PT826082E - Teias porosas revestidas internamente, com posicionamento controlado de modificadores - Google Patents

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PT826082E
PT826082E PT96915838T PT96915838T PT826082E PT 826082 E PT826082 E PT 826082E PT 96915838 T PT96915838 T PT 96915838T PT 96915838 T PT96915838 T PT 96915838T PT 826082 E PT826082 E PT 826082E
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PT96915838T
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James Michael Caldwell
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Nextec Applications Inc
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Description

1
Descrição “Teias porosas revestidas internamente, com posicionamento controlado de modificadores”
ENQUADRAMENTO GERAL DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção A presente invenção refere-se a novos tratamentos de teias porosas. Os tratamentos conferem propriedades funcionais específicas à teia porosa, embora proporcionem a retenção de propriedades desejáveis tais como porosidade, respirabilidade e sensação táctil. A presente invenção refere-se mais particularmente a processos para controlável e selectivamente colocar numa teia um ou mais agentes modificadores e uma composição polimérica endurecível que aumenta de fluidez por tensão de corte e localizar ou concentrar o agente modificador ou os agentes modificadores no sítio escolhido. A localização controlada dos modificadores realiza-se por meio da introdução de energia suficiente para colocar controlável e selectivamente o referido agente modificador ou os referidos agentes modificadores e composição polimérica endurecível e que aumenta de fluidez por tensão de corte na mencionada teia. A colocação controlada realiza-se preferivelmente pela manipulação de propriedades químicas e físicas inerentes nos modificadores e a colocação da composição polimérica com viscosidade controlada pela energia e modificada pela reologia. A colocação selectiva de agentes modificadores realiza-se tipicamente por 1) opcionalmente se pré-tratar uma teia com um ou mais agentes modificadores por intermédio de métodos de saturação conhecidos na técnica; 2) opcionalmente se misturar um ou mais agentes modificadores com uma composição polimérica; 3) se aplicar a composição polimérica opcionalmente misturada sobre uma superfície da teia; 4) se aumentar a fluidez da composição por acção de corte e 2 / se colocar a mesma na teia; 5) opcionalmente se aplicar um ou mais agente modificadores na superfície da teia tratada e se forçar o agente modificador ou os agentes modificadores para dentro da teia e da composição polimérica; e 6) se endurecer a composição polimérica. Este processo origina uma teia que tem agentes modificadores orientados sobre e dentro de: (a) uma fina película de uma composição polimérica que encapsula os elementos naturais (isto é, as fibras ou filamentos) que constituem a teia, deixando pelo menos alguns espaços intersticiais abertos; (b) uma camada interna de uma composição polimérica entre as superfícies superior e inferior da teia; ou (c) alguma combinação das anteriores. 2. Descrição da Técnica Relacionada
Na técnica anterior, foi proposto tratar teias porosas, especialmente tecidos, com resinas de silicone e também com produtos químicos fluorados. Os tratamentos químicos convencionais de teias caem nas seguintes categorias gerais de (i) revestimentos superficiais e (ii) saturações ou impregnações.
Por exemplo, US-A-(s) 3 436 366; 3 639 155; 4 472 470; 5 500 584; e 4 666 765 divulgam tecidos revestidos com silicone. Sabe-se que os revestimentos de silicone possuem inércia relativa a temperaturas extremas tanto de calor como de frio e são relativamente resistentes ao ozono e à luz ultravioleta. Também, um revestimento de silicone pode selectivamente originar o reforço da resistência mecânica, propriedades de retardamento da propagação das chamas e/ou resistência a sujidade. O tratamento com produtos químicos fluorados da teias sabe-se que confere propriedades, tais como repelência da água, resistência à sujidade, resistência a gordura e semelhantes. 3
·>' % > O tratamento de um tecido com produtos químicos fluorados e com silicone da técnica anterior pode proteger apenas o lado do tecido sobre o qual são colocados. Estes tratamentos alteram significativamente a sensação manual ou táctil do lado tratado. Os revestimentos de silicone de tecidos da técnica anterior tipicamente degradam o acabamento táctil ou manual do tecido e originam no lado revestido do tecido um acabamento semelhante a borracha que não é atraente para muitos usos de tecidos, especialmente peças de vestuário. US-A- 4 454 191 descreve um tecido impermeável e condutor da humidade revestido com um polímero hidrófilo. O polímero é uma espuma comprimida de uma resina acrílica modificada com cloreto de polivmilo ou poliuretano e serve como uma espécie de “esponja”, absorvendo o excesso de vapor de humidade. Outros revestimentos poliméricos microporosos foram utilizados em tentativas da técnica anterior para produzir um vestuário respirável, embora impermeável a água.
Na técnica anterior, são divulgadas várias composições de poliorganossiloxano para fazer revestimentos que conferem repelência à água aos tecidos. E considerado como típico destas divulgações o processo descrito em US-A-4 370 365 que descreve um agente repelente da água que compreende, além de um organo-hidrogenopolissiloxano, ou um organopolissiloxano ou uma combinação de organopolissiloxanos lineares que contêm grupos alceno e um organopolissiloxano resinoso que contém unidades de siloxano tetrafimcionais e monoftincionais. A mistura resultante é catalisada para fazer presa e dispersa numa emulsão aquosa. O tecido é mergulhado na emulsão e aquecido. O produto resultante diz-se ter um bom “toque” e possuir impermeabilidade à água. 4 4 \
Este tipo de tratamento é para tomar tecidos repelentes da água sem afectar a sua “sensação” é comum e bem conhecido na técnica. No entanto, não se mostrou que os poliorganossiloxanos tenham sido revestidos sobre tecidos de tal forma que se atinjam tanto elevados níveis de resistência à água pelas fibras/fílamentos e elevados níveis de permeabilidade a vapor de água. Como utilizada na presente memória descritiva, a expressão “elevados níveis de permeabilidade a vapor de água” refere-se a um valor de pelo menos cerca de 500 g/m2/dia, medido de acordo com ASTM E96-80B. Também, como utilizada na presente memória descritiva, a expressão “alto nível de impermeabilidade à água” é definida pelas metodologias de ensaio selectivas discutidas mais adiante nesta descrição. Estas metodologias particularmente referem-se a resistência à água de tecidos e às suas fibras de componentes.
Teias porosas foram também revestidas superficialmente em, por exemplo, US-A-(s) 4 478 895; 4 112 179; 4 297 265; 2 893 962; 4 504 549; 3 360 394; 4 293 611; 4 472 470; e 4 666 765. Estes revestimentos superficiais conferem várias características à superfície de uma teia mas não impregna substancialmente as fibras da teia. Estes revestimentos ficam sobre a superfície e não proporcionam uma película sobre as fibras internas individuais e/ou feixes de fios da teia. Além disso, esses revestimentos sobre a superfície da teia tendem a ser removidos rapidamente por lavagem.
Os tratamentos de teias da técnica anterior por saturação ou impregnação também sofrem de limitações. A saturação, tal como é realizada por imersão em banho para almofadas ou semelhante, é capaz de produzir concentrações variadas de um dado produto químico saturante. 5
Para tratar uma teia flexível por saturação ou impregnação pesada com um material polimérico, tal como resina de silicone, a técnica anterior sugeriu a imersão da teia flexível ou do tecido num banho para almofadas ou semelhante, usando uma resina de silicone líquida de pequena viscosidade de modo que o líquido de pequena viscosidade pode escoar-se facilmente para dentro e aí ser absorvido ou adsorvido. O produto tratado com resina de silicone é tipicamente uma teia ou um tecido revestido de borracha que é muito fortemente impregnado com silicone. Uma teia tratada dessa forma é substancialmente isenta das suas propriedades tácteis e visuais e, em vez disso, tem as propriedades de borracha características de um polímero de silicone endurecido. US-A-2 673 823 refere como se impregna um polímero nos interstícios de um tecido e assim se enchem completamente os interstícios. Esta patente não proporciona controlo da saturação do tecido. Refere apenas a saturação completa dos interstícios do tecido. A aplicação de acordo com a técnica anterior de composições líquidas ou com a forma de pasta a tecidos com a finalidade de saturação e/ou impregnação efectua-se tipicamente por um processo de imersão. Particularmente para teias flexíveis, incluindo tecido, uma aplicação por imersão de uma composição líquida ou com a forma de pasta à teia consegue-se, por exemplo, pelo assim chamado processo de almofadagem em que um material de tecido é passado primeiramente através de um banho e subsequentemente através de rolos de espremer pelo processo algumas vezes chamado almofadagem por imersão simples, aperto simples. Como variante, por exemplo, o tecido pode ser feito passar entre rolos de espremer, o inferior dos quais transporta a composição líquida ou de pasta num processo muitas vezes chamado almofadagem de imersão dupla ou de aperto duplo. O tratamento da técnica anterior de teias que força uma composição para os espaços da teia enquanto mantém alguma possibilidade de respiração tem-se baseado na utilização de composições de pequena viscosidade ou solventes para ajudar na passagem da composição. US-A-3 594 213 descreve um processo para impregnar ou revestir tecidos com composições liquefeitas para criar um tecido respirável. Esta patente não aplica energia à composição para a liquefazer enquanto a força para dentro dos espaços da teia. A composição é substancialmente liquefeita antes da colocação sobre e dentro da teia. US-A-4 588 614 descreve um método para incorporar um agente activo num substrato poroso. Esta patente utiliza um solvente auxiliar a incorporação de um agente activo num substrato poroso. O agente activo é um agente não curável visco que a adição de calor auxilia a redução da viscosidade.
Uma composição de resina de silicone da técnica anterior é descrita por US-A-(s) 4 472 470 e 4 500 584 e inclui um polissiloxano terminado por vinilo, tipicamente um que tenha uma viscosidade de até cerca de 2 000 000 mPas (centipoise) a 25°C, e um polímero de organossiloxano resinoso. A composição inclui ainda um catalisador de platina e um agente de reticulação de organo--hidrogenpolissiloxano e é tipicamente líquida. Essa composição é endurecível a temperaturas compreendidas desde a temperatura ambiente até 100°C ou superior, dependendo de variáveis como a quantidade de catalisador de platina presente na composição e o tempo e a temperatura permitida para endurecer.
Essas composições podem adicionalmente incluir cargas incluindo cargas inorgânicas fmamente divididas. As composições de resina de silicone que são isentas de quaisquer cargas são geralmente transparentes ou translúcidas, enquanto as composições de resina de silicone que contêm cargas são translúcidas ou opacas dependendo da carga particular empregada. Composições de resma endurecidas são variadamente mais resinosas, ou duras, dependendo de variáveis como a proporção de copolímero resinoso para polissiloxano terminado por vinilo, a viscosidade do polissiloxano e semelhantes. O endurecimento (incluindo a polimerização e a reticulação controlada) pode compreender as mesmas reacções. No entanto, nas técnicas de acabamento do tecidos, esses termos podem ser utilizados para identificar diferentes fenómenos. Assim, endurecimento controlável e controlado que é referido na técnica anterior, pode não ser o mesmo que o controlo da reticulação. Nas técnicas de acabamento de tecido, o endurecimento é um processo por meio do qual resinas ou plásticos fazem presa em ou sobre materiais têxteis, usualmente por aquecimento. A reticulação controlada pode ser considerada como uma reacção química separada do endurecimento nas técnicas de acabamento de tecido. Pode ocorrer reticulação controlada em substâncias que estão já endurecidas. A reticulação controlada pode estabilizar fibras, tais como fibras celulósicas por meio da reacção química com certos compostos que lhe são aplicados. A reticulação controlada pode melhorar factores mecânicos tais como a formação de rugas e pode melhorar significativamente e controlar o toque e o drapejar da teia. A polimerização pode referir-se à formação de polímero ou ao crescimento de polímero.
Tecidos da técnica anterior que exibem propriedades funcionais tais como actividade antimicrobiana, repelência do sangue, condutibilidade eléctrica, resistência ao fogo e semelhantes, baseiam-se em revestimentos superficiais ou camadas de materiais para atingir o resultado desejado. As referências da técnica anterior descrevem artigos que têm comportamento aperfeiçoado e propriedades funcionais à custa do conforto e da respirabilidade. Maior conforto sacrifica a máxima funcionalidade e maior funcionalidade sacrifica conforto. US-A-(s) 4 872 220; 5 024 594; 5 180 585; 5 335 372; e 5 391 423 descrevem artigos que utilizam camadas de tecidos e/ou polímeros para proteger contra sangue, micróbios e vírus de penetrarem através dos tecidos. US-A-4 991 232 descreve um vestuário médico que compreende uma pluralidade de lonas para evitar que o sangue penetre através do vestuário.
Outros artigos da técnica anterior criam “zonas” por cima de uma superfície da película fina para conferir propriedades funcionais específicas. Por exemplo, US-A-5 110 683 compreende uma zona semi-metálica e uma zona electricamente isoladora sobrepostas uma sobre a outra. US-A-5 085 939 descreve uma teia de polímero revestida com uma película fina compreendendo um dispositivo electrónico de película fina sobre a superfície da película fina. US-A-4 961 985 descreve um revestimento com propriedades funcionais específicas ligadas ao revestimento. A partir de WO 89/08553 conhecem-se teias porosas flexíveis tratadas com composição polimérica de silicone. As fibras associadas tendo interstícios entre elas são encapsuladas com polímero de silicone. No entanto pelo menos alguns, preferivelmente todos os interstícios estão ainda abertos. O polímero de silicone fica posicionado na maior parte das vezes sobre porções da superfície das fibras da teia. WO 96/30432, que é um documento sob Art.54(3) EPC, refere-se à colocação controlada de uma composição polimérica numa teia porosa. A teia tem algumas das suas fibras ou elementos estruturais encapsulados pela composição polimérica enquanto pelo menos alguns dos espaços intersticiais da teia são abertos e têm uma camada interna da composição de polímero que se prolonga através da teia numa direcção geralmente distanciada de, pelo menos, uma das suas superfícies maiores. É o objectivo da invenção proporcionar artigos porosos que têm comportamento e propriedades funcionais aperfeiçoados enquanto mantêm a respirabilidade e toque.
