MXPA04009097A - Velo con aglutinante de fibra de pvoh. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un metodo que comprende: una paso para la dispersion de filamentos recortados y fibras discontinuas de PVOH en un licor de proceso acuoso, luego un paso de formacion para un lecho en un dispositivo de formacion mediante el paso de la dispersion sobre una tela de formacion, a traves de la cual es drenado el licor del proceso acuoso, los filamentos y las fibras son retenidos sobre la tela, luego un paso del tratamiento termico en un dispositivo de curacion. Las fibras de PVOH dan un grado de resistencia al lecho de fibras en formacion. El metodo proporciona un velo con un muy alto grado de resistencia a la traccion para un bajo nivel de agentes aglutinantes.

Description

VELO CON AGLUTINANTE DE FIBRA DE PVOH DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se refiere a un proceso para la fabricación de un velo de fibra en el cual el aglutinante es derivado de fibras de alcohol polivinilico (PVOH) . El velo fabricado de acuerdo a la invención puede ser utilizado especialmente como una cobertura de pared. Para esta aplicación éste puede ser adherido a las paredes sobre un lado como un adhesivo basado en agua y recibir una pintura (basada en agua o en un solvente orgánico) sobre el otro lado. Por "velo" se entiende un material no tejido que consiste de filamentos completamente dispersos. En general, un velo tiene un peso por unidad de área en el intervalo de 10 a 60 g/m2 y más particularmente 20 a 40 g/m2, por ejemplo aproximadamente 30 g/m2. La fabricación continua de un velo involucra el paso de un lecho de filamentos dispersos a través de varios dispositivos sucesivos, cada uno de los cuales tiene que aplicar un tratamiento especifico a dichos filamentos. Después de que éste ha sido formado en un "dispositivo de formación", el lecho de fibras pasa luego a través de un "dispositivo de aplicación de aglutinante" seguido por un "dispositivo de horneado". El lecho es transportado a través de estos dispositivos por medio de bandas transportadoras, y es en general transferido de una banda a otra. Conforme éste pasa de un dispositivo a otro mediante "salto por banda", el velo que es formado tiende a perder su cohesión, dando como resultado defectos estructurales, tales como peso no uniforme, en el velo final. El proceso continuo de acuerdo a la invención comprende : - un paso en el cual los filamentos desmenuzados y fibras de PVOH discontinuas se dispersan en un agua de proceso, seguido por un paso en el cual es formado un lecho en un dispositivo de formación mediante el paso de la dispersión sobre una tela de formación a través de la cual es drenada el agua del proceso, los filamentos y las fibras - son retenidos sobre la tela, seguido por un paso de tratamiento por calor en un dispositivo de estufa. La invención supera los problemas anteriormente mencionados. De hecho, ya que la fibra de PVOH introducida al comienzo actúa como un aglutinante para el velo, no es absolutamente necesario utilizar un dispositivo de aplicación de aglutinante, lo cual significa que el velo tiene que sufrir menos "saltos de banda". También, el Solicitante descubrió que las fibras de PVOH dieron rigidez al lecho que se forma, probablemente debido al hecho de que la fibra de PVOH imparte adhesividad a los diferentes ingredientes del lecho, y los mantiene unidos . El lecho es de este modo dañado menos durante el salto de banda. Para ser dispersados en agua, los filamentos tienen que se capaces de permanecer en el estado individual y no agruparse conjuntamente cuando son mezclados en el agua del proceso. Si son hilos desmenuzados, un conjunto de filamentos, son dispersados en agua, estos hilos deben ser capaces de separarse en filamentos cuando son dispersados en el agua. Por "hilo" se entiende un conjunto o montaje de filamentos contiguos que comprenden más particularmente de 10 a 2000 filamentos. De este modo los filamentos, más particularmente filamentos de vidrio, pueden ser introducidos en el agua del proceso en la forma de hilos que comprenden más particularmente de 10 a 2000 filamentos . Los filamentos que pueden ser utilizados dentro del marco de la presente invención comprenden en general filamentos de vidrio y son más particularmente filamentos de vidrio que son capaces de ser utilizaos para la dispersión en la forma de hilos desmenuzados. Los filamentos pueden haber sido aprestados durante la fabricación, si es apropiado para ser ensamblados en hilos, especialmente con líquidos de aprestamiento que comprenden un organosilano y/o un formador de película. Es preferible en este caso no secar los filamentos antes de dispersarlos en agua, para evitar así la adición de los filamentos entre sír lo cual podría impedir su dispersión como filamentos individuales . Los filamentos desmenuzados que pueden ser utilizados además de los filamentos de vidrio son fibras de celulosa (o "filamentos de celulosa", para utilizar un sinónimo) y/o filamentos de poliéster, especialmente filamentos de tereftalato de polietileno (PET) . Las fibras de celulosa son en general obtenidas a partir de pasta papelera de madera. Esta pasta papelera de madera es en general obtenida a partir de hojas comerciales de cartón, las cuales son suavizadas con agua. Esta agua utilizada para suavizar el cartón sirve luego - para transportar la pasta papelera hacia la planta donde se prepara la dispersión. Esta mezcla de agua/pasta papelera contiene en general solo suficiente agua para ser capaz de transportar la pasta papelera mediante flujo. Antes de alcanzar el método de dispersión, esta mezcla de pasta papelera/agua contiene en general de 70 a 99% en peso de agua y 1 a 30% en peso de celulosa. En general, los filamentos de poliéster son desmenuzados y tienen una longitud en el intervalo de 3 a 25 mm y un diámetro en el intervalo de 7 a 20 µp?. Los filamentos de poliéster comercializados bajo la referencia EP133 por Kuraray pueden ser mencionados como filamentos de poliéster que pueden ser utilizados. Se utiliza una mezcla de filamentos de vidrio/fibras de celulosa más particularmente como filamentos desmenuzados dentro del marco de la presente invención, cuando es buscada una buena resistencia al rompimiento . Se utiliza una mezcla de filamentos de vidrio/filamentos de poliéster más particularmente como filamentos desmenuzados dentro del marco de la presente invención, cuando se buscan una buena resistencia al rompimiento y una apariencia mejorada del velo. De hecho, los filamentos de poliéster le dan al velo una apariencia más uniforme. Las fibras de PVOH son discontinuas y en general tienen una longitud en el intervalo de 3 a 15 mm y un diámetro en el intervalo de 7 a 20 µp?. En el primer paso, los filamentos desmenuzados y las fibras de PVOH se dispersan en agua, por ejemplo en un formador de pasta papelera. La solución acuosa en la cual se dispersan los filamentos desmenuzados y las fibras de PVOH es llamada agua del proceso. Esta dispersión puede ser preparada inicialmente en un formador de pasta papelera, por ejemplo con una proporción de filamentos y fibras tal que el peso total de los filamentos + las fibras está en el intervalo desde 0.01 a 0.5% del peso total de los filamentos, las fibras y el. agua del proceso. Preferentemente, al momento cuando ésta entra al paso de formación del lecho, la mezcla de filamentos/fibras/agua del proceso es tal que el peso total de los filamentos + las fibras representa 0.01 a 0.5%, y preferentemente 0.02 a 0.05%, del peso de la mezcla. La concentración de filamentos + fibras en la mezcla puede disminuir conforme ésta pasa del formador de pasta papelera hacia el dispositivo formador del lecho. El peso de las fibras de PVOH utilizadas representa preferentemente 1.5 a 20%, y particularmente preferentemente 2.5 a 15%, del peso total de los filamentos desmenuzados y de las fibras de PVOH. Es posible utilizar únicamente filamentos de vidrio como los filamentos desmenuzados. Otros filamentos desmenuzados que pueden ser utilizados son una mezcla de filamentos de vidrio y fibras de celulosa, especialmente en una proporción en peso vidrio/celulosa de 99/1 a 80/20, y preferentemente de 95/5 a 90/10, entendiéndose que el peso de los filamentos de vidrio se toma en cuenta de cualquier tamaño que éstos contengan.

