PT1190133E

PT1190133E - Molhos de isolamento insufláveis

Info

Publication number: PT1190133E
Application number: PT00938264T
Authority: PT
Inventors: Zivile M Groh; Victor P Laskorski
Original assignee: Albany Int Corp
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2010-02-23
Also published as: ATE453005T1; CN1355865A; EP1190133A1; NO20016084L; AU5332900A; ES2337015T3; HK1045719A1; CA2374799A1; EP1190133B1; DE60043583D1; NO20016084D0; WO2000077287A1; CN1237217C; NZ515828A; HK1045719B; BR0011633B1; JP2003502516A; CA2374799C; AU760007B2; US6329052B1

Description

DESCRIÇÃO

Molhos de isolamento insufláveis

Campo do invento 0 invento refere-se a molhos e misturas de isolamento do tipo penas e a um processo para os fabricar.

Enquadramento do invento

Tem havido muitas tentativas para se conseguir um material isolante com qualidades do tipo penas para utilização em artigos isolados tais como roupa, sacos-cama, cobertas e semelhante. Nos esforços anteriores para se desenvolver um material exequível têm-se usado, muitas vezes, materiais que são demasiado pesados e densos para serem considerados do tipo penas e / ou são difíceis de insuflar através de equipamento convencional. A Patente n° 5,624,742 para Babbitt et al descreve um isolamento insuflável que compreende uma mistura de primeiro e segundo materiais de fibras (vidro) isolantes. Um dos grupos de fibras tem uma dimensão menor para encher os espaços vazios entre as fibras e o molho maior. A Patente n° 3,892,919 para Miller descreve um material de enchimento usando corpos de fibra maiores com forma cilíndrica ou esférica em conjunto com corpos em forma de pena que são misturados em conjunto, sendo estes últimos usados para preencher os espaços vazios. A Patente n° 4,167,604 para Aldrich descreve um material isolante térmico melhorado que é uma mistura de penas e fibra 1 têxtil formada a partir de filamentos de poliéster ocos que podem ser tratados com silicone e formados numa tela cardada. A Patente n° 4,248,927 para Liebmann descreve um material isolante compreendendo uma combinação de penas naturais e outras penas, e poliésteres sintéticos formados numa tela. A Patente n° 4,468,336 para Smith descreve um isolamento de enchimento que é insuflado para dentro dos espaços. 0 material de isolamento compreende uma mistura de isolamento celulósico de enchimento misturado com uma fibra têxtil. A Patente n° 5,057,168 para Muncrief descreve um isolamento formado através da mistura de fibras ligantes com fibras isolantes. As fibras isolantes são escolhidas de entre o molho consistindo em fibras sintéticas e naturais formadas numa manta que pode ser rasgado em qualquer forma desejada. A Patente n° 5,458, 971 para Hernandez et al descreve uma mistura de fibras que é útil como uma fibra para enchimento de vestuário. A mistura de fibra para enchimento compreende fibras de poliéster ocas e fibras ligantes frisadas. A Patente n° 4,040,371 para Cooper et al descreve um material de enchimento de fibra de poliéster compreendendo uma mistura de fibras têxteis de poliéster com fibras têxteis orgânicas. A Patente n° 5,492,580 para Frank descreve um material formado pela mistura de uma mistura de primeiras fibras termoplásticas, termoendurecidas, inorgânicas ou orgânicas com segundas fibras termoplásticas. A Patente n° 4,588,635 para Donovan revela um edredão sintético superior a faz referência especifica a sistemas de isolamento térmico ultra-leves que podem ser conseguidos através da utilização de fibras finas em molhos de baixa densidade, e descreve uma gama de misturas de fibra que, quando 2 usadas para fabricar uma manta isolante, proporcionam qualidades vantajosas do tipo pena, tal como uma boa relação de calor / peso, um toque macio e uma boa recuperação da compressão. Este material aproxima-se, e nalguns casos pode mesmo ultrapassar, as propriedades de isolamento térmico das penas naturais. De um ponto de vista mecânico, no entanto, as fibras extremamente finas têm deficiências de rigidez e resistência que as tornam difíceis de produzir, manipular e usar. As propriedades de recuperação deste material isolante sintético são realçadas em diâmetros de fibra maiores, mas um aumento no componente de fibra maior reduzirá seriamente as propriedades globais de isolamento térmico. Os problemas associados com a estabilidade mecânica dos molhos de fibra fina são agravados na condição húmida, uma vez que as forças de tensão superficial associadas à presença da água de capilaridade são consideravelmente maiores do que as devidas à força de gravidade ou outra carga de utilização normal, e têm um efeito muito mais negativo na estrutura. Ao contrário das penas de aves aquáticas, a combinação de fibra revelada e descrita proporciona uma resistência excelente à molhagem. A Patente US n° 4,992,327 para Donovan et al revela a utilização de componentes de fibra ligante para melhorar a integridade do isolamento sem comprometer os atributos desejados. Mais especificamente, o invento aqui revelado refere-se a um material de isolamento térmico de fibra sintética na forma de uma estrutura de fibra coesa, cuja estrutura compreende uma ligação de: (a) entre 70 a 95% em peso de microfibras de polímeros sintéticos tendo um diâmetro entre 3 a 12 micrómetros; e (b) entre 5 a 30% em peso de macrofibras de polímeros sintéticos tendo um diâmetro entre 12 a 50 micrómetros, caracterizada por pelo menos algumas das fibras 3 estarem ligadas nos seus pontos de contacto, a ligação sendo tal que a densidade da estrutura resultante está compreendida num intervalo entre 3 a 16 kg/m3, as propriedades de isolamento térmico do conjunto ligado sendo iguais, ou não substancialmente inferiores, às propriedades de isolamento térmico de um conjunto não ligado comparável. A referência descreve igualmente uma forma de molho do tipo penas das misturas de fibra preferidas. As diferentes vantagens de desempenho da forma de molho relativamente à forma de manta são também reveladas.

