PT1649771E

PT1649771E - Laminado condutor eléctrico realizado com velos e uma camada isolante elástica

Info

Publication number: PT1649771E
Application number: PT05109929T
Authority: PT
Inventors: Rudolf Kautz
Original assignee: Trocellen Gmbh
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2008-05-29
Also published as: DE102004051929A1; ES2302135T3; EP1649771B1; DE502005003070D1; EP1649771A1; ATE387868T1

Description

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Descrição "Laminado condutor eléctrico realizado com velos e uma camada isolante elástica" A presente invenção, refere-se a um laminado condutor eléctrico, o qual é apropriado em especial para a produção de palmilhas para sapatos, e um processo para a produção deste laminado ou palmilha.

Campo técnico

Em muitas infra-estruturas de produção industrial tem que ser evitada a produção de faíscas ou o carregamento electrostático de pessoas. Neste caso fazem parte as instalações nas quais se trabalha com materiais inflamáveis ou explosivos assim como instalações para componentes semicondutores extremamente sensíveis a campos eléctricos. Neste caso deve-se cuidar para que as pessoas que trabalham não se possam carregar electrostaticamente, ou tais cargas possam escoar rapidamente. Para este efeito são utilizados sapatos e/ou revestimentos para pavimentos com uma capacidade de condução eléctricâ suficiente.

Estado da técnica É do conhecimento evitar o carregamento electrostático de uma pessoa através de um calçado apropriado. Para isso são aplicadas em regra solas de sapato de material plástico condutor assim como palmilhas apropriadas que produzem, uma ligação eléctricâ entre o pé e a sola do sapato. Estas palmilhas têm que proporcionar por um lado uma condutividade 2 suficiente, e por outro lado - dado que se trata na maioria das vezes de roupa de trabalho - um bom conforto.

Da EP 0 081 070 B2 é conhecida uma palmilha de poliolefina reticulada, em espuma de célula fechada, com uma camada inferior e uma camada superior que contém respectivamente fibras. As camadas individuais encontram-se agulhadas uma na outra para garantir, um melhor transporte da humidade do lado superior para o lado inferior. Em caso de aquecimento acima de aproximadamente 130°C, estes laminados retraem muito fortemente, de modo que não é possível uma moldagem térmica do corpo de poliolefina expandida de célula fechada, para adaptação à forma do pé. A palmilha não é condutora eléctrica.

Da DE 297 01 27 6 Ul é conhecida uma palmilha condutora com uma camada inferior condutora eléctrica que contém fibras, uma camada de carvão activo assim como uma camada de célula aberta de espuma de poliuretano. Tais espumas de poros abertos não possuem todavia uma rigidez própria suficiente para provocar um almofadado eficaz durante o andamento. Além disso, as camadas de poros abertos desta palmilha enchem-se rapidamente com o suor dos pés o que prejudica. fortemente o conforto na utilização.

As palmilhas condutoras eléctricas encontram-se descritas por exemplo na EP 0 8 62 373 BI. As palmilhas aqui descritas são constituídas por um material de espuma elástico que é agulhado a um tapete de fibras inferior que contém fibras condutoras eléctricas. Neste caso fibras condutoras 3 eléctricas saem do tapete de fibras inferior através da espuma, podendo assim produzir uma . ligação condutora eléctrica entre a sola e o pé.. Para um conforto de utilização melhorado estas palmilhas apresentam opcionalmente uma camada de tecido superior, a qual é agulhada juntamente com o tapete de fibras inferior e o material de espuma elástico ou é colada sobre este. Além disso as palmilhas aqui descritas apresentam uma zona de solidez especial a qual pode ser produzida por exemplo através de impregnação do tapete de fibras inferior com uma dispersão de látex.