Otros filamentos desmenuzados que pueden ser utilizados son una mezcla de filamentos de vidrio y fibras de celulosa, especialmente en una proporción en peso vidrio/poliéster de 99/1 hasta 70/30, y preferentemente de 90/10 a 80/20. El agua del proceso puede comprender un espesante para incrementar su viscosidad. Este espesante puede estar presente en el agua del proceso en una cantidad de 0 a 0.5% en peso, un ejemplo posible de dicho espesante es hidroxietilcelulosa (por ejemplo, Natrosol 250HHR de Hercules ) . El agua del proceso puede comprender un dispersante catiónico. Ese dispersante catiónico puede estar presente en el agua del proceso en una cantidad de 0 a 0.1% en peso. Un posible ejemplo de dispersante catiónico es guanidina o una amina con una cadena grasa. Se puede utilizar en particular el aerosol C. 61, comercializado por CYTEC. El espesante es preferentemente introducido de modo que el agua del proceso tiene una viscosidad de entre 1 y 20 mPa.s, y preferentemente de entre 5 y 12 mPa.s, a 20°C. La dispersión de agua del proceso/filamento desmenuzado es agitada y luego transferida a una tela de formación permeable (la cual puede ser también llamada una banda) que permite que el agua del proceso fluya a través de ésta y retiene los filamentos desmenuzados y las fibras de PVOH sobre su superficie. La eliminación del agua del proceso puede ser mejorada por succión. El agua del proceso puede ser reciclada y mezclada nuevamente con los filamentos desmenuzados y las fibras de PVOH. La mezcla de filamentos desmenuzados y fibras de PVOH forma de este modo un lecho sobre la superficie de la tela de formación. La tela de formación es una banda transportadora, por' ejemplo una banda móvil, que transporta el lecho hacia el dispositivo de horneado. No es necesario hacer pasar el lecho formado a través de un dispositivo de aplicación de aglutinante en cuanto que la fibra de PVOH utilizada al comienzo sirve como el aglutinante para el velo final. No obstante, no se excluye el utilizar una cantidad más pequeña de aglutinante en la forma de fibras introducidas al comienzo, y constituir mediante adición del aglutinante en un dispositivo de aplicación de aglutinante localizado corriente abajo del dispositivo de formación del lecho. Es posible por lo tanto incorporar 25 a 100% del peso total del aglutinante en la forma de fibras de PVOH introducidas al comienzo, siendo el resto aplicadas en el dispositivo de aplicación de aglutinante. El velo final comprende en general 1.5 a 15% en peso de aglutinante (que puede ser exclusivamente PVOH) y más en general 2.5 a 10% en peso del aglutinante (el cual puede ser exclusivamente PVOH) , el peso restante del velo consiste en general del peso de los filamentos, incluyendo cualesquiera productos de aprestamiento que los recubran. El velo de acuerdo a la invención está en general basado en filamentos de vidrio, por ejemplo éste comprende en general al menos 55% en peso de vidrio en la forma de filamentos. De este modo, el velo puede comprender al menos 80% en peso de vidrio en la forma de filamentos, especialmente en casos donde únicamente han sido utilizados filamentos de vidrio como los filamentos desmenuzados. Si el velo final comprende filamentos de vidrio y fibras de celulosa, estos dos tipos de componentes permanecen presentes en el velo final en las proporciones en las cuales éstos fueron introducidos, como ya se estableció. Si el velo final comprende filamentos de vidrio y filamentos de poliéster, estos dos tipos de componentes permanecen presentes en el velo final en las proporciones en las cuales éstos fueron introducidos, como ya se estableció. Si se elige aplicar parte del aglutinante total en el dispositivo de aplicación de aglutinante, éste es en general aplicado en la forma de una dispersión acuosa : ya sea mediante el remojo entre dos telas de formación, en cuyo caso el producto mantenido entre dos telas es sumergido en un baño por medio de pares de rodillos, - o mediante deposición sobre el lecho de filamentos desmenuzados por medio de una cascada, lo que significa que la dispersión acuosa del aglutinante es corrida sobre la hoja de filamentos desmenuzados en una corriente perpendicular a la hoja y perpendicular a la dirección de viaje de dicha hoja. El aglutinante puede ser del tipo normalmente utilizado en este tipo de proceso. En particular, éste puede ser acetato de polivinilo plastificado (PVAc) , estireno-acrílico, acrilico de autorreticulación, urea-formaldehido o melamina-formaldehido . El aglutinante en exceso puede ser succionado a través de la tela de formación . El lecho debe entrar al dispositivo de horno húmedo (entre 20 y 70% en peso de agua, por ejemplo aproximadamente 40% en peso de agua) para ser capaz de que las fibras de alcohol polivinílico se disuelvan en el agua. Esta disolución tiene lugar bajo el efecto de la temperatura, en general por arriba de aproximadamente 60°C, convirtiéndose las fibras de PVOH a gotitas de aglutinante.