Este objectivo é atingido por um artigo poroso que compreende: uma teia porosa que tem uma pluralidade de fibras ou filamentos com interstícios entre eles; e material pelo menos parcialmente curado resultante de uma composição polimérica tixotrópica, com possibilidade de ficar mais fluida por acção de corte, curável que forma uma fina película que encapsula substancialmente a maior das fibras ou dos filamentos deixando pelo menos alguns dos interstícios abertos e uma camada interna distanciada da superfície exterior da teia, que é substancialmente continuamente cheia pela combinação da composição polimérica nela colocada e as fibras e filamentos da teia na região da camada interna e em que pelo menos um agente modificador/aditivo que é pelo menos um composto escolhido de entre (i) modificador que tem sítios activos, (11) modificador que é um composto biologicamente activo, (iii) aditivo que facilita a libertação controlada de agentes a partir do substrato tratado, (iv) aditivo que promove a adesão entre os materiais de tratamento e o substrato, (v) aditivo que forma hidrogel e é selectivamente posicionado substancialmente sobre ou dentro da película de encapsulagem e/ou substancialmente sobre ou dentro da camada contínua interna.
Preferivelmente, o referido modificador (1) que tem sítios reactivos é escolhido de poliuretano, resinas fenólicas, resinas de poliureia, poliolefinas, poliamidas, polissiloxanos, polissulfúretos, ésteres de polivinilo ou resinas de poliacetal.
Preferivelmente o referido modificador (ii) é uma enzima, anticorpo, antigene e o aditivo (iii) é um sal higroscópico solúvel em água, e o aditivo (v) é escolhido de ácidos poliacrílicos, sal de sódio de carboximetilcelulose, álcool polivinílico, polivinilpirrolidona, gelatina, caraginano e outros polissacáridos, ácido hidroxietilenometacrílico (HEMA).
Numa forma de realização específica da invenção, o material pelo menos parcialmente curado que contém um ou mais aditivos escolhidos de biocidas, agentes terapêuticos, agentes adesivos, agentes de processamento, agentes de controlo da humidade, repelentes da água, agentes de permuta de iões, agentes reflectores da luz, corantes e pigmentos, agentes resistentes a míldio, agentes condutores, proteínas, agentes de alteração do toque, repelentes do sangue, agentes que provocam a flexibilidade, agentes que provocam a fixidez à luz, agentes resistentes à formação de bolores, agentes resistentes a manchas, agentes resistentes à gordura, agentes de absorção dos ultravioletas, cargas, agentes de nivelamento, agentes condutores eléctricos, agentes condutores térmicos, agentes de retardamento da propagação das chamas, agentes antiestáticos, matéria em partículas submicrónicas, agentes de blindagem electromagnéticos ou agentes de blindagem de rádio frequências. O processo proporciona a colocação controlada de agentes de modificação por meio da manipulação de propriedades químicas e físicas inerentes nos modificadores e a viscosidade controlada pela energia e a colocação modificada pela reologia da composição polimérica. Isto realiza-se 1) pré-tratando opcionalmente uma teia com um ou mais agentes modificadores por meio dos processos de saturação conhecidos da técnica, 2) misturando opcionalmente um ou mais agentes modificadores com uma composição polimérica, 3) aplicando a composição polimérica opcionalmente misturada numa superfície da teia, 4) tomando a composição mais fluida por esforço de corte e colocando-a na teia, 5) aplicando opcionalmente um ou mais agentes modificadores na superfície da teia tratada e forçando o modificador ou os modificadores a penetrarem dentro da teia e na composição polimérica, e 6) endurecendo a composição polimérica.
Os aditivos e/ou os modificadores podem ser misturados na composição polimérica antes, durante ou depois da aplicação da composição numa teia porosa. Para aplicar um ou mais aditivos depois de a composição polimérica ser aplicada, os aditivos são espalhados antes do endurecimento. A aplicação de pressão provoca a impregnação dos aditivos pelas superfícies superior ou inferior da teia e para dentro da composição polimérica no interior da teia. A composição polimérica que contém um ou mais aditivos ou modificadores (i), (ii), (íii), (iv) e (v) é aplicada na superfície da teia. Depois de o polímero ser aplicado na superfície da teia, a composição polimérica é preferivelmente imediatamente tomada mais fluida por esforço de corte para controlável e significativamente reduzir a sua viscosidade e colocá-la em sítios escolhidos dentro da teia. Para ajudar neste processo, a teia é preferivelmente distorcida, tipicamente por esticamento na localização da fluidização por acção do corte. Esta distorção facilita a entrada da composição polimérica para dentro da teia criando um aumento da fluidez por acção de esforço de corte duplo ou dual.
As principais fontes de energia utilizadas para orientar os aditivos são fontes químicas, mecânicas e de radiação. As fontes químicas para orientar aditivos incluem mas não se limitam a forças intermoleculares tais como forças iónicas, forças de van der Waals, forças de ligação ponte de hidrogénio, forças de atracção polares, forças electrostáticas e semelhantes. As fontes mecânicas referem-se ao aumento de fluidez por esforço de corte que ocorre numa ou mais lâminas e a aplicação sob pressão de modificadores nos rolos de aperto de saída. Quando os polímeros atingem viscosidades extremamente baixas através da passagem por baixo de uma ou mais lâminas, a energia de corte causa que os aditivos ou modificadores, compreendendo ou partículas ou material de peso molecular diferente, se separem e migrem para a superfície do polímero. As fontes de radiação incluem processos para endurecer a composição polimérica. Preferivelmente utiliza-se uma estufa para endurecer a composição polimérica. A colocação controlada da composição polimérica e de um ou mais modificadores dentro de uma teia pode realizar-se por uma forma de realização básica de uma máquina de acordo com a presente invenção que é tão simples como um aplicador para aplicar polímero viscoso a uma superfície da teia, um par de dispositivos para aplicar tensão a uma secção da teia e uma lâmina forçada de encontro à teia na secção sob tensão. A teia é puxada sob tensão para além da lâmina ou, como variante, a lâmina move-se relativamente à teia e as forças originadas pela lâmina provocam que a composição polimérica se escoe para a matriz tridimensional da teia e controlavelmente seja extraída para fora da teia deixando um ou mais agentes modificadores orientados sobre ou dentro de uma fina película de polímero que encapsula as fibras escolhidas, ou sobre ou dentro de uma camada interna de polímero ou sobre uma ou ambas as superfícies da teia ou uma sua combinação. Em seguida, a tensão existente na teia é preferivelmente libertada e a teia é endurecida. A presente invenção proporciona teias, fibras e tecidos que têm certas propriedades físicas e funcionais desejáveis combinando a utilização de fibras e filamentos encapsulados e um revestimento interno com um tamanho dos poros de maneira a ser respirável ou controlado com um ou mais agentes modificadores descrito por esta invenção e uma modificação química controlada da superfície. Essas teias, fibras e tecidos podem ser utilizados para preparar uma larga variedade de produtos incluindo, mas não se limitando a carpetes, vestuário especializado, vestuário profissional, superfícies bio-concebidas para aplicações de diagnóstico, produtos de incontinência, produtos médicos, vestuário e artigos de tapeçaria. Por utilização da presente invenção, é possível fabricar teias, fibras e tecidos com uma larga variedade de características físicas e funcionais pretendidas. A química superficial é controlada utilizando tensão da teia suficiente e energia da lâmina frontal para desalojar os produtos químicos fluorados ou outros agentes modificadores da teia que é então feita orientar para a superfície e/ou florescer. As teias ou os tecidos podem compreender fibras sob a forma de monofilamentos, fios, fibras ou semelhantes. As teias ou os tecidos podem também ser formados de uma matriz que tem células abertas ou poros. As teias ou os tecidos podem ser um tecido que é urdido ou não urdido com fibras que podem ser de qualquer composição pretendida. As teias ou os tecidos são geralmente tensionáveis, mas não são demasiadamente fracos ou elastoméricos para serem processados de acordo com as indicações da presente invenção.
As teias tratadas por estes métodos podem conter um ou mais agentes modificadores e um polímero ou copolímero endurecível ou semiendurecível que pode conter monómeros que estão presentes como uma película, revestimento ou camada dentro de uma teia que envolve ou encapsula pelo menos uma parte das fibras ou das paredes das células ou dos poros da teia. A camada interna é uma região geralmente distanciada das superfícies exteriores da teia que é substancialmente cheia continuamente pela combinação dos polímeros controlavelmente colocados nelas e as fibras e filamentos da teia nesta região. Os interstícios ou células abertas na região da camada interna são também substancialmente cheios. As superfícies exteriores da teia são substancialmente isentos de quaisquer depósitos de polímeros diferentes dessa fina película de encapsulagem das fibras e filamentos superficiais. No entanto, a teia permanece respirável, resistente à água ou impermeável e exibe a funcionalidade do agente modificador incorporado na teia e/ou na composição polimérica. Por exemplo, uma teia que incorpora um produto sintético de proteína semelhante a seda como o agente modificador exibe a funcionalidade de um “toque sedoso”. A espessura da camada interna é geralmente compreendida na gama de 0,01 a 50 μιη. A um nível microscópico, uma teia tratada de acordo com a presente invenção, por exemplo, um tecido, pode ser considerado como uma estrutura complexa mas geralmente a camada interna é discemível sob exame microscópico como se mostra nas fotografias com microscópio electrónico de varrimento em anexo e que são discutidas mais adiante.
Dependendo das condições utilizadas para a produzir, uma teia produzida de acordo com a presente invenção pode característica e preferivelmente apresentar um toque macio e flexibilidade que é comparável ao toque e à flexibilidade da teia não tratada. Nalguns casos, a diferença entre o toque e a sensação de teias tratadas e não tratadas pode não ser perceptível mas pode ser concebida de maneira a ser alterada através da reticulação controlada do polímero. Isto é particularmente surpreendente tendo em vista a quantidade substancial de polímero que é adicionado à teia. Uma teia tratada tem uma respirabilidade que, de acordo com a presente preferência, se pode aproximar em elevada percentagem da teia não tratada, não obstante a relativamente grande quantidade de polímero presente.
Uma composição polimérica que tenha uma viscosidade inicial da gama maior do que 1 000 mPas (centipoise) mas menor do que 2 000 000 mPas (centipoise) é preferivelmente utilizada para produzir as teias tratadas. Caso assim se pretenda, podem misturar-se aditivos e/ou agentes modificadores com essa composição para ajustar e melhorar as propriedades dessa composição ou teia, tal como viscosidade e/ou reologia, combustibilidade, reflectividade, flexibilidade, condutividade, fixidez à luz, resistência a míldio, resistência à putrefacção, resistência a manchas, resistência a gordura e semelhantes. Em geral, uma teia tratada de acordo com esta invenção possui uma durabilidade melhorada. Estes aditivos são geralmente controlados pela composição polimérica cuja fluidez aumenta por acção de tensão de corte concebida e o método e o dispositivo desta invenção para ser orientado e superfície exposta para a superfície da película fina das fibras encapsuladas ou uma ou ambas as superfícies da camada interna, ou uma ou ambas as superfícies da teia ou qualquer combinação entre elas.
Uma teia pode preservar em grande parte, ou mesmo substancialmente toda a sensação de toque original mesmo depois de um extenso período de uso, enquanto demonstra excelente resistência à abrasão. Em contraste, uma teia não tratada tipicamente perde o seu toque manual ou original e apresenta resistência à abrasão reduzida depois de um extenso período de utilização. Isto consegue-se pela formação de uma camada interna que evita que sejam expostas novas superfícies da fibra, minimizando dessa forma a quantidade de superfícies não tratadas que se degradam muito mais rapidamente do que as fibras tratadas. A teia tratada pode sofrer um grande número de lavagens à maquina com detergente sem experimentar mudança ou deterioração apreciável ou significativa. A composição de matriz polimérica prolonga a utilização e a duração em serviço de uma teia, geralmente pelo menos de uma ordem de grandeza, dependendo de factores tais como o tipo da teia, a extensão e o tipo de tratamento pelo processo de acordo com a presente invenção e semelhantes.
Opcionalmente, e como se indica antes, agentes ou aditivos transportados pela composição polimérica para uma teia podem ser estavelmente fixados e selectivamente colocados na teia como polímero endurecido. Por exemplo, agentes tais como agentes absorventes da luz ultravioleta, agentes de embaciamento, agentes reforçadores de reflectividade, agentes antimicrobianos, proteínas, anticorpos, drogas farmacêuticas, materiais de promoção do crescimento de células, agentes resistentes às chamas, absorventes do calor, agentes antiestáticos, microesferas contendo agentes químicos que se libertam com o tempo e semelhantes são desejavelmente localizados substancialmente sobre as superfícies das fibras da teia. Quando estes agentes são incorporados na película de polímero circundante, parece 17 .....y ... .iV" <, que eles são repetidos onde são depositados. Uma preferência presente para as teias resistentes aos ultravioletas na prática da presente invenção é utilizar uma composição polimérica de silicone que contém uma benzofenona. Várias outras propriedades características, formas de realização e semelhantes que são associadas com a presente invenção tomar-se-ão evidentes e melhor compreendidas pelos especialistas na matéria por meio da presente descrição considerada em conjunto com os desenhos em anexo em que se ilustram formas de realização da invenção presentemente preferidas, a título de exemplo. Deve expressamente compreender-se, no entanto, que os desenhos e as partes desta memória descritiva associadas e que as acompanham são proporcionadas para finalidades de iustração e descrição apenas e não se pretende que sejam limitações da invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um gráfico que representa o comportamento reológico dos polímeros utilizados na prática da presente invenção. A Figura 2 é um diagrama de vectores esquemático que ilustra as forças da tensão superficial. A Figura 3 é um gráfico que relaciona o ângulo de contacto sobre uma superfície sólida lisa. A Figura 4 ilustra diagramaticamente uma forma de realização de uma lâmina apropriada para utilização num dispositivo usado na prática da presente invenção. A Figura 5 ilustra diagramaticamente uma forma de realização presentemente preferida de um dispositivo apropriado para utilização na prática da presente invenção.
As Figuras 6a a 6g são fotomicrografias de microscopia electrónica de varrimento (SEM) e análises elementares que representam vários resultados em tecidos, fibras e filamentos dos ensaios de avaliação de retrodifusão.
DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS
De acordo com a presente invenção, proporcionam-se artigos porosos que compreendem uma teia porosa que tem um material tixotrópico endurecível e um ou mais agentes de modificação nela colocados.