Da DE 90 10 534 UI do género é conhecido um leito de pé anti-estático com uma subestrutura que proporciona a forma, de plástico expandido, termoplástico, sobre cujo lado superior e eventualmente inferior se encontra.· agulhado um velo têxtil, e no qual se encontra proporcionada uma costura simples em quatro telas de fios condutores eléctricos. A aplicação ' da costura simples em quatro telas pode ter lugar primeiro no leito.do pé quase acabado punciona.do, o que pela sua natureza é extremamente custoso,

Objectivo 0 objectivo da presente invenção, são os laminados condutores eléctricos, os quais são apropriados em especial para a produção racional de . palmilhas, assim como proporcionar as palmilhas produzidas deste modo, sendo, que as palmilhas podem ser adaptadas à forma do pé, apresentando uma elasticidade suficiente e sendo pouco retraiveis. 4

Forma de realização da invenção 0 objectivo da presente invenção é um laminado condutor eléctrico que compreende uma primeira camada que contém fibras condutoras eléctricas, uma segunda camada que contém fibras e uma camada isoladora elástica proporcionada entre a primeira e segunda camadas de espuma de poliolefina reticulada. A primeira camada encontra-se agulhada através da camada isoladora elástica e a segunda camada, sendo que fibras condutoras eléctricas atravessam a camada isoladora elástica. A densidade média de agulhagem é de 20 a 50 pontos por cm2 sendo deste modo muito menor do que a agulhagem corrente. A camada isoladora central é constituída por uma espuma de poliolefina reticulada de células fechadas, de preferência espuma dé polietileno. Considera-se uma espuma que apresenta mais.de. 50% de células fechadas como sendo de célula, fechada..

Durante a agulhagem, por natureza algumas das células são destruídas mecanicamente. É por isso essencial para a invenção que a densidade media da agulhagem com 20 a 50 pontos por cm2 seja relativamente pequena. Verificou-se nomeadamente que a retracção da .espuma de poliolefina é diminuída de modo decisivo, quando o número das células mecanicamente danificadas for o mais pequeno possível. Deste modo desde que a densidade média da agulhagem seja maior do que 50 pontos por cm2, aumenta linearmente a retracção na moldagem termoplástica posterior da camada central para valores inaceitáveis acima de 20%. Desde que a densidade de 5 agulhagem caia abaixo de 2 0 pontos por cm2, não se encontra garantida uma ligação ou adesão suficientes entre a camada inferior e a espuma. A quantidade das células fechadas na espuma de poliblefina de célula fechada reticulada após a agulhagem é de, de preferência, mais de 70%, sendo a percentagem de células destruídas durante a · agulhagem deste, modo de preferência menor do que 30°.

De acordo còm uma forma de realização preferida da invenção é aplicada espuma de polietileno fisicamente reticulada com uma densidade de 3 a 10 mm, de preferência 6 ou 8 mm, e uma densidade - antes da formação termoplástica -de 50 a 125 kg/m3, de preferência 60 a 90 kg/m3, sendo que a dimensão média do diâmetro das células é igual ao volume de uma esfera imaginada - menor do que 0,5 mm, de preferência menor do que 0,4 mm. Quanto menor for a dimensão média da célula, mais elevada pode . ser escolhida a densidade de agulhagem sém piorar em demasia o comportamento da retracção.

Alternativamente, pode ser aplicada para isto também a denominada espuma de bloco de polietileno, uma espuma reticulada produzida quimicamente de modo descontínuo na forma de bloco, a qual apresenta uma estrutura de célula muito fina. A espuma de polietileno pròduzida em forma de tiras reticulada quimicamente é pouco apropriada devido às células maiores. 6

De preferência è utilizada uma espuma que apresenta antes da agulhagem pelo menos 80%, em especial mais de 90% de células fechadas.

Pelo menos a camada inferior que contém fibras possui pelo menos uma parte de fibras condutoras eléctricas. De preferência é aplicado um velo com uma. percentagem de fibras condutoras eléctricas de 0,1 a.25% do peso, de preferência 1 a 5% do peso.