El propósito del paso de tratamiento por calor es evaporar el agua y efectuar cualesquiera reacciones químicas entre los diversos constituyentes, por ejemplo las reacciones de condensación de los grupos -OH. El tratamiento por calor puede ser llevado a cabo mediante calentamiento a entre 140 y 250°C. La duración del tratamiento por calor está en general en el intervalo de 2 segundos a 3 minutos. El velo puede ser secado y tratado por' calor en un horno con aire caliente que circula a través de la banda. Después del tratamiento por calor, esencialmente todas las fibras de PVOH han sido convertidas al aglutinante de PVOH y ya no aparecen en la forma de fibras . La Figura 1 muestra diagramáticamente un proceso continuo para la preparación de un velo de acuerdo a la invención. Los filamentos desmenuzados en la fibra de..PVOH son dispersados en un formador de pasta papelera 1 en presencia de agua del proceso, con agitación. La mezcla puede ser luego descargada hacia un tanque de almacenamiento 2, a través del tubo 3, el propósito del tanque de almacenamiento es incrementar el tiempo de mezclado de los filamentos y del agua del proceso. Este tanque de almacenamiento es opcional. La mezcla es luego conducida a través del tubo 4 hacia el tubo 5, que combina el flujo de la mezcla que viene del tubo 4 con un flujo de agua del proceso reciclada que viene de la caja superior 6 a través del tubo 7. En este punto, la proporción de filamentos y fibras en la mezcla de filamentos/fibra/agua del proceso es reducida en gran medida. El agua del proceso es drenada en 14 y opcionalmente succionada en 15 a través de la tela de formación 8, y es reciclada vía el tubo 17. Esta agua reciclada dividida en 16 de modo que por ejemplo aproximadamente 10% regresa al formador de pasta papelera a través del tubo 10 y aproximadamente 90% regresa a la caja superior 6 a través de los tubos 9, 7 y 5. La circulación en los tubos es asegurada por las bombas 11, 12 y 13. La bomba 11 es llamada la bomba de ventilador. El velo que es formado, 18, sufre luego un "salto de banda" hacia el dispositivo de horno o estufa 19, y el velo final es laminado en 20. La invención proporciona un velo con una muy. alta resistencia a la tracción para bajas proporciones de aglutinante, especialmente tal que satisface la siguiente ecuació : RT/(L-G)>0.03, o incluso >0.035, en la cual RT es la resistencia a la tracción en daN por 5 cm, L es la proporción de aglutinante en el velo en % en peso y G es el peso del velo en g/m2. RT es determinado al tomar la media de los dos valores obtenidos para la dirección transversal y en la dirección de la máquina.