No entanto, os molhos da técnica anterior são normalmente fabricados à mão, num processo de lotes lento e maçador. Além disso, os materiais da técnica anterior não são materiais facilmente insufláveis que possam ser usados com equipamento de produção convencional. Assim, é necessário um material insuflável que possa ser usado como uma substituição parcial ou total das penas e que possa ser fabricado e soprado usando equipamento convencional.

Resumo do invento

Um objectivo principal do invento consiste, assim, em ultrapassar as desvantagens dos materiais descritos até agora.

Um outro objectivo do invento consiste em proporcionar um material insuflável para utilização como um substituto parcial ou total das penas ou de outro material de isolamento natural insuflável. 0 invento aqui revelado refere-se a molhos feitos a partir de manta 100% sintética, rasgada. A manta pode ser uma manta termoendurecida que compreenda, de preferência, uma fibra repelente de água ou acabada com lubrificante e / ou fibra seca 4 e / ou fibra ligante. A manta é então rasgada mecanicamente em pequenos molhos que podem ser soprados com equipamento convencional. A forma algo aleatória dos molhos permite um melhor acondicionamento, resultando num enchimento mais uniforme. Noutra forma de realização, os molhos são combinados com materiais naturais, incluindo penas, seda, lã, algodão e qualquer outro material natural que tenha qualidades de isolamento e que seja adequado para o objectivo pretendido. Noutra forma de realização ainda, um material compósito de ambas as fibras sintéticas, acabada com repelente de água e acabada com lubrificante e fibras sintéticas secas, é aberto e misturado com os molhos em conjunto com os materiais naturais acima mencionados. 0 objectivo de todas estas formas de realização consiste em proporcionar um material insuflável que tenha um natureza superior, boas propriedades à compressão, toque melhorado e capacidade de mistura, uniformidade e tacto superiores

Breve descrição dos desenhos A figura la é um alçado frontal de uma representação preferida mostrando molhos do invento. A figura lb é um alçado frontal ampliado por microscopia electrónica de varrimento (SEM) do invento ilustrado na figura la. A figura 2a é um alçado frontal de uma segunda forma de realização preferida, mostrando molhos e um material natural, isto é, penas. A figura 2b é um alçado frontal ampliado por microscopia electrónica de varrimento (SEM) do invento ilustrado na figura 2a. 5 A figura 3 é um gráfico comparativo da altura dos materiais após imersão. A figura 4 é uma fotografia comparativa da altura dos materiais após imersão.