Como fibras condutoras eléctricas são aplicadas de preferência fibras que contêm carbono, em especial fibras de plástico revestidas a carbono. As fibras que contêm carbono no sentido da presente invenção são fibras às quais durante a produção foi adicionado carbono ou foram revestidas com carbono (por exemplo grafite ou negro de carbono). A parte de carbono das fibras tem de ser suficientemente elevada para garantir uma condutibilidade das fibras. As fibras que contêm carbono, contêm para além de carbono por exemplo polietileno, polipropileno, polisterol, poliamida, poliéster e/ou poliuretano respectivamente como homopolímero, copolimero ou como mistura de , polímero. De preferência é aplicado um polímero como base,. cuja temperatura de fusão se encontra acima de temperatura que é necessária para a moldagem termoplástica da espuma de poliolefina de célula fechada, reticulada, para que na moldagem termoplástica a estrutura de fibra do velo permaneça constante.

Os laminados de acordo com a invenção possuem uma condutibilidade eléctrica suficiente para palmilhas 7 condutoras eléctricas, combinada com um lado superior de preferência permeável ao vapor, repelente de humidade e esteticamente atractivo. A resistência de passagem do laminado de acordo com a invenção ou palmilha de acordo com DIN EN 344-1 é de, de preferência, 104 - ΙΟ8 Ω, em especial de preferência 104 - ΙΟ5 Ω.

Para a produção de uma palmilha de acordo com a invenção é produzida antes de tudo uma tira sem-fim de três camadas com uma camada inferior de uma mistura de fibra do género de velo, uma camada central de espuma de polietileno. de células finas, reticulada, e uma camada de velo como cobertura superior. Para isto, antes de tudo, a camada de velo superior é ligada através de laminagem, por chama, com a camada atenuadora elástica , de espuma de polietileno reticulada através da laminagem por chama conhecida do técnico. Esta tira sem-fim de duas camadas é de seguida conduzida juntamente com um leito em forma de banda dê uma mistura de fibras e agulhada . em vários passos, sendo que os feixes de fibra da camada inferior são puxados através da camada intermédia elástica de espuma de polietileno até à camada superior. A agulhagem tem lugar neste caso de tal modo que por cada cm2 têm lugar 20 a 50 pontos. Através desta agulhagem o leito de fibras inicialmente solto é vedado no género de velo no lado inferior. É suficiente neste caso que somente uma certa parte das fibras da camada inferior seja condutora eléctrica dado que em cada processo de agulhagem um grande .número de fibras é puxado num tufo através da camada de espuma e polietileno, de modo que' fibras condutoras suficientemente estáticas atravessam a espuma. É neste caso vantajoso quando o material de velo superior é em si condutor, podendo contudo pensar-se em formas de realização nas quais somente através da agulhagem possa ser produzida uma condutibilidade suficiente.

De acordo com uma forma de realização preferida da invenção,, a seguir o laminado de três camadas é aquecido dos dois lados através de emissão de infravermelhos, sendo que o núcleo da camada isoladora . elástica é aquécido' até uma temperatura necessária para a moldagem térmica, no caso da espuma .de polietileno reticulada aproximadamente 150°C. De seguida tem lugar uma prensagem do laminado de três camadas por meio de moldes machos/fêmeas de tal modo, que de acordo com a forma de leito de pé anatomicamente, moldada desejada, certas zonas daquela que será mais tarde a palmilha são pressionadas mais fortemente - em especial a zona do calcanhar e planta do pé - e outras zonas menos fortemente -em especial a zona da pelota para apoio do arco do metatarso. De preferência a zona periférica da palmilha é pressionada neste caso até à forma compacta e puxada para cima numa forma de apoio na zóna do calcanhar. . De seguida, as palmilhas moldadas numa faixa sem-fim são puncionadas ou recortadas do modo conhecido do técnico.