A manera de comparación, para una proporción idéntica del aglutinante, las resistencias a la tracción del velo de acuerdo a la invención son dos veces aquellas de un velo convencional unido por una urea-formaldehido de muy buena especificación (ver los Ejemplos en particular). El velo de acuerdo a la invención está más particularmente destinado para cubiertas de pared. Para este tipo de aplicación no es deseable que el velo contenga resina de tipo PVC. El velo de acuerdo a la invención es por lo tanto en general tal que éste no contiene PVC. En los Ejemplos la resistencia a la tracción fue medida de acuerdo al Estándar ISO 3342.

Ejemplos 1 al 3: Hilos de vidrio desmenuzados a una longitud de 18 mm son utilizados, los hilos contienen filamentos de diámetro de 13 µp?, los filamentos son recubiertos con un aprestador que comprende un organosilano y que tiene un contenido de humedad de 13% en peso. Estos hilos son utilizados en el proceso de la Figura 1. Los hilos de vidrio desmenuzados son introducidos en el formador de pasta papelera de modo que su concentración en el formador de pasta papelera es de 1.95 (Ejemplo 1), 1.9 (Ejemplo 2) y 1.8 (Ejemplo 3) gramos por litro. Las fibras de PVOH desmenuzadas a 4 mm (de la marca Kuralon 105-2 comercializada por Kuraray) son también introducidas en el formador de pasta papelera de modo que su concentración en el formador de pasta papelera es de 0.05 (Ejemplo 1), 0.1 (Ejemplo 2) y 0.2 (Ejemplo 3) gramos por litro. La concentración de hilos de vidrio es luego diluida por un factor de 10 y la concentración de filamentos + fibras a la llegada de la tela de formación fue de 0.2 g/litro. La concentración de fibras de PVOH a la llegada en la tela de formación fue de 0.005, 0.01 y 0.02 g/litro respectivamente. La tela de formación viajó a una velocidad de 80 m/minuto y la velocidad de flujo de la mezcla de hilo de vidrio/fibra de PVOH/agua del proceso que se descarga sobre la tela fue de 35 m3/hora. El agua del proceso contenia 0.1% en peso de hidroxieti lcelulosa (Natrosol 250HHR de Hercules) y 0.025% en peso de. un dispersante catiónico (Aerosol C61 de Cytec) . Después del drenado y la succión del agua en exceso, la hoja húmeda contiene 35% de agua. La hoja es luego secada en un horno de aire caliente a 180°C por 20 segundos. El velo obtenido es muy homogéneo y tiene un peso por área unitaria de 50 g/m2. Este contiene las cantidades de PVOH indicadas en la Tabla 1, donde se recolectan los resultados.