Descrição detalhada do invento 0 material do invento compreende molhos feitos a partir de manta 100% sintética rasgada. A manta pode ser ou não uma manta termoendurecida, dependendo da composição da manta. A manta compreende, de preferência, fibras acabadas com repelente de água ou acabadas com lubrificante e / ou fibra seca e / ou fibra ligante. A manta é mecanicamente rasgada uma ou mais vezes em molhos pequenos que são insufláveis e têm qualidades desejadas do tipo penas. Prevê-se que uma tela (normalmente uma camada com um material único) e manta (normalmente um material multi-camada) ou suas partes possam ser usadas para produzir os molhos do invento. Seguidamente, como exemplo, segue uma descrição dos processos de fabrico dos molhos.

Os molhos podem ser feitos com uma fita de carda ultraleve, feita com uma mistura de fibra ligante sintética adequada. A mistura de fibra é, de preferência, a mistura de fibra revelada na Patente US 4,992,327 para Donovan et al, cuja divulgação é aqui incorporada como referência. Outras formas de realização preferidas utilizam misturas de fibras compreendendo fibra acabada com repelente de água ou fibra acabada com lubrificante e / ou fibra seca e / ou fibra ligante. Num processo que não faz parte do invento, a fita é recolhida, em primeiro lugar, no lado de saída de uma carda em latas usadas vulgarmente para este efeito e passa directamente através de tubos aquecidos que ligam termicamente a mistura de fibra 6 ligante. É importante que o passo de ligação seja terminado sem retracção e densificação da fita de carda. Cada extremidade da fita cai através de um tubo vertical, enquanto é centrado por anéis guia, à medida que o ar aquecido sopra para cima através do tubo, ligando o conjunto de fibra alta, linear. À saída do tubo aquecido, a fita é arrastada para o lado de entrada de um cortante de fibra têxtil do tipo guilhotina. Consegue-se um corte limpo, sem os efeitos de densificação da fusão de fibra no corte. Este processo resulta numa série de molhos de fibra muito altos. 0 processo acima foi testado utilizando tiras longas e finas de manta PRIMALOFT® com uma espessura de 7/8 de polegada, 4 oz/sq. yd. (PRIMALOFT® ONE) mais do que fita de carda. A manta PRIMALOFT® tem uma estrutura cruzada, ligada, consistindo numa mistura de fibras do tipo descrito em Donovan et al, como referido acima, e está disponível comercialmente. As tiras da manta com uma largura aproximada de 7/8 de polegada, foram cortadas ao longo da direcção transversal da máquina (CD) tornando a orientação da fibra geralmente paralela ao comprimento da tira, e tal como a da fita de carda. As tiras retiradas da manta PRIMALOFT® tinham sido ligadas anteriormente e tinham, assim, integridade suficiente para serem facilmente alimentadas para o cortante. Crê-se que a ligação antes do corte também melhora a qualidade do corte. 0 cortante de fibras usado, uma unidade laboratorial fabricada pela Ace Mchinery Co. Do Japão, e identificada com o número de modelo C-75, foi ajustado para cortar a intervalos de 7/8 de polegada. Cortou de forma limpa a matéria-prima de PRIMALOFT® numa série de cubos do tipo conjunto (cada uma com aproximadamente 7/8 x 7/8 x 7/8 de polegada). A densidade da série de molhos parecia ser significativamente inferior a 0,5 lb/ft3, tornando-o num 7 isolante do tipo penas e com um peso muito eficiente. Observou-se uma densidade nominal de 0,5 lb/ft3 e praticamente nenhuma densificação durante o corte.