De acordo com um aspecto particular da presente invenção, o material endurecível tixotrópico e os modificadores formam uma camada contínua interna situada entre as superfícies superior e inferior da teia porosa. De acordo com outro aspecto da presente invenção, o material endurecível tixotrópico e os agentes modificadores encapsulam substancialmente as fibras da teia do tecido. De acordo ainda com outro aspecto da invenção, o agente modificador é selectivamente posicionado no interior da teia. Em cada caso, o agente modificador ou os agentes modificadores podem ser concentrados na posição escolhida.
De acordo com um aspecto específico particular da invenção, o agente modificador é selectivamente posicionado substancialmente sobre ou dentro do material de encapsulagem, ou substancialmente sobre ou dentro da camada contínua interna, ou substancialmente sobre ou dentro de uma ou mais superfícies da teia.
De acordo com um aspecto preferido desta forma de realização, aplica-se suficiente energia para posicionar selectivamente o agente de modificação substancialmente sobre ou dentro da fina película que encapsula as fibras da teia ou substancialmente sobre ou dentro da camada interna contínua ou alguma combinação das hipóteses anteriores.
Outras variáveis que afectam o produto acabado mas não estão directamente relacionadas com os processos e o dispositivo incluem, sem limitação, a mistura polimérica, a viscosidade inicial da composição polimérica, os aceleradores adicionados à composição polimérica, os aditivos adicionados à composição polimérica o tipo de teia utilizada, a temperatura ambiente, a humidade, contaminantes em suspensão no ar, cotão existente na teia, pré-tratamento da teia, temperatura por baixo da superfície da teia, teor de humidade da teia e semelhantes.
Com respeito às lâminas, as arestas anteriores da lâmina e as arestas posteriores e o acabamento das superfícies que se tem de realizar nestas arestas são importantes. Uma superfície dura lisa de ambas as faces da lâmina e das arestas é desejável para aplicar tensão de corte para tomar fluido o polímero e conservá-lo em escoamento e para maximizar a fricção ou criar selectivamente forças de corte entre a teia, o polímero e a lâminas ou as lâminas. Para algumas aplicações, as lâminas devem preferivelmente manter-se rígidas em todas as dimensões e ter uma ressonância mínima a fim de conseguir um tratamento uniforme da teia. O dispositivo utilizado para orientar um ou mais agentes modificadores sobre e dentro de uma teia tem elementos para fazer rodar o ângulo de cada teia +90° a partir da vertical. A fim de variar as forças de corte e de colocação da lâmina de encontro à teia, polímero e aditivos, proporcionam-se elementos de ajustamento para deslocar a lâmina verticalmente para cima e para baixo e mover a lâmina para diante ou para trás horizontalmente. Todos os três eixos são importantes para criar o controlo desejado que faz com que os aditivos e/ou os agentes de modificação se orientem sobre e dentro de (a) a fina película de encapsulagem individual de fibras e filamentos (b) a colocação controlada do revestimento interno, (c) uma ou mais superfícies da teia ou (d) alguma combinação dos anteriores. A colocação lateral de cada lâmina em relação à outra é também importante e proporcionam-se dispositivos para permitir o movimento lateral de cada lâmina em direcção umas das outras e em afastamento umas das outras. A colocação lateral de cada lâmina controla a microtensão e a vibração elástica da teia entre o rolo anterior e a lâmina, controlando dessa forma a teia depois da saída imediata da teia da lâmina e controlando o Efeito Coanda, como se descreve em US-A-4 539 930, de modo que se verifica a colocação controlada da camada interna.
Mudando a tensão da teia, obtém-se como resultado modificações intemamente na teia tais como a posição da camada interna da teia, assim como a proporção da encapsulagem das fibras e a espessura da película que encapsula as fibras ou os filamentos individuais. A tensão provoca a distorção da teia. A distorção facilita a entrada da composição polimérica para dentro da teia criando um aumento da fluidez por tensão de corte dupla ou duplicada. No caso da teia, isso é produzido pela combinação da condição da aresta da lâmina, o polímero sujeito a aumento da fluidez por acção de corte projectada, a velocidade da teia e o subsequente reposicionamento das fibras e dos filamentos depois da sua imediata passagem por baixo da aresta da lâmina.
Na aresta anterior da lâmina, a teia é esticada longitudinalmente e o polímero é simultânea e dinamicamente tomado mais fluido por tensão de corte, colocado na teia e extraído parcialmente da teia, deixando dessa maneira fibras e filamentos encapsulados e/ou uma camada interna. Quando a teia passa pela aresta anterior da lâmina, as forças elásticas de recuperação da teia combinadas com a relaxação ou a recuperação elástica das fibras e dos filamentos causa a encapsulagem das fibras e a modificação química da superfície (ou reforço). Acredita-se que isto ocorre por rebentamento com separação das fibras e filamentos individuais. As fibras e os filamentos ou puxam o polímero a partir dos espaços intersticiais ou a reologia do polímero faz atraí-lo para as fibras e filamentos ou alguma combinação dos dois processos. O resultado final é que o polímero nos espaços intersticiais move-se para as fibras e os filamentos quando eles se movem ou fecham separadamente, criando dessa forma fibras e filamentos encapsulados. Aditivos e/ou agentes modificadores opcionalmente misturados na composição do polímero ficam fisicamente posicionados dentro da teia e dentro do polímero na aresta anterior da lâmina. Na superfície inferior da lâmina, a espessura, a profundidade e a colocação controlada da camada interna são determinadas. Uma lâmina mais larga resulta numa camada interna mais espessa do polímero. Além disso, a dinâmica de esticamento e relaxação das fibras proporcionam uma distribuição uniforme da energia necessária para a encapsulagem da película fina da composição polimérica por cima das fibras. A passagem da teia tratada através dos rolos de aperto de saída empurra as fibras ou os elementos estruturais da teia conjuntamente. Precisamente antes de a teia tratada passar através dos rolos de aperto de saída, um ou mais agentes modificadores podem ser topicamente aplicados à teia, forçando dessa forma o modificador ou os modificadores sobre e dentro de uma ou mais superfícies da teia. O agente modificador pode aderir à teia e/ou e à composição polimérica presente na teia. Preferivelmente o agente modificador ou os agentes modificadores aderem à composição polimérica (que encapsula as fibras ou os filamentos individuais, que forma uma camada intema que enche os espaços intersticiais da teia ou que produz alguma combinação destes processos). A dureza e o material dos rolos de aperto de saída afectam a teia acabada. Os rolos de aperto de saída podiam ser ou dois rolos de borracha ou dois rolos de aço ou um rolo de aço e um rolo de borracha e os rolos de borracha podiam ser de diferentes durezas. Além disso, a variação da dureza de um ou de ambos os rolos de aperto alteram a área ou a impressão de contacto entre os rolos de aperto e a teia quando a teia passa entre eles. Com um rolo mais macio há uma maior área de contacto e a teia é capaz de reter a colocação controlada de aditivos e/ou modificadores para a orientar sobre ou dentro da: (a) fina película de encapsulagem das fibras e filamentos individuais, (b) com a colocação controlada do revestimento interno, (c) uma ou ambas as superfícies da teia ou (d) alguma combinação dos processos anteriores. Com um rolo mais duro, há uma menor área de contacto que é apropriada para teias mais pesadas.
Variáveis controláveis adicionais incluem os vários controlos de cada lâmina, o durómetro dos rolos de aperto, o efeito de libertação do aperto, as características da superfície de aperto, o guiamento e o pré-tratamento do substrato. Algumas variáveis controláveis são: 1) tensão da teia, 2) ângulo de entrada do tecido na lâmina, 3) ângulo da lâmina em relação à posição horizontal, 3) pressão da lâmina de encontro ao tecido (altura da lâmina), 5) ângulo de saída do tecido da lâmina, 6) velocidade da teia, 7) número de lâminas, 8) reologia e viscosidade inicial dos polímeros, 9) pressão de aperto, 10) pressão de aperto de entrada 11) suportes adicionais do aperto que dividem a zona de tensão em áreas de tensão múltiplas com lâminas numa ou mais das áreas de tensão, 12) espessura e forma das lâminas, 13) polímeros e misturas de polímeros, 14) aceleradores e inibidores adicionados aos polímeros, 15) aditivos e/ou modificadores dos polímeros, 16) temperatura da estufa de endurecimento, 17) tempo de permanência na estufa de endurecimento, 18) tipo de substrato, 19) temperatura ambiente do polímero, 20) humidade e semelhantes. O controlo das variáveis referidas antes afecta a orientação e a concentração de aditivos e/ou de modificadores em e dentro de (a) a fina película de encapsulagem das fibras e dos filamentos individuais, (b) camada interna, (c) superfícies da teia ou (d) alguma combinação anterior.
Uma aumento da tensão da teia faz com que menos polímero seja aplicado à teia e também, mais do que é aplicado a ser extraído da teia. A tensão da teia ocorre entre o suporte de puxamento de entrada e o suporte de puxamento de saída (vide Figura 5). A tensão primária é o resultado da diferença de velocidade entre o suporte de puxamento de entrada accionado e o suporte de puxamento de saída accionado por meio do que o suporte de puxamento de saída é accionado a uma velocidade mais rápida do que o suporte de puxamento de entrada. Outros factores que afectam a tensão são (1) o diâmetro do rolo das lâminas, (2) a profundidade vertical da lâmina ou das lâminas, (3) o durómetro do rolo do suporte de puxamento de entrada e do rolo de borracha do suporte de puxamento de saída e (4) o atrito quando a teia passa por baixo da lâmina ou das lâminas. Quanto maior for o diâmetro do rolo das lâminas ou quanto mais alto for posicionado o rolo das lâminas, maior é a tensão da teia. Se a velocidade de accionamento da teia permanecer constante, então aumentando a profundidade da lâmina para dentro da teia cria-se um estado de maior microtensão por baixo da lâmina. Semelhantemente, diminuindo a profundidade para dentro da teia, a microtensão por baixo da lâmina diminui. Quanto menor for o 24 durómetro do suporte do rolo de puxamento de entrada e do rolo de borracha do suporte de puxamento de saída, maior é a impressão ou a área de contacto entre os rolos. Uma impressão maior produz mais atrito superficial, limitando dessa forma o escorregamento da teia e aumentando o potencial para a tensão da teia. De maneira semelhante, o deslizamento da teia pode efectuar-se mudando a textura superficial dos rolos, isto é, um rolo liso permite um maior deslizamento do que uma textura superficial muito contrastante ou áspera. Aumentando o atrito, quando o tecido passa por baixo da lâmina ou das lâminas, também se produz tensão. O atrito é uma função da área da superfície da parte inferior da lâmina ou das lâminas. Aumentando a área da superfície, aumenta o atrito que aumenta a tensão. O ângulo de entrada da teia em contacto com a lâmina ou as lâminas pode variar por meio da altura do rolo das lâminas, do diâmetro do rolo das lâminas, do ângulo das lâminas, da distância entre o rolo ou rolos prévios e lâmina ou lâminas e altura das lâminas. Aumentando a altura do rolo das lâminas e o diâmetro do rolo das lâminas, o ângulo de saída da teia do contacto com a lâmina aumenta. Rodando o ângulo das lâminas no sentido do movimento dos ponteiros do relógio em relação à perpendicular, com a teia a deslocar-se da esquerda para a direita, o ângulo de entrada da teia em contacto com a lâmina ou lâminas aumenta. Semelhantemente, rodando o ângulo da lâmina no sentido contrário ao do movimento dos ponteiros do relógio em relação à perpendicular com a teia a passar da esquerda para a direita, o ângulo de entrada diminui. Diminuindo a distância entre o rolo antes da lâmina e a lâmina, diminui-se o ângulo de contacto. Aumentando a profundidade no sentido inferior da lâmina ou lâminas para dentro da teia diminui-se o ângulo de contacto com a lâmina ou com as lâminas. 25 O ângulo da lâmina ou das lâminas é completamente modificável e completamente rodável até 360°. O eixo de rotação completa proporciona uma oportunidade para aplicar mais do que uma lâmina por eixo de rotação. Portanto, uma segunda lâmina tendo uma espessura diferente chanfro, forma, ressonância, textura ou material pode ser montável. Idealmente, o dispositivo utilizado na prática da presente invenção contém duas ou três lâminas por montagem da lâmina. A altura da lâmina ou a pressão da lâmina aplicada de encontro a uma teia pode ser obtidas por meio do posicionamento vertical da lâmina ou das lâminas na montagem da lâmina. Quanto maior for a profundidade para baixo da lâmina ou lâminas, quanto maior é pressão. A pressão da lâmina de encontro à teia é também realizada por meio da tensão aplicada à teia como se descreveu antes. A mesma linha de componentes que afecta o ângulo de entrada da teia em contacto com a lâmina ou as lâminas, também afecta o ângulo de saída da teia do contacto com a lâmina ou lâminas. Quaisquer alterações da altura vertical, diâmetro ou distância da lâmina do rolo ou rolos das lâminas afectam o ângulo de saída da teia. Se o ângulo da lâmina rodar no sentido do movimento dos ponteiros do relógio como se descreveu antes, o ângulo de entrada aumenta, diminuindo assim o ângulo de saída. A velocidade da teia é proporcional à velocidade variável do motor que acciona a entrada e mantém a folga dos rolos de saída. A velocidade da teia pode afectar a física dos polímeros quando a teia passa por baixo das lâminas. O número de lâminas pode variar, Geralmente, é necessária mais do que uma lâmina. O polímero é pnmeiramente aplicado na teia antes da primeira lâmina mas pode também ser aplicado antes das posições adicionais da lâmina. Em cada lâmina, 26 pode existir uma gota de polímero que roda na interface da lâmina e a teia (ângulo de entrada). Basicamente, um polímero de elevada viscosidade é aplicado e, através do processo de aumento de fluidez por cisalhamento, a viscosidade é fortemente diminuída, permitindo que o polímero entre nos espaços intersticiais da teia. Qualquer lâmina ou lâminas depois da primeira lâmina, serve para controlar posteriormente a reologia do polímero e a sua viscosidade e continuar a colocação controlada do polímero na teia. Isto realiza-se removendo controladamente o excesso de polímero para obter uma distribuição uniforme do polímero em qualquer área ou uma combinação das três áreas de a) a película fina de encapsulagem das fibras e filamentos individuais, b) a colocação controlada da camada interna, e c) a colocação controlada dos aditivos em a) e b). A dinâmica do processo inicial para a reologia e a viscosidade do polímero é concebida e realizada com os atributos necessários para atingir a orientação dos aditivos e/ou dos agentes de modificação sobre e dentro de (a) a encapsulação das fibras individuais e dos filamentos com a película fina, (b) a colocação controlada da camada interna, e (c) alguma combinação de (a) e (b). Se a viscosidade do polímero for alta, o polímero pode necessitar ser previamente tomado mais fluido. O suporte de puxamento de entrada é um rolo accionado proporcionalmente a uma velocidade pré-determinada menor do que a do suporte de puxamento de saída (vide Figura 5). Os suportes de puxamento de entrada e de saída são ajustáveis desde cerca de 444,8 N (100 libras) de força a 41820 N (5) ou mais N (ton) de força. Os rolos de fundo dos suportes de puxamento de entrada e saída têm possibilidade de microposicionamento para conseguir o ajustamento da folga e o alinhamento. A composição do rolo superior dos suportes de puxamento de entrada e saída é 27 27
Xi escolhida com base no durómetro do uretano ou borracha. O rolo do topo do suporte de puxamento de saída preferivelmente utiliza uma camisa de teflon que não reage com os polímeros utilizados no processo. O rolo inferior do suporte de puxamento de saída é preferivelmente de aço placado com crómio ou muito polido para reduzir a impressão no polímero pré-colocado na teia.