Ejemplos 4 al 9 (comparativos) : El procedimiento es como para el Ejemplo 1, excepto que no se introduce fibra de PVOH dentro del formador de pasta papelera, y excepto que se agrega un aglutinante, corriente abajo de la tela de formación y antes del secado, mediante la descarga de una cascada de una solución de PVOH o urea-formaldehido sobre la hoja viajera. Los velos obtenidos tienen todos un peso por área unitaria de 50 g/m2. Los resultados se resumen en la Tabla 1.

TABLA 1 Fibras de PVOH PVOH líquido Urea-formaldehído Ej. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 % en peso de aglutinante en 2.5 5 10 2.5 5 10 2.5 5 10 el velo Resistencia a la tracción 5 10 20 2 4 8 2.5 5 10 (daN/5 cm) RT/(L G) 0.04 0.04 0.04 0.016 0.016 0.016 0.02 0.02 0.02

Claims (22)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso continuo para la fabricación de un velo que comprende filamentos desmenuzados y 1.5 a 15% en peso de aglutinante, el velo es unido por un aglutinante que comprende PVOH, el proceso comprende: a) un paso en el cual una dispersión de filamentos desmenuzados que comprenden filamentos de vidrio y fibras de PVOH discontinuas es formado en un agua del proceso, seguido por; b) un paso en el cual es formado un lecho en un dispositivo de formación mediante el paso de la dispersión sobre una tela de formación, a través de la cual es drenada el agua del proceso, la tela es una banda transportadora, los filamentos y las fibras son retenidos sobre dicha tela, seguido por; c) un paso en el cual el lecho es sometido a tratamiento por calor sobre una banda transportadora en un dispositivo de estufa u horno.
2. 2. Un proceso según la reivindicación precedente, caracterizado porque el paso desde el dispositivo de formación hacia el dispositivo de estufa provoca que el lecho sufra al menos un salto de banda.
3. 3. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los filamentos de hilo desmenuzados son introducidos en el agua del proceso en la forma de hilos que comprenden 10 a 2000 filamentos dispersables .
4. 4. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el peso de las fibras de PVOH representa 1.5 a 20% del peso total de los filamentos desmenuzados en las fibras de PVOH.
5. 5. Un proceso según la reivindicación precedente, caracterizado porque el peso de las fibras de PVOH representa 2.5 a 15% del peso total de los filamentos desmenuzados y de las fibras de PVOH.
6. 6. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, las fibras de PVOH tienen una longitud en el intervalo de 3 a 15 mm.
7. 7. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, al momento cuando ésta entra al paso de formación de lecho, la dispersión es tal que el peso total de los filamentos + las fibras representa 0.01 a 0.5% del peso de la dispersión.
8. 8. Un proceso según la reivindicación precedente, caracterizado porque al momento cuando ésta entra al paso de formación de lecho, la dispersión es tal que el peso total de los filamentos + las fibras representa 0.02 a 0.05% del peso de la dispersión.
9. 9. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el agua del' proceso comprende un espesante de modo que tiene una viscosidad entre 1 y 20 mPa . s a 20°C.
10. 10. Un proceso según la reivindicación precedente, caracterizado porque el agua del proceso comprende un espesante, de modo que tiene una viscosidad de entre 5 y 12 raPa.s a 20°C.
11. 11. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el velo comprende 2.5 a 10% en peso del aglutinante.
12. 12. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, las fibras de PVOH introducidas al inicio representan 25 a 100% del peso total del aglutinante en el velo.
13. 13. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, el aglutinante es exclusivamente PVOH.
14. 14. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el velo comprende al menos 80% en peso de virio en la forma de filamentos .
15. 15. Un velo que comprende filamentos de vidrio y al menos un aglutinante tal que: RT/ (L-G) >0.03, en la cual RT es la media de las resistencias a la tracción para la dirección de la máquina y la dirección transversal, en daN por 5 cm, L es la proporción del aglutinante en % en peso y G es el peso en g/m2.
16. 16. Un velo según la reivindicación precedente, caracterizado porque: RT/ (L-G) >0.035.
17. 17. Un velo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende filamentos de vidrio y de celulosa en una proporción en peso de vidrio/celulosa de 99/1 a 80/20.
18. 18. Un velo según cualquiera de las rei indicaciones precedentes, caracterizado porque comprende filamentos de vidrio y de poliéster en una proporción en peso de vidrio/poliéster de 99/1 a 70/30.
19. 19. Un velo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende al menos 80% en peso de vidrio en la forma de filamentos .
20. 20. Un velo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende 1.5 a 15% en peso de aglutinante de PVOH.
21. 21. Un velo según la reivindicación precedente, caracterizado porque comprende 2.5 a 10% en peso, de aglutinante de PVOH.
22. 22. Un velo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque no comprende PVC.