As densidades da série de molhos eram significativamente inferiores às densidades dos molhos individuais. Se os molhos do invento fossem feitos directamente a partir de fita de carda, em vez de manta, os molhos resultantes teriam uma forma algo cilíndrica, mais do que cúbica ou rectangular. O processo preferido usa manta consistindo em abas de carda dobradas, embora também sejam adequadas outras formas fibrosas. As abas de carda dobradas ou teias são feitas, de preferência, em manta, com densidades comparáveis às de penas. As abas de carda dobradas ou teias preparadas a partir de fibra ligante e / ou fibra seca e / ou fibras repelentes de água com um Denier de 0,5 - 0,6. Neste processo preferido, as abas de carda ou teias compreendem 40% de fibra ligante, 30% de fibra seca com 1,4 Denier, e 30% de fibra repelente de água com 1,4 Denier. Estas fibras seleccionadas são cardadas, de preferência, num conjunto de 3 oz/sq. yd. por meio de uma carda metálico de cilindro único com ferros planos imóveis. Estas cardas podem ser obtidos na Hollingsworth Saco Lowell de Greenvile, Carolina do Sul. O output da carda é enviado através de fontes de alimentação eléctricas ou a gás para termoendurecer a fibra ligante. A manta é aquecido durante um período de tempo e temperatura suficientes para levar a fibra a ligar. Neste caso, as temperaturas usadas estavam compreendidas entre os 300 a 400°F. A nova manta termoendurecida é então rasgada, de preferência duas vezes, num Rando Opener Blender (fabricado pela Rando Machine Company de Macedon, nova Iorque) para formar os molhos do invento. As figuras la e lb são alçados frontais dos molhos, rasgados duas vezes.

Outras alterações podem incluir: • 0 aumento do comprimento do têxtil até ao limite cardável para melhorar a integridade e duração dos molhos; • Mudar o teor de fibra ligante para poder ter afinação fina quanto à capacidade de ser rasgado e cortado, quanto à coesão e caracteristicas de desempenho dos molhos; • A variação da relação de tamanho, forma e alongamento dos molhos; • Meios de ligação ultra-sónicos se adequados para o efeito; • Rasgar os molhos mais do que uma vez; • Usar a manta que não foi termoendurecida; e • Rasgar apenas partes da manta ou tela.

Verificou-se que os molhos rasgados duas vezes eram mais macios e mais facilmente misturáveis do que os molhos que eram rasgados apenas uma vez. Além disso, é possível retirar tiras ou fitas da manta termoendurecida que possa ter sido cortada, e então passar estas porções através de um processo padrão de corte para formar molhos. São possíveis várias modificações dos exemplos dados acima, e podem ser desejáveis, sem que se afastem do âmbito do invento.

As figuras 2a e 2b mostram outra forma de realização na qual os molhos são misturados com um material natural, isto é, penas. Estas formas de realização alternativas foram avaliadas para comportamento à compressão e altura e foram testadas como enchimento para canais em tecido. Verificou-se que os materiais misturados eram superiores aos seus componentes individuais. 9

Deve entender-se que o invento prevê a utilização de outros materiais naturais, tais como seda, lã, algodão e outro material de isolamento adequado para os objectivos pretendidos, ou uma combinação deles, numa mistura com molhos. É claro que, até onde for necessário, este material pode ser processado para proporcionar capacidade de insuflação da mistura. De igual modo, o invento prevê ainda outra forma de realização que compreende a mistura de molhos, material natural e materiais sintéticos, incluindo fibras abertas. As fibras abertas usadas na mistura podem ser qualquer mistura de fibra com um Denier de 0,5 a 6,0 acabadas com repelente de água ou com um lubrificante.

Teste 1

Propriedades dos molhos 25 lbs de molhos de manta rasgada duas vezes, compreendendo 30% de fibra acabada com repelente de água ou acabada com lubrificante, 30% de fibra seca e 40% de fibra ligante foram despejados esvaziada num misturador de uma estação de insuflação. Os molhos de manta rasgada só por si abriam bastante rapidamente, logo que os batedores no misturador fossem ligados e passassem através do sistema de dosagem e insuflação sem quaisquer problemas.