Pode adicionar-se um suporte de folga adicional entre as lâminas para dividir a zona de tensão em múltiplas áreas de tensão com lâminas numa ou mais das áreas com tensão. Isto permite que o operador ajuste a tensão em qualquer lâmina e portanto possa controlar a colocação dos aditivos em ou sobre a teia mediante controlo da colocação da composição polimérica. A espessura e a forma das lâminas têm efeitos substanciais sobre o movimento dos elementos estruturais da teia durante o processamento e, mais importante ainda, as características de escoamento viscoelástico do polímero no controlo de orientação dos aditivos e/ou modificadores sobre e dentro da (a) fina película de encapsulagem das fibras e filamentos individuais, (b) a colocação controlada da camada interna, (c) uma ou duas superfícies da teia ou (d) qualquer sua combinação. 0 chanfro da lâmina pode afectar o ângulo de entrada da teia e efectuar o carácter aguçado da aresta da frente da lâmina. Uma aresta da frente mais aguda tem uma maior capacidade para empurrar a teia ou os elementos estruturais da teia longitudmalmente e transversalmente, aumentando o tamanho dos espaços intersticiais. Quando a teia passa em frente da aresta da frente da lâmina, os espaços intersticiais fecham-se para trás ou contraem-se até ao seu tamanho original. A viscosidade do polímero é reduzida e o polímero é colocado na teia na aresta anterior da lâmina. A espessura e a forma da lâmina afectam os polímeros e os seus aditivos escolhidos e a respectiva colocação. Preferivelmente, a combinação da condição da aresta anterior e as duas superfícies (a anterior e do fundo) que se encontram na aresta principal são RMS 8 ou melhor no afíamento e/ou polimento. Isso cria uma aresta anterior precisa; quanto mais precisa for a aresta anterior, maior é o controlo da fluidez provocada por cisalhamento. Há um certo número de pré-qualificadores ou atributos projectados de polímeros que melhoram o controlo do escoamento e a orientação e a concentração de aditivos e/ou modificadores sobre o e dentro do (a) fino filme de encapsulagem das fibras e filamentos individuais, (b) o revestimento interno, (c) superfícies da teia, ou (d) alguma sua combinação. Polímeros de mistura é uma maneira de conseguir as características ideias de escoamento e de colocação. Um exemplo de um polímero misturado consiste num polímero, escolhido pelas suas propriedades físicas, que é misturado com outro polímero que é escolhido pelas suas propriedades de alteração da viscosidade. Fizeram-se muitos ensaios usando diferentes misturas de polímeros. As misturas de polímeros variam por adesão tanto química como física, durabilidade, tempo de demora de presa requerido, temperatura de endurecimento requerida, flexibilidade, percentagem de adição requerida, requisitos de propriedades do comportamento e aspectos técnicos.
Aceleradores e inibidores que são adicionados aos polímeros, geralmente produzem três efeitos. Um acelerador ou inibidor ilustrativo é um catalisador de platina, que é um reforçador do endurecimento ou de reticulação. O pnmeiro efeito que ele produz é controlar o tempo e a temperatura da teia quando ela endurece. Um reforçador de endurecimento ou de reticulação controlada pode significativamente ajudar a controlar o efeito de coaguladora e a sensação manual da teia. O segundo 29 y v ,·<' 2 ds'' d*··' efeito é alterar o endurecimento para permitir que a teia atinja o endurecimento parcial e continue a endurecer depois de sair de uma zona quente inicial. Este segundo efeito também ajuda a reter a drapejabilidade e a sensação da teia na mão. O terceiro efeito de inibidores é conseguir um semiendurecimento para o posterior prosseguimento do endurecimento.
Aditivos que são adicionados aos polímeros controlam significativamente a química superficial. As características da química superficial são controladas incluindo aditivos que têm capacidades tanto reactivas como bio-interactivas. O processo e a instalação desta invenção podem controlar a colocação e a localização dos aditivos sobre a superfície da fina película que encapsula as fibras, em qualquer ou em ambas as superfícies da camada interna, sobre ou uma ou ambas as superfícies da teia, ou qualquer combinação das acções anteriores. A temperatura de endurecimento em estufa e a fonte e o tipo de energia de endurecimento são controlados por um certo número de razões. A temperatura da estufa de endurecimento é controlada para conseguir o estado reticulado pretendido; ou parcial ou completamente. A fonte e o tipo de energia podem também afectar a colocação do polímero e aditivos. Por exemplo, usando um elevado grau de infravermelho específico e alguma energia térmica de convecção para o endurecimento, alguns aditivos podem ser levados a migrar e/ou sair através das superfícies do polímero. A temperatura da estufa de endurecimento é termostaticamente controlado para uma temperatura pré-determinada para a teia e os polímeros utilizados. Períodos de funcionamento da máquina com novas teias são primeiramente ensaiados com puxamento manual para determinar a adesão, temperatura de endurecimento, potenciais dos valores de desempenho, a drapejabilidade, estética, etc. O efeito sobre a teia depende da temperatura da estufa, do tempo de permanência e da velocidade de endurecimento do polímero. As teias podem dilatar--se ligeiramente por acção do calor. O tempo de permanência na estufa de endurecimento é a duração do intervalo de tempo da teia na estufa. O tempo de demora na estufa de endurecimento é determinado pela velocidade do transportador da estufa e do comprimento físico da estufa. Se o tempo de permanência e a temperatura para uma teia particular forem iguais ao máximo, então a velocidade do transportador da estufa poderá ditar a velocidade de toda a linha do processo ou o comprimento da estufa terá de ser prolongado para aumentar o tempo de demora para garantir o endurecimento final apropriado da teia. A construção física e a química da teia é crítica. A proporção de controlo sobre a reologia do polímero e a tensão sobre a teia dependem da construção física e da química da teia e da química da composição ou composições aplicadas à teia. A teia escolhida para utilização na prática da presente invenção deve ter características físicas que são compatíveis com as características de escoamento do polímero para garantir os resultados pretendidos. A temperatura do ambiente do polímero refere-se ao início ou ao primeiro ponto de estágio para controlar a viscosidade e a reologia. O início do processo pode controlar a temperatura ambiente do polímero por meio da temperatura controlada de saída do polímero e das temperaturas controladas das lâminas. A humidade pode por vezes inibir ou acelerar o endurecimento do polímero. Portanto, a humidade deve ser monitorizada e, nalgumas condições, controlada. 31 y \
Tendo em vista o facto de que entre as estações de aumento da fluidez por cisalhamento e a estufa, a composição do polímero pode começar a fazer presa ou a endurecer parcialmente, pode ser desejável aplicar um sobrecisalhamento de modo que no momento em que a teia atinge a estufa de endurecimento, estará no ponto em que se deseja que o endurecimento ocorra. Este efeito de sobrecisalhamento é uma matéria de controlo de certas variáveis, incluindo a força das lâminas de encontro à teia que se desloca assim como à tensão e à velocidade da teia.
Tendo um certo número de lâminas de aumento da fluidez por cisalhamento, cria-se um efeito de aumento de fluidez de cisalhamento múltiplo que modifica o constructo final do polímero e (a) a encapsulagem com película fina das fibras e filamentos individuais, (b) a colocação controlada do revestimento interno, e (c) a colocação controlada dos aditivos em (a) e (b). Compreende-se que o primeiro aumento da fluidez por cisalhamento provoca a deformação viscoelástica da composição do polímero que, devido à sua memória, tende a voltar para um certo nível. Com cada aumento da fluidez por cisalhamento múltiplo, o nível a que o polímero começa naquele ponto de cisalhamento e retoma é modificado (vide Figura 1). Isto é chamado laçada tixotrópica ou “plateauing”.
Definições
Como se emprega na presente memória descritiva, “adesividade” refere-se à capacidade de ligar outros sólidos por meios tanto químicos como físicos. A expressão “carácter antistático”, tal como é usado na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de reduzir a formação de carga eléctrica, o aumento da velocidade de dissipação da carga, inibir a produção de carga ou alguma combinação destes fenómenos. A expressão “actividade biocida”, tal como é utilizada na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de um composto matar microrganismos patogénicos e/ou não patogénicos e evitar ou inibir a acção ou o desenvolvimento de microrganismos que incluem vírus e bactérias. A actividade biocida pode medir-se aplicando os Métodos de Ensaio 100-1993, 147-1993 e 174-1993 do Technical Manual of the American Association of Textile Chemist and Colorist (AATCC), Dow Corning Corporate Método de Ensaio 0923, e do Ensaio de Susceptibilidade Antimicrobiana Padrão de Kirby-Bauer, como se descreve no Manual of Clinicai Microbiology, Quarta Edição, que são incorporados na presente memória descritiva como referência.
Como se emprega na presente memória descritiva, o termo “biocida” refere--se a qualquer agente físico ou químico capaz de combater microrganismos patogénicos e não patogénicos, incluindo bactérias e vírus.
Como é empregada na presente memória descritiva, a expressão “actividade biológica” refere-se à funcionalidade, reactividade e especificidade de compostos que derivam de sistemas biológicos ou de compostos que são reactivos com eles ou outros compostos que imitam a funcionalidade, reactividade e especificidade destes compostos. Exemplos de compostos biologicamente actívos incluem enzimas, anticorpos, antigenes e proteínas. O termo “respirabilidade”, como é utilizado na presente memória descritiva, refere-se a permeabilidade a gases como a transmissão do vapor de água de um material tal como é medida por ASTM E96 e o “Ensaio de Bellow” modificado especificamente desenvolvido, descrito em secções subsequentes. 33 ^<3 0 termo “revestimento” tal como é usado na presente memória descritiva, refere-se a uma película ou uma camada geralmente contínua formada por um material sobre ou numa superfície.
Tal como é empregada na presente memória descritiva, a expressão “fixidez de cor” refere-se à capacidade de um tecido para resistir ao desbotamento durante um período de utilização normal e múltiplas lavagens e limpezas a seco. A fixidez de cor é determinada em condições de exposição acelerada às condições do tempo.
Com respeito às composições poliméricas utilizadas nesta invenção, a expressão “colocação controlada” ou “colocação” refere-se à penetração dessas composições poliméricas para dentro teia porosa, à distribuição dessa composição de uma maneira controlada através de tal teia e ao envolvimento resultante pelo menos parcial de pelo menos uma porção das fibras dessa teia por essa composição de acordo com a presente invenção, ou à formação de uma camada interna, ou ambas. O termo “endurecimento” ou “cura”, tal como é utilizado na presente memória descritiva refere-se a uma mudança de estado, condição e/ou estrutura no material tal como uma composição polimérica endurecível, que é usualmente mas não necessariamente provocada por, pelo menos, uma variável aplicada, tal como tempo, temperatura, radiação, presença e quantidade nesse material de um catalisador de endurecimento ou acelerador de endurecimento ou semelhante. O termo “endurecimento” ou “endurecido” cobre o endurecimento parcialmente assim como o endurecimento completo. A ocorrência de endurecimento em qualquer caso, tal como o endurecimento de uma composição polimérica que foi selectivamente colocada no substrato flexível poroso ou teia, os componentes dessa composição podem experimentar a ocorrência de uma ou mais das reacções completas ou parciais (a) polimerização, (b) reticulação ou (c) outra reacção, dependendo da natureza da composição que está a ser endurecida, variáveis de aplicação e presumivelmente outros factores. Deve compreender-se que a presente invenção inclui polímeros que não são endurecidos depois da aplicação ou são apenas parcialmente endurecidos depois da aplicação.