Devido ao pouco número dos pontos de agulhagem, o laminado de, três camadas retrai muito pouco durante o aquecimento para a temperatura necessária para a moldagem 9 termoplástica, tipicamente aproximádamente 5 a 10% na direcção transversal e - devido à retracção natural da espuma na direcção longitudinal -10 a 15% na direcção longitudinal. Ensaios comparativos demonstraram què nos materiais iguais, com .uma densidade de agulhagem de 100 pontos por cm2 se pode esperar uma retracção de mais de 40% em ambas as direcções.

Os laminados de acordo com a invenção apresentam, apesar da pouca densidade de agulhagem, uma resistência de passagem eléctrica suficiente com uma boa elasticidade . ou capacidade de retorno da camada isolante elástica 2. A. densidade média da agulhagem é de, de preferência, 35 a 45, em especial .38 a 42. pontos por cm2. A determinação da densidade media de agulhagem tem lugar através da contagem dos pontos por unidade de superfície sob um microscópio. Para obter uma.base estatística suficiente, devem ser contadas pelo menos cinco unidades de superfície com uma dimensão mínima de 1 cm2. A densidade média de agulhagem é calculada através do valor médio dos resultados, em relação à superfície.

Na secção transversal da palmilha produzida de modo anteriormente descrito, pode-se reconhecer que nos locais nos quais as fibras atravessam a espuma através da agulhagem, teve lugar uma retracção limitada estreita na direcção da espessura da espuma. Isto conduziu a uma certa perfilagem do produto final exactamente nos locais de agulhagem. Estes locais de incidência visíveis sob ampliação na zona da agulhagem, conduzem simultaneamente a que as fibras 10 condutoras eléctricas sejam protegidas mecanicamente contra a abrasão, o que é vantajoso para a durabilidade do produto final.

De acordo com uma forma de realização especialmente preferida do laminado de. acordo com a invenção é aplicada como camada de cobertura um velo estruturado através de cunhagem, que apresenta a distâncias regulares ou irregulares reentrâncias cunhadas. Durante a agulhagem pelo menos alguns - puramente estatísticos - tufos, de fibras são puxados através da camada de velo superior, também através destas reentrâncias do velo superior., de modo que elas se encontram protegidas melhor mecanicamente contra abrasão. Também deste modo a durabilidade do produto final é : essencialmente melhorado. A invenção será de seguida pormenorizadamente descrita tomando como exemplo um exemplo de forma de realização assim como um desenho. As figuras representam:

Figura 1 simbolicamente, um corte transversal através de um laminado de acordo com a invenção;

Figura 2

Figura 3 simbolicamente, um corte transversal (figura 2a e b) ou uma vista de cima (figura 2c). de um laminado de acordo com a invenção com cunhagens; simbolicamente, um corte transversal ampliado com cunhagens. A figura 1 pretende descrever a construção do laminado de acordo com a invenção com velo inferior .1, camada isoladora elástica 2 e velo superior 3 como esquema do 11 principio. 0 velo inferior 1 contém fibras condutoras 4 que contêm carbono, que através do. processo de agulhagem foram pressionadas através da camada isoladora 2 elástica e o velo superior 3, salientando-sê da sua superfície.·

Através do processo de agulhagem as fibras polímeras do velo inferior 1 que contêm plástico são conduzidas através da camada isoladora elástica e velo superior 3 e salientam-se ali, antes de mais, . para fora da superfície. .Um certo comprimento das fibras que se salientam, não é necessário para o ajuste· da condutibilidade dos laminados. As fibras são móveis no ponto de descida/penetração do velo superior 3, podendo assim desviar cargas mecânicas (veja figura 3)- Isto conduz a uma ligação eléctrica estável quanto à abrasão entre o velo superior e inferior ou entre- o velo inferior e objectos que se encontram em contacto com o velo superior. A condutibilidade eléctrica dos laminados de acordo com a invenção é alcançada através das fibras polímeras, que contêm carbono, do velo inferior.. 0 velo superior .e' a camada isoladora elástica antes da agulhagem não apresentam de preferência qualquer condutibilidade eléctrica.

