersante catiónico. Este dispersante catiónico puede estar presente en una cantidad de 0 a 0.1% en peso en el agua blanca. Este dispersante catiónico puede, por ejemplo, ser guanidina o una amina de cadena grasa. En particular, el aerosol C61 vendido por Cytec puede ser utilizado . La dispersión de agua blanca/hilos desmenuzados es agitada y luego enviada a un alambre de formación permeable que permite que el agua blanca fluya hacia afuera a través de éste y retiene los hilos desmenuzados sobre su superficie. El agua blanca puede ser succionada hacia afuera con el fin de mejorar su extracción. El agua blanca puede ser reciclada con el fin de ser mezclada nuevamente con los hilos desmenuzados. Los hilos desmenuzados forman de este modo una red sobre la superficie del alambre de formación. Después de la colocación de las fibras en dispersión para el paso sobre el alambre de formación, no es necesario calentar la mezcla de agua blanca/fibra que está por lo tanto siempre a temperatura aproximadamente ambiental, es decir a una temperatura en el intervalo de 10°C a 50°C, e incluso de 18°C a 30°C. De este modo, la dispersión de hilos desmenuzados /agua blanca está, en general permanentemente a una temperatura en el intervalo de 10°C a 50°C, o incluso 18°C a 30°C. Después del paso sobre el alambre de formación, es llevado a cabo el paso de aplicación del aglutinante, estando este último en general en el estado de una dispersión acuosa. Este aglutinante puede ser aplicado mediante inmersión, entre dos alambres de formación, en cuyo caso el producto mantenido entre los dos alambres es sumergido en un baño por medio de pares de rodillos, o éste puede ser depositado sobre la red de hilos desmenuzados por una cascada, lo que significa que la dispersión acuosa es vaciada sobre la red de hilos desmenuzados en una corriente perpendicular a la red y perpendicular a la dirección en la cual corre la red. El aglutinante es del tipo de aquellos normalmente utilizados en este tipo de producción. Este puede ser especialmente acetato de polivinilo plastificado (PVAc) o un estireno acrilico o un acrilico autorreticulable . El aglutinante en exceso puede ser removido mediante succión a través del alambre de formación. El aglutinante es aplicado en una cantidad tal que, después del paso de tratamiento por calor, su contenido en el mallado final es entre 2 y 20% en peso, y preferentemente entre 3 y 6% en peso. El propósito del paso de tratamiento por calor es evaporar el agua y llevar a cabo las reacciones químicas posibles entre los diversos constituyentes, tal como por ejemplo la condensación de los grupos -OH. El tratamiento por calor puede ser llevado a cabo mediante calentamiento entre 140 y 250°C. La duración del tratamiento por calor será en general de 2 segundos a 3 minutos . Los hilos que pueden ser utilizados dentro del contexto de la presente invención comprenden en general vidrio y son más particularmente hilos de vidrio. El término "hilo" se entiende que significa un conjunto de filamentos contiguos que comprenden más particularmente de 10 a 300 filamentos. Los hilos desmenuzados pueden ser almacenados antes de que éstos sean dispersados en el agua blanca. La Figura 1 muestra- esquemáticamente un proceso para la preparación continua de un mallado, después de la preparación de los hilos desmenuzados. Los hilos desmenuzados son introducidos en un formador de pasta 1 en presencia de agua blanca y con agitación, en una cantidad de 0.5 a 10% en peso, y más en general de 1 a 5% en peso de los hilos desmenuzados en la mezcla de hilos/agua blanca. Opcionalmente, la mezcla es luego vaciada en un tanque de almacenamiento 2 por medio de la linea 3, siendo la función del tanque de almacenamiento el incrementar la duración del mezclado entre los hilos y el agua blanca. Este tanque de almacenamiento es opcional. La mezcla es luego tomada vía la linea 4 hacia la linea 5, la cual combina la corriente de la mezcla que viene de la linea 4, con una corriente de agua blanca reciclada que viene de la caja superior 6 vía la linea 7. En este punto, el contenido de hilos de vidrio en la mezcla de hilos/agua blanca es disminuida en gran medida, por ejemplo por aproximadamente 10 veces. El agua blanca es drenada en 14 y opcionalmente succionada en 15 a través del alambre de formación 8 y es reciclada vía la linea 17. Esta agua reciclada es luego dividida en 16, por ejemplo con aproximadamente 10% que es devuelta al formador de pasta vía la linea 10 y aproximadamente 90% que es devuelta a la caja superior 6 vía las lineas 9, 7 y luego 5. La circulación en las lineas es proporcionada por las bombas 11, 12 y 13. La bomba 11 es llamada la bomba de ventilador. Los siguientes pasos, más convencionales de la aplicación del aglutinante y tratamiento por calor, no son mostrados en la Figura 1. El mallado puede ser secado y luego tratado por calor en un horno de aire caliente con circulación a través de la banda . La invención permite la fabricación industrial de un mayado de hilos desmenuzados que tiene una masa uniforme por unidad de área en general de entre 50 y 1100 g/m2, especialmente aproximadamente 225 ó 300 ó 375 ó 450 ó 600 ó 900 g/m2. La invención permite que sean obtenidos mallados muy uniformes, especialmente cuando éstos son de bajo gramaje, es decir entre 70 y 150 g/m2. El mallado fabricado utilizando el proceso de la invención es muy uniforme, lo cual significa que su masa por unidad de área puede variar en menos del 20%, por ejemplo menos de 10%, o incluso menos de 5%, sobre su superficie. En el mallado de acuerdo a la invención, al menos 80%, o incluso 90% en peso de los filamentos están en la forma de hilos (conjunto de filamentos contiguos) que comprenden al menos 10 filamentos e incluso al menos 25 fi lamentos . El mallado de acuerdo a la invención puede ser impregnado en los denominados procesos de molde abierto, tales como los procesos de tendido a mano, para fines de fabricar compuestos, es decir materiales que comprenden una matriz de resina que rodea las fibras. El mallado de acuerdo a la invención está más particularmente destinado a ser impregnado con una resina de termoendurecimiento, especialmente un poliéster. El mallado de acuerdo a la invención conduce a un compuesto que es notable desde los siguientes puntos de vista: alta translucids.e; alta resistencia a la flexión, resistencia a la tracción y resistencia al impacto (especialmente resistencia al impacto Charpy no amuescado) .