Como é empregado na presente memória descritiva, o termo “durabilidade” refere-se à capacidade do tecido para reter a sua integridade física e aparência durante um período de utilização normal e de lavagens múltiplas ou limpezas a seco. O termo “elastomérico” tal como é utilizado na presente memória descritiva refere-se à capacidade de uma teia tratada com polímero endurecido esticar e voltar para o seu estado original. A expressão “condutibilidade eléctrica”, tal como é usada na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de conduzir corrente eléctrica. A expressão “absortividade da radiação electromagnética”, tal como é utilizada na presente memória descritiva, refere-se à absorção da radiação de comprimentos de onda do espectro electromagnético. A expressão “capacidade de blindagem electromagnética”, tal como é utilizada na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de reflectir, absorver ou bloquear radiação electromagnética. O termo “envolver” ou “encapsular”, tal como é utilizado mtermutavelmente na presente memória descritiva, refere-se ao envolvimento parcial ou completo, encerramento ou inclusão por uma camada discreta, película, revestimento ou semelhante de porções expostas da superfície de, pelo menos, algumas fibras individuais ou o revestimento de uma parede de célula ou do poro de uma teia porosa. Essa camada pode algumas vezes ser contígua ou integral com outras porções do mesmo material de envolvimento que fica depositado sobre áreas internas de uma teia que são adjacentes a essa camada de envolvimento, fibra envolvida, célula revestida ou parede do poro ou semelhante. A espessura da camada de envolvimento está geralmente compreendida na gama de 0,01 a 50 pm e preferivelmente na gama de aproximadamente 0,1 a 20 pm. O termo “fibra”, tal como é utilizado na presente memória descritiva, refere--se a um objecto semelhante a fio longo, dobrável, coesivo, natural ou feito artificialmente (sintético) tal como um monofilamento, fibra, filamento, ou semelhante. Uma fibra utilizável na presente invenção preferivelmente tem um comprimento pelo menos 100 vezes o seu diâmetro ou largura. As fibras podem ser consideradas como estando na forma de unidades que podem ser transformadas mediante técnicas conhecidas em fios ou semelhantes. As fibras podem ser transformadas por técnicas conhecidas em teias urdidas ou não urdidas (especialmente tecidos) incluindo tecelagem, tricotagem, entrelaçamento, feltragem, torção, formação de esteira, costura, prensagem e semelhantes. Preferivelmente, fibras tais como as utilizadas para a fiação como em um fio ou semelhante tem um comprimento de pelo menos cerca de 5 milímetros. Fibras como as derivadas de materiais celulósicos do tipo produzido na fabricação de papel podem ser utilizadas em combinação com fibras mais compridas como se indicou antes, como os especialistas na matéria apreciam facilmente. O termo “filamento” tal como é usado na presente memória descritiva refere--se a uma fibra de comprimento indefinido. 0 termo “cheio” tal como é usado na presente memória descritiva em relação a interstícios ou espaços intersticiais ou células abertas e à quantidade de composição polimérica numa dada teia, substrato ou as fibras nessa teia ou substrato designa a presença dessa composição nesses pontos. Quando um dado espaço intersticial ou célula aberta é totalmente preenchido por essa composição, ele é “completamente cheio” ou “entupido”. O termo “cheio” também se refere a um espaço intersticial que tem uma película ou uma camada de composição polimérica sobre ele ou através dele de modo que é fechado, muito embora a espessura completa do espaço intersticial não esteja completamente cheia ou entupida.
As medições do grau de envolvimento, enchimento intersticial, entupimento ou semelhante num revestimento interno são convenientemente feitas por microscopia ou preferivelmente por técnicas convencionais de microscopia electrónica de varrimento (SEM). Por causa da natureza dessa medição por SEM para a finalidade da presente invenção, um espaço intersticial ou uma célula aberta, a expressão “completamente cheio” pode ser considerada como um espaço intersticial “entupido” ou célula aberta. A expressão “agente de nivelamento”, tal como é utilizada na presente memória descritiva, refere-se um composto que torna opaco o acabamento em tecidos brilhantes. O termo “escoamento” ou “escoabilidade” tal como é utilizado na presente memória descritiva significa a alteração da reologia do material pela aplicação de energia a um material apropriado de modo a permitir o escoamento do material para formar: (a) uma fina película de uma composição polimérica que encapsula os elementos estruturais (isto é, as fibras ou filamentos) que constituem a teia deixando pelo menos alguns espaços intersticiais abertos; (b) uma camada interna de uma composição polimérica entre as superfícies superior e inferior da teia; ou (c) alguma combinação dos anteriores. A expressão “resistência a fluido”, tal como é usada na presente memória descritiva refere-se à capacidade de um material resistir à penetração de fluidos. A resistência a fluidos é medida pelo ensaio Rain, ensaio Suter e medições da resistência hidrostática discutida na secção dos “Exemplos” e incorporadas na presente memória descritiva como uma referência. A resistência a fluido, para as finalidades da presente invenção, é o resultado de duas condições. Em primeiro lugar, a superfície da teia tem o potencial para a resistência ao fluido aumentada devido à escolha do polímero e também à escolha de aditivos e/ou modificadores para controlar as energias superficiais. Em segundo lugar, as propriedades de resistência a fluido externo ou à prova de fluido podem ser alteradas controlando o tamanho efectivo dos poros da teia. Aditivos e/ou modificadores podem servir para aumentar ou diminuir o tamanho efectivo dos poros controlando a viscosidade e a reologia atingida por meio do processamento do polímero na máquina. Além disso, distribuições bimodais de tamanhos de poros encontrados num tecido urdido são controladas pelo processamento. Os maiores tamanhos dos poros são proporcionados pelos espaços entre os fios enquanto poros menores reflectem a estrutura do fio e o tamanho do poro da composição polimérica.
Como empregado na presente memória descritiva, o termo “funcional” refere-se a um atributo de desempenho particular tal como actividade biocida, actividade terapêutica, capacidade de permuta de iões, actividade biológica, capacidade biológica interactiva para ligar compostos, actividade química da superfície, absorvidade da radiação electromagnética, adesividade, sensação por toque manual, durabilidade, rigidez de cor, reflectividade da luz, resistência a fluidos, impermeabilidade à água, respirabilidade, resistividade a mildio, resistividade a podridão, resistividade a manchas, condutividade eléctrica, condutividade térmica, carácter antistático, processabilidade, caracter reológico, capacidade de blindagem electromagnética e capacidade de blindagem a radiofrequências. O termo “toque” refere-se à sensação táctil e drapejabilidade ou qualidade do tecido como é percebido pela mão humana.
Com respeito às dispersões líquidas (ou soluções) fluoroquímicas que podem opcionalmente ser utilizadas para o pré-tratamento da teia, o termo “impregnação” refere-se à penetração dessas dispersões de maneira de preferência substancialmente uniforme e controlada nessa teia, particularmente no que diz respeito às porções da superfície dos elementos estruturais componentes individuais da teia e fibras. A expressão “revestimento interno ou camada interna” tal como é usada na presente memória descritiva refere-se a uma região geralmente distanciada das superfícies exteriores da teia que é substancialmente cheia de maneira contínua para combinação do polímero controlavelmente colocado aí e as fibras e filamentos da teia na região especificada. Esse revestimento ou camada envolve e/ou rodeia e/ou encapsula fibras individuais, ou linhas de células ou paredes de poros da teia porosa ou substrato, na região especificada. A camada interna não é necessariamente plana mas pode ser ondulada ou ter a forma de meandros através da teia, ocasionalmente tocando mesmo em uma ou ambas as superfícies da teia. Geralmente, a camada interna é exposta em ambos os lados de uma teia como parte da estrutura multicomplexa de uma teia urdida e não urdida. A espessura da camada interna está geralmente compreendida na gama de 0,01 a 50 pm e preferivelmente na gama de cerca de 0,1 a 20 pm.
Tal como é utilizada na presente memória descritiva, a expressão “capacidade de permuta de iões” refere-se à capacidade para permutar iões hidratados móveis de um sólido equivalente por equivalente, por iões da mesma carga em solução. A expressão “reflectividade da luz”, tal como é usada na presente memória descritiva, refere-se à capacidade para reflectir luz na região visual do espectro electromagnético. A expressão “resistência a míldio”, tal como é usada na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de colmatar ou evitar ou inibir o crescimento de míldio. A resistência a míldio pode ser quantificada pelo Ensaio do Método 30-1993 do Technical Manual of the American of Textile Chemist and Colorist (AATCC), incorporado na presente descrição como referência.
Os termos “modificadores”, “agentes” ou “aditivos”, utilizados intermutavelmente na presente memória descritiva, referem-se a materiais e compostos que conferem ou alteram características fisicas ou químicas específicas com respeito aos artigos produzidos a partir deles. Estas características fisicas ou químicas são tipicamente propriedades funcionais. Os modificadores podem também alterar ou conferir propriedades funcionais ao material tixotrópico. Exemplos de modificadores apropriados para utilização na prática da presente invenção incluem biocidas, agentes terapêuticos, agentes nutrientes, agentes adesivos, agentes de controlo de humidade, agentes repelentes da água, agentes permutadores de iões. 40 agentes reflectores da luz, corantes e pigmentos, agentes de resistência ao míldio, agentes condutores, proteínas, agentes que modificam a sensação por toque da mão, agentes repelentes do sangue, agentes que provocam a flexibilidade, agentes que provocam a fixidez à luz, agentes resistentes à podridão, agentes resistentes à formação de manchas, agentes resistentes à gordura, agentes que absorvem ultravioletas, cargas, agentes de alisamento, agentes condutores eléctricos, agentes condutores térmicos, agentes de retardamento das chamas, agentes antistáticos, agentes de blindagem electromagnética e agentes de blindagem de radiofrequências. Exemplos de nutrientes apropriados que podem ser aplicados na prática da presente invenção incluem nutrientes do crescimento de células. O termo “polímero” ou “polimérico” tal como é usado na presente memória descritiva refere-se a monómeros e oligómeros assim como a polímeros e composições poliméricas e suas misturas na extensão em que essas composições e misturas são endurecíveis e susceptíveis de aumento da fluidez por cisalhamento.
Como empregado na presente memória descritiva, o termo “processabilidade” refere-se à natureza do material em relação à sua resposta a vários métodos de processamento e parâmetros do processo. Agentes de processamento previstos para utilização na prática da presente invenção podem também incluir inibidores da reticulação que ou atrasam o mício do endurecimento ou diminuem a velocidade de endurecimento do material endurecível tixotrópico e agentes que provocam a tixotropia ou reológicos que, por exemplo, alteram a viscosidade do material endurecível e semelhantes. 7 41 is S >' A expressão “capacidade de blindagem de radiofrequências”, tal como é usado na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de reflectir, absorver ou bloquear ondas de radiofrequência.
Como é empregada na presente memória descritiva, a expressão “carácter reológico” refere-se a atributos do material tais como escoamento, viscosidade, elasticidade e semelhantes.
Como é empregada na presente memória descritiva, a expressão “resistência à podridão” refere-se à capacidade de evitar ou inibir a decomposição de materiais derivadas naturalmente. A expressão “aumento da fluidez por cisalhamento”, no seu sentido mais vasto, significa a diminuição da viscosidade do material pela aplicação de energia ao mesmo. A expressão “resistência ao manchamento”, tal como é utilizada na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de o material resistir à coloração por uma solução ou uma dispersão do corante. A resistência a manchas provocadas por água refere-se à capacidade de resistir à coloração por uma mancha provocada pela água.
Tal como empregada na presente memória descritiva, a quantidade significada pelo termo “suficiente” depende da natureza da fonte de energia do substrato poroso, do material tixotrópico endurecível, dos aditivos e/ou dos agentes de modificação utilizados, e as propriedades funcionais pretendidas do artigo produzido a partir delas. Proporciona-se uma descrição do método e diversos exemplos para fornecer guiamento suficiente para o perito na matéria determinar a quantidade de energia necessária para pôr em prática esta invenção.
Como empregada na presente memória descritiva, a expressão “actividade química superficial” refere-se à composição, reactividade e posicionamento de agrupamentos químicos nas superfícies do substrato poroso. Como se prevê para utilização na prática da presente invenção, agentes modificadores que alteram a química superficial do artigo resultante incluem compostos fluoroquímicos, proteínas e qualquer outro composto modificador que pode ser selectivamente posicionado nas várias superfícies dentro do substrato poroso. A expressão “actividade terapêutica” tal como é empregada na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de tratar, curar ou evitar uma doença ou uma condição. Como empregada na presente memória descritiva, a expressão “agentes terapêuticos” refere-se a um composto ou compostos que são eficazes em tratar, curar ou evitar uma doença ou condição. A expressão “condutibilidade térmica” tal como é utilizada na presente memória descritiva, refere-se à capacidade de conduzir calor. A palavra “tixotropia” refere-se na presente memória descritiva aos comportamentos de escoamento do líquido em que a viscosidade de um líquido é diminuída pela agitação de cisalhamento ou agitação de maneira a permitir a colocação do escoamento do líquido para formar: (a) uma película fina de uma composição polimérica que encapsula os elementos estruturais (isto é, as fibras ou os filamentos) fazendo a teia deixar pelo menos algum dos espaços intersticiais abertos; (b) uma camada interna de uma composição polimérica entre as superfície superior e inferior da teia; ou (c) alguma combinação dos fenómenos anteriores. Teoricamente, prevê-se que seja causada pela rotura de alguma estrutura entrelaçada de maneira solta no líquido de partida que é formada durante um período de repouso (armazenagem) e que é destruída durante um período de tensão aplicada apropriada.
Como se emprega na presente memória descritiva, a expressão “impermeabilidade à água” refere-se à características de molhagem do material em relação à água. A impermeabilidade é medida usando o ensaio de Mullen, Federal Standard 191, método 5 512, incorporado na presente memória descritiva como referência. O termo “teia” tal como é usado na presente memória descritiva, pretende-se que inclua tecidos e refere-se a uma estrutura semelhante a folha (urdida ou não urdida) constituída por fibras ou elementos estruturais. Incluídos com as fibras podem estar elementos não fibrosos tais como cargas com a forma de partículas, agentes ligantes, corantes, acabamentos e semelhantes em quantidades que não afectam substancialmente a porosidade ou a flexibilidade da teia. Enquanto preferivelmente pelo menos 50% em peso de uma teia tratada de acordo com a presente invenção é constituída por fibras, as teias mais preferidas têm pelo menos cerca de 85% em peso da sua estrutura como fibra. Presentemente, prefere-se que as teias sejam não tratadas com qualquer agente de acabamento, revestimento ou semelhante, excepto como se refere na presente memória descritiva. A teia pode compreender uma película laminada ou tecido e um substrato poroso urdido ou não urdido. A teia pode também ser uma película compósita ou uma película laminada no substrato poroso ou numa camada dupla. O termo “teias” inclui teias porosas flexíveis e não flexíveis. As teias utilizáveis na prática da presente invenção podem classificar-se em dois tipos gerais: (A) Teias fibrosas; e 44
Js (B) Substratos que têm células abertas ou poros, tais como espumas.
Uma teia fibrosa flexível porosa é constituída por uma pluralidade de fibras associadas ou interencaixadas ou elementos estruturais que têm interstícios ou espaços intersticiais definidos entre elas. As teias fibrosas preferidas podem incluir tecidos urdidos ou não urdidos. Outros substratos incluem, mas não se limitam a uma matriz que tem células ou poros abertos tais como espumas ou coiros sintéticos. O termo “fio” tal como é utilizado na presente memória descritiva refere-se a um fio torcido comprido constituído por uma multiplicidade de fibras, filamentos ou semelhantes sob a forma de feixes, tal como pode ser apropriado para tricotar, tecer ou usar de qualquer outra forma para constituir um tecido. O fio pode ser feito de um certo número de fibras que são torcidas conjuntamente (fio entrançado) ou um certo número de filamento são colocados conjuntamente sem torção (um fio de torção zero).