Teste 2

Propriedades dos molhos misturados com um material natural, isto é, penas 10

Seguidamente, foram adicionadas 25 lbs de penas ao misturador do Teste 1. Ao fim de 5 minutos de mistura, o produto parecia estar bastante uniforme e ter caracteristicas do tipo penas. 0 produto insuflava extremamente bem. 0 produto foi colocado num colete para avaliação do toque. 0 produto espalhava-se bem. A mistura também era mais fácil de trabalhar do que só com penas.

Teste 3

Propriedades do material natural, isto é, penas com molhos adicionados 25 lbs de penas foram despejados num misturador de uma estação de insuflação. Seguidamente foram adicionadas 25 lbs de manta rasgada. Os componentes pareceram misturar-se bem, embora demorasse mais tempo do que no processo do Teste 2. Além disso, o produto resultante apresentava um aspecto ligeiramente inferior. 0 produto insuflou extremamente bem. 0 produto foi colocado num colete para avaliação do toque. A capacidade de espalhamento do produto foi inferior à do produto do Teste 2. No entanto, a mistura ainda era mais fácil de trabalhar do que só com penas.

Os processos foram repetidos várias vezes para se garantir que o processo era replicável. Foi feito um lote de 50 lbs do produto do Teste 2 e cheios 12 coletes. A mistura era muito uniforme e não requeria esforço, como no teste anterior, e o produto insuflou tão bem como com penas. No entanto, em vez de uma relação de 50/ 50 entre molhos e penas, a relação entre molhos / penas mudou para 65/35. O produto não insuflou tão bem como na relação 50 / 50, nem era tão uniforme. 11

Teste 4 0 processo do Teste 2 foi repetido. No entanto, em vez da relação 50/50 entre molhos e penas, a relação entre molhos / penas foi mudada para 75/25. O produto não insuflou tão bem como na relação 50 / 50, nem era tão uniforme.

Em resumo, as misturas que usaram percentagens superiores de penas misturadas com material natural, isto é, penas, tinham um toque tipo penas inferior ao da mistura de 50/50. Estas misturas eram também difíceis de dosear em quantidades precisas. O dimensionamento do bico de insuflação pode compensar este aspecto. Nalguns casos, a mistura manual também pode ser usada para realçar as propriedades das misturas. A capacidade de resistir à absorção de água é uma área na qual os molhos são superiores às penas. Foram conduzidos testes para medir a altura, o ganho de água e a densidade das misturas sintéticas e tipos de isolamento penas / sintético e penas quando seco e após terem sido imersas várias vezes em água.

Teste 5

Na utilização final, os materiais de isolamento foram usados em peças de vestuário ou sacos-cama. De modo a simular uma situação realista de molhagem, os materiais de teste foram colocados em fronhas de tecido antes da imersão. Estas fronhas tinham uma dimensão de 8 polegadas x 9 polegadas e eram feitas de nylon ripstop de 3 oz/sq. yd cozida em três bordos. O quarto bordo estava preso com alfinetes de segurança.

Os materiais testados foram o material natural, isto é, penas, numa relação de 50/50 de penas / molhos de manta 12 rasgada, só molhos de manta rasgada, molhos de manta rasgada com tratamento anti-estático. Foram colocados 12 gramas de material isolante em cada fronha; foram cheias três réplicas com cada tipo de material. A altura e peso iniciais de cada amostra foram medidos e registados.

Cada amostra foi mergulhada, em primeiro lugar, em água a 70°F durante 10 segundos, e então deixada a boiar na água durante 20 segundos. Nessa altura, cada amostra foi passada uma vez através de um secador industrial e foi medido a altura. Cada amostra foi então agitada vigorosamente durante 10 segundos, e a altura foi mais uma vez registado. As amostras foram então mergulhadas de novo durante 10 segundos e o processo foi repetido, de modo que pudessem ser feitas medições depois de 1, 2 e 4 horas de exposição total à imersão. A figura 3 mostra um gráfico comparando o efeito na altura pela exposição à imersão. A figura 4 é uma imagem mostrando as diferenças na altura após a exposição à imersão em que (A) são penas após quatro horas de imersão, secagem e agitação, (B) é uma manta rasgada / penas numa relação de 50/50 após quatro horas de imersão, secagem e agitação; e (C) são penas secas.