Ejemplo 1 Hilos de vidrio P243 de 12 µp?/30 tex vendidos por Vetrotex fueron utilizados, dichos hilos son recubiertos con un aprestamiento que comprende un organosilano y un formador de película del tipo de acetato de polivinilo plastificado por un ftalato de dibutilo, siendo desmenuzados dichos hilos a 5 cm y secados de modo que éstos contengan menos de 0.2% de agua. Estos hilos fueron utilizados en el proceso mostrado en la Figura 1. La concentración en el formador de pasta fue de 5 gramos por litro. La concentración de los hilos de vidrio a la llegada en el alambre de formación fue de 0.075% en peso. El alambre de formación corrió a una velocidad de 80 metro/minuto, la velocidad de flujo de la mezcla de hilo/agua blanca se vacía sobre el alambre, que es de 80 mVhora. El agua blanca contenia 0.1% en peso de hidroxiet i lcelulosa y 0.025% en peso de dispersante catiónico. Después del drenado y la succión del agua en exceso, la red húmeda enviada a la unidad de aplicación del aglutinante contenia aproximadamente 35% en peso de agua. El aglutinante fue una emulsión de PVAc plastificado con 40% de un poliéster, poli(adipato de tetraetilenglicol ) (PTEGA) depositado de modo que la suma de PVAc y el plasti ficante representó 4% del peso del mallado final. La red fue luego secada en un horno de aire caliente a 180°C por 20 segundos. El mallado obtenido fue muy uniforme ya que su masa por unidad de área varió por a lo más 5% de su superficie (± 2.5% con relación a la masa promedio por unidad de aire) mediante la medición de la masa por unidad de área sobre especímenes de 30 cm x 30 cm cortados del mallado. Dentro del mallado final, al menos 80% en peso de los filamentos formaron parte de los hilos que comprendían al menos 25 filamentos.