Uma teia porosa flexível utilizada como material de partida na presente invenção é em geral e tipicamente essencialmente planar ou plana e tem geralmente superfícies de faces paralelas geralmente opostas. Essa teia é uma estrutura tridimensional formada por uma pluralidade de fibras com interstícios entre elas ou uma matriz que tem células abertas ou poros. A matriz pode ser formada por sólidos poliméricos que incluem elementos fibrosos e não fibrosos.
Na presente invenção podem utilizar-se três classes principais de substratos que têm poros abertos ou células: coiros (incluindo coiros naturais e coiros feitos pelo homem ou sintéticos), folhas plásticas de espuma (ou películas) que têm células abertas e membranas de filtração.
Folha de plástico de espuma ou substratos de películas são produzidos ou por formação de uma composição formada por um aditivo de agente espumifícante com resina ou injectando ar ou um fluido volátil no polímero ainda líquido enquanto está a ser processado para a obtenção de uma folha ou uma película. O substrato com a forma de espuma tem uma estrutura interna caracterizada por uma rede de espaços de gás ou células que fazem esse substrato espumado menos denso do que o polímero sólido. As folhas de espuma ou os substratos de película utilizados como materiais de partida na prática da presente invenção são estrutura flexíveis de células abertas.
Os coiros naturais apropriados para utilização na presente invenção tipicamente são peles de animais cortadas. Coiros sintéticos têm umas largas variações de composição (ou da estrutura) e propriedades, mas parecem sempre coiro nos artigos em que são usados. Para as finalidades de descrição tecnológica, os coiros sintéticos podem dividir-se em duas categorias gerais: tecidos revestidos e poroméricos.
Coiros sintéticos que são poroméricos são fabricados de maneira a serem semelhantes a coiro apertadamente em respirabilidade e permeabilidade ao vapor de água e à humidade assim como nas propriedades de trabalhabilidade, maquinabilidade e outras propriedades. As propriedades de barreira e a impermeabilidade normalmente obtêm-se fabricando uma estrutura microporosa controlada (de células abertas).
Coiros sintéticos que são tecidos revestidos como poroméricos, têm um equilíbrio de propriedades físicas e considerações económicas. Usualmente, o revestimento é ou vinílico ou de uretano. Os revestimento vinílicos são ou de vinilo sólido ou de vinilo expandido que tem bolhas de ar internas e que são geralmente do tipo de espuma de células fechadas. Como essas estruturas usualmente têm uma superfície ou uma face anterior exterior não poroso, essas estruturas apresentam uma fraca respirabilidade e transmissão de vapor de água de humidade. No entanto, como a superfície inferior ou posterior ou a face é porosa, esses materiais podem ser utilizados na prática desta invenção aplicando o material endurecível tixotrópico e um ou mais modificadores na sua face posterior.
Membranas de filtração que se têm em vista para utilização na prática da presente invenção incluem membranas microporosas, membranas de ultrafiltração, membranas assimétricas e semelhantes. Os materiais de membranas apropriados incluem polissulfona, poliamida, poli-imida, nitrocelulose, acetato de celulose, nailon e seus derivados.
Outras teias porosas apropriadas para utilização na prática da presente invenção incluem fibras, tecidos urdidos e não urdidos derivados de fibras naturais ou sintéticas, papéis e semelhantes. Exemplos de papéis são papéis baseados em celulose e em fibra de vidro.
As fibras utilizadas numa teia flexível porosa tratada pelos métodos e dispositivos da presente invenção podem ser de origem natural ou sintética. Também se podem utilizar misturas de fibras naturais e fibras sintéticas. Exemplos de fibras naturais incluem algodão, lã, seda, juta, linho e semelhantes. Exemplos de fibras sintéticas incluem acetato, poliésteres (incluindo polietilenotereftalato), poliamidas (incluindo nailon), acrílico, olefinas, aramidas, azlonas, vidros, modacrílicos, novolóides, nitrilos, raions, sarans, spandex, vinal, vinion, celulose regenerada, 47 acetatos de celulose e semelhantes. Podem-se também usar misturas de fibras naturais e sintéticas.
Uma teia porosa ou tecido é preferivelmente não tratada ou esfregada antes de ser tratada de acordo com a presente invenção. Preferivelmente uma teia pode ser preliminarmente tratada, preferivelmente saturada, por exemplo, por acolchoamento para impregnar de maneira substancialmente uniforme a teia com um produto químico fluorado. Típica e preferivelmente, a composição de tratamento compreende uma dispersão de um produto químico fluorado num veículo líquido. O veículo líquido é preferivelmente aquoso e pode ser eliminado com a aplicação posterior de calor. A composição de tratamento tem uma baixa viscosidade, tipicamente comparável com a viscosidade da água ou menor. Depois desse tratamento, presentemente prefere-se que a teia tratada resultante apresente um ângulo de contacto com a água medido numa superfície exterior da teia tratada que é maior do que cerca de 90 graus. A teia tratada contém preferivelmente o produto químico fluorado substancialmente distribuído de maneira uniforme através delas. Assim, o produto químico fluorado supõe-se ficar localizado primariamente em e sobre as fibras individuais, células ou poros com os interstícios ou as células abertas da teia ficando substancialmente isentos de produto químico fluorado.
Uma concentração presentemente preferida de produto químico fluorado numa composição de tratamento está tipicamente compreendida na gama de 1 a 10% de produto químico fluorado em peso do peso total da composição de tratamento e mais preferivelmente é igual a cerca de 2,5% de uma dispersão aquosa de tratamento. O peso do produto químico fluorado adicionado à teia pode vanar dependendo de factores tais como a teia particular tratada, a composição polimérica 48 a ser utilizada na fase seguinte do processo de tratamento desta invenção, o último uso pretendido e as propriedades da teia tratada de acordo com a presente invenção e semelhantes. O peso de produto químico fluorado adicionado está tipicamente compreendido na gama de 0,01 a 5% do peso da teia não tratada. Depois da colocação controlada do produto químico fluorado, a teia é preferivelmente espremida para remover o excesso de composição química fluorada depois do que a teia é aquecida ou seca de qualquer outra forma para evaporar o líquido do veículo e dessa forma também realizar a insolubilização ou sinterização do produto químico fluorado, se isso for permitido ou possível com a composição particular utilizada.
Em seguida a teia tratada com o produto químico fluorado tem uma quantidade pré-determinada de uma composição polimérica endurecível controlavelmente colocada dentro da teia pelos métodos e dispositivo da presente invenção, para formar uma teia cujas fibras, células ou poros são pelo menos parcialmente envolvidos ou revestidos com a composição polimérica endurecível, cujas superfícies exteriores são substancialmente isentas do polímero endurecível, cujos interstícios ou células abertas não estão completamente cheios com o polímero endurecível e que podem também conter uma camada interna de polímero. A composição polimérica endurecível utilizada preferivelmente possui uma viscosidade inicial maior do que 1 000 mPas (centipoise) e menor do que 2 000 000 mPas (centipoise) em repouso a 25°C e uma taxa de cisalhamento de 10 s'1. O resíduo de produto químico fluorado que permanece depois do tratamento da teia pode não está distribuído de maneira exactamente uniforme através da teia mas pode estar presente na teia em certas descontinuidades. Por exemplo, estas descontinuidades podem ser distribuídas aleatoriamente em pequenas áreas sobre a superfície de uma fibra individual. No entanto, a quantidade e a distribuição do produto químico fluorado através de uma teia acredita-se ser largamente controlada. Algumas porções do produto fluorado podem desalojar-se da teia devido às forças a que ficam sujeitas pelo aumento de fluidez provocado pelo cisalhamento e à colocação controlada do polímero. A composição do polímero endurecível supõe-se que seja tipicamente polimérica, (usualmente uma mistura de polímeros e oligómeros co-endurecíveis) e mclua um catalisador para promover o endurecimento. Os polímeros que podem ser usados na presente invenção podem ser monómeros ou polímeros parcialmente polimerizados vulgarmente conhecidos como oligómeros ou polímeros completamente polimerizados. O polímero pode ser endurecível, parcialmente endurecível ou não endurecível dependendo das características físicas do produto final pretendidas. A composição polimérica pode incluir aditivos convencionais.
Enquanto o silicone é uma composição preferida, outras composições poliméricas incluem poliuretanos, fluorossilicones, poliuretanos modificados com silicone, acrílicos, materiais contendo politetrafluoroetileno e semelhantes, ou sozinhos ou em combinação com silicones.
Deve compreender-se que a profundidade da colocação do polímero numa teia pode ser controlada pelos métodos descritos na presente memória descritiva para proporcionar a colocação selectiva do polímero dentro da teia. Quaisquer aditivos e/ou modificadores misturados na mistura polimérica será igualmente selectivamente colocada conjuntamente com a composição polimérica. A teia é em seguida opcionalmente endurecida para transformar a composição endurecível num polímero elastomérico sólido.
Teoricamente, a composição polimérica é feita escoar e distribuir ao longo das fibras, células ou poros numa teia sob a influência das condições de processamento e do equipamento proporcionado por esta invenção. Este escoamento e distribuição teoricamente é ainda facilitado e promovido pela presença de um produto químico fluorado que foi preliminarmente impregnado na teia como se refere na presente memória descritiva. A quantidade de produto químico fluorado ou de resíduo de produto químico fluorado numa teia acredita-se influenciar as quantidades e as posições em que o polímero se colecta e deposita e produz fibras encapsuladas e/ou numa camada interna da teia. No entanto, não há intenção de se ficar limitado pela teoria.
Uma parte do resíduo de produto químico fluorado resultante de uma operação preliminar de saturação da teia deve estar teoricamente presente sobre as superfícies tratadas da fibra depois do envolvimento das fibras, células ou poros pelo polímero durante a formação da encapsulagem da fibra e/ou da camada interna pela prática da presente invenção. SupÕe-se que isto é demonstrado pelo facto de uma teia tratada de acordo com a presente invenção apresenta ainda uma repelência a água e a óleo aumentada, tal como é típico de produtos químicos fluorados nas teias porosas. Supõe-se portanto que os produtos químicos fluorados estão a afectar a aderência do polímero como uma camada de película fina que se envolve em tomo das fibras tratadas, células ou poros assim como facilita o escoamento do polímero sob pressão para dentro e em volta dos interstícios ou células abertas da teia que está a ser tratada de tal modo que o polímero pode assumir a sua posição envolvendo as fibras ou revestindo as células ou os poros do substrato. 51
Nos tecidos que são pré-tratados com produtos químicos fluorados, a inter--relação exacta entre a película de polímero e o produto químico fluorado impregnado é presentemente difícil, ou talvez impossível de quantificar por causa das variáveis envolvidas e porque o polímero transparente é difícil de observar por microscopia óptica. Pode teoricamente supor-se que talvez o polímero e o produto químico fluorado cada um tenda a produzir películas descontínuas sobre a superfície da fibra e que essas películas são descontínuas de uma maneira complementar. Pode como alternativa supor-se teoricamente que talvez a película de polímero seja contígua ou substancialmente contígua relativamente às moléculas do produto químico fluorado na superfície da fibra e que a camada de polímero sobre uma superfície de fibra seja tão fina que qualquer desalojamento do produto químico fluorado possa libertar o produto químico fluorado para a película de polímero permitindo assim que o flúor oriente ou se projecte através da película com a temperatura de endurecimento requerida do polímero, reactivando o ângulo de contacto da superfície da água de modo que as propriedades repelentes da água do produto químico fluorado afecte o produto acabado. No entanto, independentemente de explicação física ou química, a combinação de película de polímero e de produto químico fluorado tem como resultado o envolvimento da fibra ou o revestimento da célula ou do poro e a formação de fibras encapsuladas e/ou uma camada interna de polímero numa teia quando esta invenção é realizada na prática. Depois de endurecer, o polímero é material permanentemente fixo.
Usando os métodos desta invenção, pode conseguir-se uma colocação controlada de um ou mais aditivos e/ou modificadores sobre e dentro da (a) fina película que encapsula as fibras individuais e filamentos, (b) revestimento interno, (c) superfícies da teia, ou (d) alguma combinação destes.
Um polímero endurecível misturado com um ou mais aditivos e/ou modificadores é aplicado sobre e dentro de uma teia submetida a tracção usando forças de compressão e cizalhamento. A proporção de orientação dos aditivos e/ou modificadores sobre e dentro do envolvimento da fibra e o revestimento das células ou parede dos poros acredita-se ser regulável. A regulação dessa orientação efectua--se controlando os factores discutidos antes, a escolha e a quantidade de produto químico fluorado, o tipo de polímero e aditivos (e/ou modificadores) usados e a proporção de forças de compressão e de císalhamento empregadas a uma determinada temperatura. Esse controlo garante que se consegue o envolvimento da fibra enquanto os interstícios e/ou as células abertas da teia não estão completamente preenchidos com esse polímero na região da camada interna e as superfícies exteriores opostas da teia estão substancialmente completamente isentas de revestimento de polímero ou de resíduo. Depois desse procedimento, o polímero endurecível é endurecido. O polímero endurecível é misturado com um ou mais aditivos e/ou modificadores e, em seguida, aplicado sobre a superfície da teia. Então a teia, enquanto se encontra sob tracção, é passada por e de encontro a meios de císalhamento ou através de uma zona de compressão, como por exemplo entre rolos ou de encontro a uma lâmina de corte. Assim, força de císalhamento aplicada transversalmente e pressão de compressão são aplicadas à teia. A combinação da tensão de tracção, forças de císalhamento e velocidade da teia é suficiente para fazer com que a composição do polímero se mova para dentro da teia e para fora dos interstícios ou células abertas em volta das fibras da teia, células ou poros que estão a ser envolvidos. O resultado é que, pelo menos, alguns interstícios e/ou células abertas ficam não cheios em regiões da teia fora da região ocupada pelo revestimento interno ou camada interna e preferivelmente são substancialmente isentos de polímero. O excesso de polímero é retirado pela acção de limpeza dos meios cortantes. O polímero endurecível que envolve as fibras é seguidamente endurecido. A penetração pretendida e a distribuição e a colocação do polímero e aditivos e/ou agente modificador ou modificadores numa teia supõe-se ser conseguidas por forças de pressão localizadas exercidas sobre uma superfície da teia que são suficientemente grandes para fazer com que a viscosidade de uma composição polimérica seja localmente diminuída, permitindo dessa forma que o polímero escorra sob essa acção de pressão e seja controlavelmente colocado dentro da teia e envolva as suas fibras ou revista a célula ou as paredes dos poros. Para ajudar este processo, a teia é preferivelmente pelo menos ligeiramente distorcida por tensionamento ou estiramento, enquanto é ligeiramente comprimida transversalmente no sítio da colocação controlada. Esta distorção acredita-se facilitar a entrada da composição polimérica para dentro da teia e a orientação de um ou mais aditivos e/ou agentes modificadores sobre e para dentro da teia. Quando a compressão e a tracção são descarregadas, acredita-se que a composição polimérica é espremida ou comprimida dentro e através dos espaços intersticiais ou espaços das células abertas da teia tratada.