Numa outra forma de realização alternativa da invenção, um velo superior 3 pode estar munido, com uma condutibilidade eléctrica própria através da adição de fibras condutoras eléctricas. As fibras condutoras eléctricas podem ser constituídas por metais tal como cobre, ferro, aço inoxidável ou zinco, polímeros condutores, (por exemplo polipirrolo). É do mesmo modo possível que o velo superior 3 contenha as 12 mesmas fibras de polímero que contêm carbono, que o velo inferior 1.

Os velos condutores 1 e eventualmente 3 contêm para uma condutibilidade eléctrica suficiente, 0,1 a 25% do peso, de preferência l a 5% do peso dos respectivos materiais condutores.

Os velos apropriados para o lado superior 3 dos laminados de acordo com a invenção, com fibras de cobre, encontram-se no comércio sob a designação "Cambrelle" . da empresa Camtex. Os velos com fibras que contêm carbono, que podem ser aplicados como lado inferior dos laminados, são conhecidos do técnico na área dos revestimentos para pavimentos condutores eléctricos.

De preferência, o velo inferior 1 apresenta ' um peso de superfície de 100 a 250 g/m2, em especial 150 a 200 g/m2. O velo superior 3 apresenta um peso de superfície de 50 a 200 g/m2, de preferência 100 a 150 g/m2.

Através da.agulhagem do. velo inferior à camada isoladora elástica e ao velo superior é obtido material no qual pelo menos uma parte das fibras de polímero que,contêm carbono 6, 6' sê salientam da superfície do velo superior 3 (figura 1}. como tapetes

Os laminados de acordo com a. invenção podem ser utilizados em especial para a produção de palmilhas para sapatos, eventualmente também como revestimento para pavimentos, em cabines de automóveis e aviões, ou como revestimentos de parede. 13

Numa forma de realização alternativa da invenção, o velo superior 1 apresenta reentrâncias 13, de modo que uma parte das fibras de polímero condutoras do velo inferior 1 se encontra agulhada através das reentrâncias 13 do velo superior 3, erguendo-se das reentrâncias.

Estas reentrâncias 13 podem estar realizadas por cunhagem ou zonas vedadas noutro sítio do velo '3.. Os velos com tais amostras podem ser obtidos comercialmente e apresentam reentrâncias sobre um ou os dois lados. A figura ’2 apresenta como esquema de princípio cortes transversais 3' , 3". possíveis de um tal material. As reentrâncias são produzidas através de cunhagem a elevada temperatura e apresentam por exemplo um comprimento de 1 - 5 mm, uma largura de 0,1 a 1 mm e uma distância de 1 a 5 mm. As cunhagens podem estar proporcionadas em fila e ser realizadas em- sincronismo dos dois lados {figura 2a, 3' ) ou assíncronas, (figura 2b, 3").

Através do processo de agulhagem as fibras são pressionadas através do velo superior. 3 e podem neste caso situarem-se nas reentrâncias 13 (figura 3, referências 9, 11, 12) ou ao .lado (figura 3, referências 10).. Se forem aplicados os laminados de . acordo com a invenção eventualmente termicamente moldados sob condições de abrasão, por exemplo como palmilha, então as fibras que se erguem das reentrâncias (figura 3, referências 9, 11, 12) são menos esfregadas do que as fibras que se erguem da superfície (figura 3, referência 10) . Isto tem como consequência, que a condutibilidade do 14 laminado no caso de utilização de um velo 3 superior com reentrâncias 13 é muito resistente contra a abrasão.

Além disso as fibras, que se erguem das . reentrâncias, podem-se adaptar a ligeiras pressões mecânicas (figura 3, referência 11), ou mesmo num arrancar das .fibras, uma parte pequena das fibras ergue-se ainda para fora da superfície do velo e pode assim garantir um desvio suficiente de cargas da superfície do velo superior 3, eventualmente sob carga (veja figura 3, referência 12) ..