Ejemplo 2 El proceso fue como en el caso del ejemplo 1, excepto que se utilizó como el aglutinante una suspensión de polvo en agua. Esta suspensión fue obtenida mediante el mezclado, en agua, de nonilfenol etoxilado y un polvo de un condensado de polímero de poliéster de bisfenol propoxilado sobre ácido fumárico, el tamaño de partícula del cual fue de 25 a 500 µta. El contenido de polvo aglutinante retenido sobre el mallado final fue también de 4% en peso. El mallado obtenido fue muy uniforme ya que su masa por unidad de aire varió por a lo más 5% sobre su superficie (± 2.5% con relación a la masa promedio por unidad de aire) mediante la medición de la masa por unidad de área sobre especímenes de 30 cm x 30 cm cortados del mallado. Dentro del mallado final, al menos 80% en peso de los filamentos formaron parte de los hilos que comprendían al menos 25 filamentos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la preparación de un mallado de hilos desmenuzados, que comprende: - un paso de dispersar, en un agua blanca, hilos desmenuzados que son secados después del aprestamiento con un liquido de aprestamiento que comprende un organosilano y un formador de película; luego - un paso de formación de una red al hacer pasar la dispersión sobre un alambre de formación a través del cual es drenada el agua blanca, los hilos son retenidos sobre el alambre; luego - un paso de aplicación de un aglutinante; y luego - un paso de tratamiento por calor .

2. El proceso según la reivindicación precedente, caracterizado porque los hilos desmenuzados secos contienen menos de 0.2% en peso de agua.

3. El proceso según la reivindicación precedente, caracterizado porque los hilos desmenuzados secos contienen menos de 0.1% en peso de agua.

4. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el formador de película tiene una masa molecular de entre 10000 a 100000 y, después del secado a 105°C por 2 horas, tiene una solubilidad en acetona a 20°C en el intervalo de 50 a 95%.

5. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los hilos tienen una longitud en el intervalo de 20 mm a 110 mm .

6. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, después del paso sobre el alambre de formación, los hilos son dispersados en agua blanca en una cantidad de 0.06 a 1% en peso de la suma de los pesos de los hilos y del agua blanca.

7. El proceso según la reivindicación precedente, caracterizado porque, al pasar sobre el alambre de formación, los hilos son dispersados en agua blanca en una cantidad de 0.1 a 1% en peso de la suma de los pesos de los hilos y del agua blanca.

8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones presentes, caracterizado porque el agua blanca incluye un espesante en una cantidad tal que el agua blanca tiene una viscosidad a 20°C de entre 1 y 20 mPa . s .

9. El proceso .según la reivindicación precedente, caracterizado porque el agua blanca incluye un espesante en una cantidad tal que el agua blanca tiene una viscosidad a 20°C de entre 5 y 12 mPa.s.

10. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aglutinante es aplicado en una cantidad tal que el mallado contiene entre 2 y 20% de aglutinante en peso.

11. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aglutinante es aplicado en una cantidad tal que el mallado contiene entre 3 y 6% de aglutinante en peso.

12. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tratamiento por calor es llevado a cabo mediante el calentamiento entre 140 y 250°C.

13. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mallado tiene una masa por unidad de área entre 50 y 1100 g/m2.

14. El proceso ^egún la reivindicación precedente, caracterizado porque el mallado tiene una masa por unidad de área de entre 70 y 150 g/m2.

15. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los hilos comprenden vidrio.

16. El proceso según la reivindicación precedente, caracterizado porque, al momento de su dispersión en el agua blanca, los hilos aprestados, desmenuzados y secos contienen 99% en peso de vidrio.

17. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los hilos comprenden 10 a 300 filamentos.

18. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la dispersión de hilos desmenuzados /agua blanca está permanentemente a una temperatura en el intervalo de 10°C a 50°C.

19. Un mallado de hilos de vidrio desmenuzados, la masa por unidad de área del cual varia por menos de 20% sobre su superficie y al menos 80% en peso de los filamentos de los cuales están en la forma que comprenden hilos que comprenden al menos 10 filamentos .

20. El mallado según la reivindicación precedente, caracterizado porque la masa por unidad de área varia en menos de 10% sobre su superficie.

21. El mallado según la reivindicación precedente, caracterizado porque la masa por unidad de área varia en menos de 5% sobre su superficie.

22. El mallado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos 90% en peso de los filamentos están en la forma de hilos que comprenden al menos 10 filamentos.

23. El mallado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes del mallado, caracterizado porque al menos 90% en peso de los filamentos están en la forma de hilos que comprenden al menos 25 filamentos.

24. El mallado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes del mallado, caracterizado porque tiene una masa por unidad de área de entre 50 y 1100 g/m2.

25. El mallado según la reivindicación precedente, caracterizado porque tiene una masa por unidad de área de entre 70 y 150 g/m2.