Se, por exemplo, no produto acabado se encontra presente uma quantidade grande de mais de polímero, então ou uma ou ambas as forças de tracção e de cisalhamento podem ser aumentadas e vice-versa no caso de polímero em quantidade demasiadamente pequena. Se o escoamento sobre as fibras não é adequado, produzindo um envolvimento incompleto da fibra, então a viscosidade da composição polimérica pode ser reduzida aumentando as pressões e/ou as temperaturas empregadas para a sua colocação controlada. Altemativamente, se a viscosidade for demasiadamente pequena, então a pressão e/ou a temperatura podem ser diminuídas. Se a composição do polímero é resistente a ser posicionada ou colocada num sítio pretendido numa quantidade pretendida numa dada teia a várias viscosidades e/ou pressões, então o nível de pré-tratamento com produtos químicos fluorados da teia pode ser aumentado ou diminuído, conforme possa ser o caso. Estes factores também influenciam a colocação de aditivos e/ou modificadores quando os aditivos e/ou modificadores são misturados na composição polimérica.
Alguns aditivos e/ou modificadores, devido às suas propriedades físicas e químicas não podem ser incorporados sobre uma teia ou dentro de uma teia por pré-tratamento da teia ou por mistura dos aditivos e/ou modificadores com a composição polimérica. Esses aditivos e/ou modificadores podem ser aplicados topicamente na teia depois da operação de aumento da fluidez por acção da pressão e do cisalhamento acima descrita mas antes de endurecer. Uma vez aplicados topicamente, os aditivos e/ou modificadores são forçados a penetrar na teia fazendo passar esta através dos rolos na fenda de saída. Os aditivos e/ou modificadores aderem à composição polimérica que forma as fibras encapsuladas, ou uma camada interna ou uma combinação das duas. Alguns aditivos e/ou modificadores podem mesmo aderir aos elementos estruturais da teia.
Como se indica antes, a actividade que se realiza numa fase final da prática da presente invenção é genericamente designada como endurecimento. As condições de endurecimento convencionais conhecidas na técnica anterior para endurecer composições poliméricas são geralmente apropriadas para utilização na prática da presente invenção. Assim, podem-se usar temperaturas compreendidas no intervalo de 121°C (250°F) a 176,7°C (350°F) e intervalos de tempo compreendidos na gama de 30 segundos a 1 minuto, embora possam ser utilizados tempos de endurecimento mais longos e mais curtos e outras temperaturas, caso se pretenda, quando se pratica o endurecimento térmico. Pode também utilizar-se o endurecimento por radiações, como por exemplo, com um feixe de electrões ou com luz ultravioleta. No entanto, é preferível usar catalisadores de platina para acelerar o endurecimento enquanto se utilizam temperaturas mais baixas e tempos de endurecimento mais curtos.
Como os interstícios ou cheios, encravados, quase cheios ou células abertas na região de uma camada interna permanecem transmissivos ao ar nas teias endurecidas feitas de acordo com a invenção, as teias são caracteristicamente permeáveis ao ar e respiráveis.
As teias ou tecidos de amostras que são benefícamente tratados, fibras envolvidas e revestidas intemamente de acordo com a presente invenção incluem nailon, algodão, raion e fitas acrílicas, assim como tecidos que são feitos de misturas destes tipos de fibras. Os tecidos de nailon como amostras incluem tecidos gelo de limão, coral quente, polpa de framboesa e azul diva Tactel® (marca comercial registada de ICI Américas, Inc.) disponíveis no agente Arthur Kahn, Inc. Tecidos de algodão de amostras incluem tecidos de algodão, seda de milho Intrepid®, algodão de artemísia norte-americana e algodão azul claro disponíveis também de Arthur 56 ?
Kahn, Inc. Tecidos não urdidos, monofílamentosos tais como TYVEL® (marca comercial registada de E.I. duPont de Nemours Co., Inc.) e semelhantes podem também ser empregados. Acredita-se que, quando se introduz suficiente energia para que uma parte do acabamento repelente da água durável seja retirada da teia pré-tratada e emerge para a superfície do polímero se a película de polímero fina for suficientemente fina e a viscosidade e reologia são modificadas suficientemente durante a fase do processo de aumento da fluidez do processo de acordo com a invenção.
Como se indicou antes, uma teia é preferivelmente pré-tratada e impregnada com um produto químico fluorado antes de ser tratada com uma composição polimérica como se refere na presente memória descritiva. A impregnação com produtos químicos fluorados realiza-se preferivelmente saturando em primeiro lugar uma teia com uma composição líquida que incorpora o produto químico fluorado e então, em seguida, eliminando o excesso de composição líquida e de fluido veicular residual por drenagem, compressão, secagem ou alguma combinação destes a partir da teia tratada.
Admite-se que, com qualquer produto químico fluorado conhecido na técnica para utilização numa teia, particularmente tratamento de tecido a fim de conseguir repelência da água, repelência da sujidade, repelência de gordura ou semelhante pode ser utilizado com a finalidade de realizar a presente invenção na prática. SupÕe-se que um produto químico fluorado típico do tipo utilizado para o tratamento da teia se pode caracterizar como um composto que tem uma ou mais porções altamente fluoradas sendo cada porção um radical fluoralifático ou semelhante, que é (ou são) funcionalmente associado com pelo menos uma parte orgânica geralmente 57 não fluorada. Essa parte orgânica pode ser parte de um polímero, parte de um monómero reactivo, um agrupamento com um sítio com a possibilidade de reagir para reagir com um ligante ou semelhante. Esse composto é tipicamente aplicado a um tecido ou outra teia como uma suspensão ou uma solução em meios quer aquosos quer não aquosos. Essa aplicação pode ser convenientemente realizada em combinação com uma resina que contém flúor ou é isenta de flúor ou um material ligante com a finalidade de proporcionar durabilidade melhorada em relação a factores tais como a lavagem da roupa, limpeza a seco e semelhantes.
Compostos químicos fluorados são por vezes conhecidos da técnica como produtos químicos repelentes da água (DWR) duráveis, embora se suponha que esses materiais não são particularmente duráveis e têm uma tendência para serem lavados para fora do tecido tratado com eles. Em contraste, teias de acordo com a presente invenção de fibras envolvidas que foram pré-tratadas com um composto químico fluorado apresentam excelente durabilidade e características de possibilidade de lavagem. Na realidade, a combinação do pré-tratamento com produtos químicos fluorados e do envolvimento das fibras com polímero de silicone tal como é proporcionado pela presente invenção parece proporcionar um reforço sinérgico das propriedades porque os efeitos ou as propriedades obtidos parecem ser melhores do que se podem obter usando ou o produto químico fluorado ou o polímero de silicone sozinhos no tratamento da teia.
Composições químicas fluoradas repelentes da água que se podem apresentar como exemplos incluem as composições vendidas sob o nome comercial de Milase® por ICI Américas Inc. e com as designações dos tipos F-14N, F-34, F-31X, F-53. Composições com o prefixo “F” indicam que contêm um produto químico 58 58
') fluorado como principal ingrediente activo. Mais particularmente, o produto químico fluorado Milease® F-14, por exemplo, diz-se que contém aproximadamente 18% de copolímero de perfluoracrilato, 10% de etilenoglicol (CAS 107-21-1) e 7% de acetona (CAS 67-64-1) dispersados e dissolvidos em 65% de água. Milease® F--31X diz-se que é uma dispersão de uma combinação de resina fluorada de acetona e água.
Ainda outra classe apropriada de produtos químicos repelentes da água é constituída pelos produtos químicos Phobotex® de Ciba/Geigy identificados como Phototex® FC104, FC461, FC208 e FC232 que se acredita serem apropriados para utilização, tipicamente numa concentração de aproximadamente 5%, na saturação de uma teia pela utilização da invenção. Estes e muitos produtos químicos fluorados repelentes da água acredita-se serem capazes de criar um ângulo de contacto com a superfície com água maior do que cerca de 90 graus quando saturados numa teia e serem apropriados para utilização na prática desta invenção.
Outro grupo de produtos químicos fluorados repelentes da água úteis é formado pelos repelentes da sujidade e das manchas baseados em TEFLON® da firma E.I. duPont de Nemours & Co. Inc., 1007 Market Street, Wilmington, DE 19898. Tipos apropriados de TEFLON® para utilização na prática da presente invenção incluem TEFLON® G. NP A, SKF, UP, UPH, PPR, N e MLV. O produto químico repelente da água activo de cada composição acredita-se ser um produto químico fluorado sob a forma polimérica que é apropriado para dispersão em água, particularmente em combinação com um agente tensioactivo catiónico como dispersante. Estas dispersões são diluíveis com água em todas as proporções à temperatura ambiente. Uma classe preferida de composições de tratamento à base de produtos fluorados úteis na prática da presente invenção compreende cerca de 1 até cerca de 10% em peso, mais preferivelmente cerca de 5% em peso dos produtos químicos fluorados repelentes da água do tipo de TEFLON® indicados antes.
Outro grupo importante de composições de produtos químicos fluorados repelentes da água apropriados úteis na prática da presente invenção é comercialmente disponível sob a designação de produtos químicos repelentes da água e das manchas com a designação de ZEPEL® da firma E.I. duPont de Nemours & Co. Inc., tais como produtos químicos repelentes da água ZEPEL® dos tipos B, D, K, RN, RC ou HT, 6700 e 7040. Acredita-se que seja um produto químico fluorado na forma polimérica que é dispersável em todas as proporções à temperatura ambiente. Os dispersantes ZEPEL® B. D, L, e RN supõe-se que são catiónicos enquanto o dispersante ZEPEL® RC se acredita que seja não iónico.
Como no exemplo de composição diz-se que ZEPEL® 6700 é constituída por 15 a 20% de copolímero perfluoralquilo acrílico, 1 a 2% de ácido carboxílico alcoxilato e 3 a 5% de etileno glicol. Exemplos de características da composição incluem um ponto de ebulição de 100°C a 1 bar (60 mm de Hg) e uma densidade de 1,08. Os voláteis são aproximadamente 80%. O pH é 2 a 5. O odor é suave; a forma concentrada é um líquido semi-opaco; e a cor do concentrado é branco de palha. A composição e as características do repelente químico ZEPEL® 7040 acredita-se ser substancialmente idêntica à de ZEPEL® 6700 com a diferença de a primeira composição conter adicionalmente 7 a 8% de acetona.
Outro grupo importante de produtos químicos fluorados repelentes de água compreendem os produtos químicos repelentes da água Scotchgard® de 3M Co., St. Paul, Minnesota. Os produtos químicos fluorados Scotchgard® acredita-se que sejam produtos químicos fluorados na forma polimérica dispersos aquosamente. As composições dos dois compostos químicos fluorados repelentes da água Scotchgard® apropriados são revelados em U.S.-A-(s) 3 393 186 e 3 356 628, patentes estas que são incorporadas na presente memória descritiva como referência. Assim, os produtos químicos fluorados Scotchgard® de U.S.-A-3 356 628 consistem em copolímeros de perfluoroacrilatos e acrilatos de hidroxialquilo. Estes copolímeros são apropriados para utilizar como um revestimento repelente de óleo e de água numa superfície porosa ou fibrosa. Eles têm uma cadeia principal carbono a carbono e contêm grupos perfluorocarbonados monovalentes repetidos tendo de 4 a 18 átomos de carbono cada um e tendo também radicais hidroxilo repetidos. Entre 20 a 70% do peso desse copolímero é constituído por átomos de flúor presentes nos grupos perfluorocarbono e 0,05 a 2% de peso do copolímero é constituído pelos radicais hidroxilo. Esse copolímero diz-se ter propriedades de adesibilidade superficial melhorada em comparação com o hompolímero de um correspondente monómero de fluorocarbono correspondente. O produto químico fluorado Scotchgard® da U.S.-A-3 393 186 consiste em acrilatos de perfluoroalcenilo e seus polímeros. Um exemplo de monómero fluorado tem a fórmula:
OR II 1 RFCH=CH(CH2)nO-C-C=H2 na qual Rf é um grupo de fluorocarbono tendo 3 a 18 átomos de carbono, R é hidrogénio ou metilo e n é 0-16. Essa composição de produto químico contendo flúor repelente da água é fornecida e saturada dentro da teia do substrato como uma dispersão aquosa facilmente despejada. 61 U.S.-A-4 426 476 divulga uma composição de tratamento têxtil à base de um produto químico fluorado que contém um radical fluoroalifático insolúvel em água, num éster alifático que contém cloro e um polímero que contêm um radical fluoroalifático insolúvel em água. U.S.-A-3 896 251 divulga uma composição de produtos químicos fluorados para o tratamento de têxteis que contém um polímero de vmilo linear que contém um radical fluoroalifático tendo 10 a 60% em peso de flúor e carbodi-imida solúvel no solvente que preferivelmente compreende grupos fluoroalifáticos. Um quadro apresentado nesta patente constitui uma lista de uma pluralidade de polímeros que contêm radicais fluoroalifáticos da técnica anterior úteis para o tratamento de tecidos e as patentes da técnica anterior em que esses polímeros são referidos. U.S.-A-3 328 661 divulga soluções para tratamentos de têxteis de um copolímero de monómero de fluorocarbono etilenicamente insaturado e de um monómero contendo um grupo epoxi etilenicamente insaturado. U.S.-A-3 398 182 divulga compostos de fluorocarbono úteis para o tratamento de tecidos que contêm uma porção olefóbica altamente fluorada e uma porção terminal hidrofóbica e uma porção oleofílica não fluorada diferente ligada conjuntamente por um radical uretano.