Quando a mistura de molhos / penas foi lavada, a mistura tornou-se mais alta. Normalmente sob condições de desempenho húmido, as penas não são tão altas como quando estão secas. As penas achatam e, como consequência, ficam mais finas. Os molhos (sozinhos e misturados com penas) revelam uma resistência superior à água e são realçados pela lavagem, e não se amontoam, como é tipico no material cheio só com penas.

De notar que a utilização de molhos (e fibras abertas) pode provocar alguma electricidade estática no produto que pode ser resolvida com folhas de amolecimento do tecido e / ou pulverização para remoção de electricidade estática. É por 13 vezes desejável tratar a manta (antes de rasgar) com um tratamento de remoção de electricidade estática.

Assim, com o presente invento, as suas vantagens serão realizadas e, embora as formas de realização preferidas tenham sido reveladas e descrita em detalhe, o seu âmbito não deveria ser limitado por elas. Pelo contrário, o seu âmbito deveria ser determinado pelo das reivindicações anexas.

Lisboa, 15 de Fevereiro de 2010. 14

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Material de isolamento insuflável compreendendo um ou mais materiais fibrosos 100% sintéticos seleccionados de entre o molho composto por manta não tecida, tela não tecida, pedaço de manta não tecida e pedaço de tela não tecida, caracterizado por o material fibroso ser um material fibroso rasgado tendo sido rasgado uma ou mais vezes em molhos insufláveis com forma aleatória que compreendem fibras aleatórias ligadas em conjunto a uma pluralidade de pontos de contacto entre as fibras e uma mistura com um material de isolamento natural insuflável.
2. Material de isolamento insuflável de acordo com a reivindicação 1, no qual o material de isolamento natural compreende um ou mais materiais seleccionados de entre o molho composto por penas, lã, seda e algodão.
3. Material de isolamento insuflável de acordo com as reivindicações 1 ou 2, compreendendo ainda um ou mais dos materiais seleccionados de entre o molho composto por fibra sintética aberta repelente de água, fibra sintética acabada com lubrificante e fibra sintética seca.
4. Material de isolamento insuflável de acordo com a reivindicação 1, no qual os molhos não compreendem mais de 50% da mistura adicionada.
5. Material de isolamento insuflável de acordo com a reivindicação 3, no qual a fibra seca é poliéster seco e a fibra repelente de água ou acabada com lubrificante é poliéster siliconizado.
6. Processo de fabrico de um material isolante insuflável, compreendendo: - o fornecimento de um material de fibra compreendendo um ou mais materiais seleccionados de entre o molho composto por manta, tela, um pedaço de manta e um pedaço de tela, e incluindo uma mistura adequada de fibras ligantes e outras fibras; - a cardação do dito material fibroso para produzir um material fibroso cardado; - o aquecimento do dito material fibroso cardado durante um periodo de tempo e temperatura suficientes para levar as ditas fibras ligantes a ligar-se com outras fibras, formando um material fibroso ligado; - rasgar o dito material fibrosas ligado para produzir os ditos molhos insufláveis que compreendem fibras aleatórias ligadas em conjunto a uma pluralidade de pontos de contacto entre as fibras; e - juntar uma mistura de um material de isolamento natural insuflável ao dito material fibrosos ligado.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, no qual os molhos insufláveis são rasgados uma ou mais vezes.
8. Processo de acordo com as reivindicações 6 ou 7, no qual o material fibroso compreende abas de carda dobradas.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, no qual o material fibroso compreende telas.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, no qual o material fibrosos é cardado num conjunto de três onças / jarda quadrada.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, no qual o aquecimento é feito por meio de fontes eléctricas ou funcionando com gás.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 11, no qual a mistura fibrosa ligada adequada contêm um ou mais materiais do molho composto por fibra sintética aberta repelente de água ou acabada com lubrificante, fibra sintética seca e fibra ligante.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 12, no qual o material de isolamento natural insuflável é penas, seda, lã ou algodão. Lisboa, 15 de Fevereiro de 2010.