Os laminados de acordo com a invenção podem ser produzidos em que o velo inferior, a camada isoladora elástica e o velo superior podem ser colocados um sobre o outro e ser agulhados do lado do velo inferior um com o outro. Opcionalmente é possível antes, do passo da agulhagem laminar um com o outro o velo superior 3 e a, camada isolante elástica 2 através dei tratamento, térmico ou com ajuda de uma cola. 0 tratamento térmico para a. laminagem da camada isoladora elástica 2 e do velo superior 3 pode ser executado como aplicação de chama, radiação de infravermelhos ou como tratamento de ar quente do modo conhecido pelo técnico. Opcionalmente o tratamento térmico tem lugar sob fusão do lado superior do material isolante, sendo que ao contrário da EP 0 862 373 BI não tem lugar qualquer reforço do laminado, de modo que as propriedades elásticas da espuma de. polímero permanecem. Como cola são aplicadas as colas térmicas polímeras conhecidas do técnico. 15

Os laminados condutores ' eléctricos de acordo com a invenção podem ser confeccionados antes ou de preferência após a deformação térmica. Isto é possível de modo simples através de puncionagem, corte e/ou realização de pregas.

Lisboa, 19 de Maio de 2008

Claims

1 Reivindicações 1. Laminado condutor eléctrico que compreende - uma primeira camada (1) que contém fibras condutoras eléctricas (4), - uma segunda camada que contém fibras (3), - uma camada isoladora elástica (2) composta de espuma termoplástica e colocada entre a primeira e segunda camadas, sendo a primeira camada (1) agulhada através da camada isoladora elástica (2), caracterizado - por a camada isoladora elástica (2) ser constituída por espuma de poliolefina de célula · fechada, reticulada, - por a densidade media da agulhagem ser de 20 a 50 pontos por cm2, e - por fibras condutoras eléctricas (4) penetrarem através da camada isoladora, elástica (2).

2. Laminado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser na forma de uma palmilha condutora eléctrica.

3. Laminado de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a camada isoladora elástica (2) apresentar a forma de um leito de pé. 2

4. Laminado de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a espuma de poliolefina de célula fechada reticulada apresentar ' uma dimensão da célula média menor que 0,5' mm.

5. Laminado de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a segunda camada (3) que contém fibras, conter fibras poliméricas carbonáceas, fibras metálicas ou polímeros condutores eléctricos.

6. Laminado de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por apresentar uma.resistência de volume de passagem de acordo com DIN EN 344-1 de 104 - ΙΟ1 Ω.

7. Laminado condutor eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a segunda camada (3) que contém fibras se encontrar configurada como um velo estruturado que apresenta reentrâncias, e por um troço das fibras condutoras da camada inferior (1) que contém fibras se estender através das reentrâncias do velo 3 superior. 1 Laminado condutor eléctrico de acordo com qualquer das reivindicações 1 a .7, caracterizado por a proporção de células fechadas na espuma de poliolefina de célula fechada reticulada após a agulhagem ser de mais de 70%. 3

9. Processo para produzir uma palmilha condutora eléctrica de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelos segundos, passos: - produzir um laminado com pelo menos três camadas que apresenta uma camada central (2) de espuma de poliolefina de célula fechada reticulada, uma camada superior (3.) que contém fibras e uma camada inferior (1) que contém fibras condutoras èléctricas (4), sendo a camada inferior (1) peló menos agulhada à camada central (2), sendo a densidade de agulhagem média de 20 a 50 pontos por cm2; - aquecer o laminado a uma temperatura suficiente para efectuar uma moldagem termoplástica da camada central .. (2) , - pressionar o laminado aquecido- com moldes machos e fêmeas para efectuar uma moldagem permanente . que corresponde à.forma moldada, - puncionar ou cortar a palmilha do laminado formado. tratamento'

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por antes do passo da agulhagem o velo superior (3) ser laminado, na camada isoladora elástica (2) por térmico ou por meio de cola. Lisboa, 19 de Maio de 2008