As composições de compostos químicos fluorados repelentes da água são preferivelmente utilizadas para saturar um substrato de uma teia porosa de partida não tratada de modo que essa composição e os seus constituintes molhem de maneira substancialmente completa e de maneira substancialmente uniforme todas as porções da teia. Essa saturação pode realizar-se por várias técnicas conhecidas tais como mergulhar a teia num banho da composição ou almofadar a composição :9 62 sobre e dentro da teia ou semelhante. O almofadamento é o método presentemente preferido de aplicação de produtos químicos fluorados.
Depois da aplicação da composição de produtos químicos fluorados à teia, a água (ou barreira de líquido) e outros componentes voláteis da composição são removidos por técnicas convencionais para proporcionar uma teia tratada que contem o produto químico fluorado impregnado através do substrato da teia.
Num procedimento preferido da colocação controlada do produto químico fluorado, uma teia é saturada de maneira substancialmente completa com uma dispersão aquosa de um produto químico fluorado. Em seguida, a teia impregnada resultante é comprimida para remover as porções em excesso da referida dispersão. Finalmente, a teia é aquecida para evaporar o líquido veicular. Se o produto químico fluorado for endurecível, então o aquecimento também efectua o endurecimento. Depois do tratamento com produto químico fluorado, o produto fluorado encontra-se apenas sobre ou dentro dos elementos estruturais da teia ou fibras e está substancialmente ausente de maneira completa dos interstícios da teia. A concentração dos produtos químicos fluorados na composição do tratamento é tal que permite uma teia tratada que contem produto químicos fluorados, depois dos voláteis da composição da composição de tratamento serem removidos, para apresentar um ângulo de contacto com água aplicada na superfície exterior da teia que é maior do que cerca de 90°. Mais preferivelmente, o ângulo de contacto proporcionado é maior do que aproximadamente 130°. O peso adicionado à teia proporcionado pelo produto químico fluorado depois da remoção de voláteis é geralmente relativamente pequeno. No entanto, o peso adicionado pode variar com certos factores tais como a natureza da teia tratada. 63 / /·' /' ’ o tipo da composição polimérica utilizada na fase subsequente do processo, a temperatura à qual a composição é aplicada, a utilização final prevista para uma teia e semelhantes.
Os aumentos de peso típicos devidos à adição dos produtos químicos fluorados estão compreendidos na gama de 1 a 10% do peso original da teia. Mais preferivelmente, esses pesos adicionados são 2 a 4% do peso do tecido de partida. A durabilidade de uma teia que foi tratada com um produto químico fluorado e a durabilidade de uma teia que foi subsequentemente tratada com um polímero pode por vezes ser melhorada pelo processo convencional de “sinterização” Os processos físicos e químicos exactos que ocorrem durante a sinterização são desconhecidos. A assim chamada temperatura de sinterização utilizada é uma função da composição dos produtos químicos fluorados utilizados e essa temperatura é ffequentemente recomendada pelos fabricantes de produtos químicos fluorados. Tipicamente a sinterização realiza-se a uma temperatura de 130 a 160°C durante um intervalo de tempo de 2 a 5 minutos. Podem-se adicionar catalisadores ácidos para originar durabilidade à lavagem e aos solventes da limpeza a seco aumentada. O produto químico fluorado acredita-se proporcionar maior do que as propriedades repelentes da água ou outras à teia tratada resultante, particularmente porque o polímero endurecível é muitas vezes ele próprio repelente da água. De preferência, e sem pretendermos ficar ligados a qualquer teoria, supõe-se que o produto químico fluorado numa teia tratada proporciona lubricidade relativa às fibras tratadas durante a aplicação de pressão do polímero endurecível. O polímero é aplicado sob pressões que podem ser relativamente elevadas e o polímero é ele mesmo relativamente viscoso como se refere na presente memória descritiva. A fim 64 .,. .7 / ^ í de que o polímero endurecível revista e rodeie as fibras da teia mas não encha os vazios dos filamentos ou das fibras individuais intersticiais da fibra, as fibras da teia podem mover-se umas por cima das outras e umas de encontro às outras numa extensão limitada, de modo a permitir a entrada do polímero para dentro e em volta das fibras. Pensa-se que os depósitos de produtos químicos fluorados possam facilitar esse movimento das fibras e facilitar o envolvimento durante a aplicação de pressão e o subsequente processamento de corte.
Altemativamente, o produto químico fluorado pode inibir a deposição do polímero nas posições dos depósitos de produtos químicos fluorados que tendem fundamentalmente a causar que se formem sobre as fibras finas camadas de polímero envolventes. A física e a química precisas da mteracção entre o composto químico fluorado e o polímero não são compreendidas. Uma experiências simples demonstra o movimento do polímero líquido influenciado pela presença do produto químico fluorado:
Uma peça de tecido, por exemplo, o tecido de popelina de mistura de poliéster e de algodão de Red Kap Milliken é cortada em amostras. Uma amostra é tratada com um adjuvante, por exemplo uma solução a três por cento do produto químico repelente da água durável Milease® F-31X. A amostra tratada e a amostra não tratada são posicionadas a um ângulo de 45° em relação ao fio de prumo. Uma quantidade medida, por exemplo 14,2 g (meia onça), de uma composição polimérica viscosa, por exemplo a composição de silicone Mobay® 2530/B é adicionada gota a gota na superfície inclinada de cada amostra. A distância em centímetros que a composição escorre para baixo sobre a superfície da amostra é medida ao longo do tempo, tipicamente durante 30 minutos.
Na Figura 1, está mostrada uma representação gráfica do escoamento da composição de silicone respectivamente sobre amostras não tratadas e tratadas. Ao expirarem 30 minutos, a composição viscosa deslocou-se tipicamente a uma distância de cerca de 8,8 centímetros sobre a amostra tratada, ou seja uma velocidade de cerca de 0,29 centímetros por minuto. Ao fim de expirarem os mesmos 30 minutos, a composição viscosa deslocou-se tipicamente de uma distância menor igual a cerca de 7,1 centímetros sobre a amostra não tratada ou uma velocidade de cerca de 0,24 centímetros por minuto. Obtêm-se resultados qualitativamente coincidentes com outros agentes auxiliares de produtos químicos fluorados DWR que facilitam o escoamento viscoso das composições poliméricas de acordo com a presente invenção. Na realidade, caso se pretenda, o simples ensaio de determinação da velocidade de escoamento pode ser utilizado para qualificar um composto adjuvante para a sua utilização dentro método da invenção. A teia pré--tratada com produto químico fluorado aumenta o ângulo da superfície de contacto do polímero enquanto reduz a quantidade de saturação do polímero dentro das fibras propriamente ditas. A teia tratada com produtos químicos fluorados é em seguida tratada sob pressão com uma quantidade pré-determinada duma composição polimérica endurecível e um ou mais aditivos e/ou agentes modificadores opcionalmente misturados com a composição polimérica para formar uma teia cujas fibras são preferivelmente substancialmente envolvidas de maneira completa com esse polímero endurecível e cujas superfícies exteriores e interstícios são preferivelmente isentos de maneira substancialmente completa do polímero endurecível. O polímero é em seguida endurecido por calor, radiação ou semelhante. O endurecimento à temperatura ambiente pode ser utilizado. Uma teia impregnada com polímero pré--tratada com agentes químicos fluorados pode ser intermediamente armazenada antes de ser submetida às condições de endurecimento dependendo da duração em armazenagem ou de tempo em prateleira da composição do polímero de silicone de tratamento.
Uma composição polimérica endurecível utilizada na realização prática da presente invenção preferivelmente tem uma viscosidade que é suficiente para conseguir um revestimento interno da teia. Geralmente, a viscosidade inicial é maior do que cerca de 1000 centipoise e menor do que cerca de 2 000 000 mPas (centipoise) a uma velocidade de cizalhamento de 10 s"1. E presentemente preferido que essa composição tenha uma viscosidade inicial compreendida na gama de 5 000 a 1 000 000 mPas (centipoise) a 25°C. Essa composição supõe-se conter menos do que cerca de 1% em peso de material volátil. O polímero acredita-se que tipicamente seja polimérico e seja usualmente uma mistura de polímeros co-endurecíveis, oligómeros e/ou monómeros. Usualmente está também presente um catalisador e para as composições pohméricas de silicone presentemente preferidas nas fibras discutidas mais adiante, é platina ou um composto de platina, tal como um sal de platina.
Uma classe preferida de composições de polímero de silicone líquidas endureciveis compreende uma mistura endurecível dos seguintes componentes: (A) pelo menos um polímero de organo-hidrossilano (incluindo copolímeros); (B) pelo menos um polissiloxano substituído por vinilo (incluindo copolímeros); (C) um catalisador de platina ou que contem platina; e (D) (opcionalmente) cargas e aditivos.
Hidretos de silicone típicos (componente A) são polimetil-hidrossiloxanos que são copolímeros de dimetil siloxano. Siloxanos terminados por vinilo típicos são terminados por vinildimetilo ou polidimetilsiloxanos substituídos por vinilo. Sistemas de catalisador típicos incluem soluções ou complexos de ácido cloroplatínico em álcoois, éteres, divinilsiloxanos e vinil siloxanos cíclicos.
Os polimetil-hidrossiloxanos (componente A) são usados na forma dos seus copolímeros de dimetilo porque a sua reactividade é mais controlável do que a dos homopolímeros e porque se obtêm como resultado polímeros mais resistentes com uma menor densidade de reticulaçÕes. Muito embora a reacção com silicones com a função vinilo (componente B) tenha lugar como é referido com uma estequiometria de 1:1, a proporção mínima de hidreto (componente A) para vinilo (componente B) nos produtos comerciais é referida como cerca de 2:1 e pode ser tão alta como 6:1. Enquanto a reacção de hidrossilação de polimetil-hidrossilano é utilizada tanto nos assim chamados RTV (vulcanizáveis à temperatura ambiente) como também nos sistemas LTV (vulcanizáveis a temperatura baixa) e, enquanto ambos esses sistemas se acredita serem úteis na prática da presente invenção, os sistemas que sofrem endurecimento a elevadas temperaturas são presentemente os preferidos.
Sabe-se que cargas em partículas são aditivos úteis para incorporação em composições de polímeros de silicone líquidas. Essas cargas evidentemente não só podem diluir e reforçar as composições endurecidas produzidas a partir delas mas também podem influenciar favoravelmente o comportamento tixotrópico dessas composições. O comportamento tixotrópico é presentemente preferido em composições utilizadas na prática da presente invenção. Um grupo silanol terminal (Si-OH) toma esses silanol-siloxanos susceptíveis de reacção durante o endurecimento, o que se supõe ser desejável.
Acredita-se que todo o componente B ou uma parte do componente B pode ser substituído por um assim chamado polissiloxano terminado por silanol vimlo enquanto se utiliza um composto de organoestanho como um catalisador de endurecimento apropriado como se divulga em U.S.-A-4 162 356. No entanto, é presentemente preferido utilizar polissiloxanos substituídos por vinilo no componente B.
Uma composição polimérica útil na presente invenção pode conter resina de silicone endurecível, poliuretano endurecível, fluorossilicone endurecível, poliuretanossilicones modificados endurecíveis, silicone poliuretanos modificados endurecíveis, polímeros acrílicos endurecíveis, politetrafluoroetileno e semelhantes, ou sozinhos ou em combinação com uma ou mais composições.
Um tipo particular de composição de silicone que se acredita ser bastante apropriada para utilização na fase de colocação controlada no processo de acordo com a presente invenção é mencionado em U.S.-A-4 472 470 e 4 500 584 e em U.S.-A-4 666 765. Os conteúdos destas patentes são incorporados na presente memória descritiva como referência. Essa composição compreende em combinação: (i) um polissiloxano terminado por uma cadeia de vinilo líquido que tem a fórmula: 69/>Λ <y _____*
R R1 R
I Γ I Ί I CH2=CH—SiO— 1-SiO-l—Si-CH=CH2
I L ! Jn I
R Rl R na qual R e R1 são radicais hidrocarboneto monovalentes isentos de insaturação alifática com pelo menos 50% em moles dos grupos R1 a serem metilo em que n tem um valor suficiente para proporcionar uma viscosidade de 500 mPas (centipoise) a 2 000 000 mPas (centipoise) a 25°C; (ii) um copolímero de organopolissiloxano resinoso que compreende: (a) unidades (R2)3SiOo.5 e unidades Si02, ou (b) unidades (R3)2SiO0.5, unidades (R3)2SiO e unidades Si02, ou (c) suas misturas, em que R2 e R3 são escolhidos do grupo que consiste em radicais vinilo e radicais hidrocarboneto monovalentes isentos de insaturação alifática, em que desde cerca de 1,5 até cerca de 10% moles dos átomos de silício contêm grupos vinilo ligados ao silício, e em que a proporção de unidades monofuncionais para unidades tetrafuncionais está compreendida entre cerca de 0,5:1 e cerca de 1:1 e as proporções de unidades difuncionais para unidades tetrafuncionais varia até cerca de 0,1:1. (iii) um catalisador de platina ou que contem platina; e (iv) um organo-hidrogenopolissiloxano líquido que tem a fórmula: 4-a-b
(R)a (H)bSíO 2 70 numa quantidade suficiente para proporcionar desde cerca de 0,5 até cerca de 1,0 átomos de hidrogénio ligados ao silício por grupo de vinilo ligado ao silício do componente (i) mencionado antes ou do subcomponente (iii) referido antes, Ra é um radical hidrocarboneto monovalente isento de insaturação alifática e tem um valor desde cerca de 1,0 até cerca de 2,1, b tem um valor desde cerca de 0,1 até cerca de 1,0 e a soma de a e b varia entre 2,0 e cerca de 2,7, sendo pelo menos dois átomos de hidrogénio ligados a silício por molécula.
Opcionalmente, essa composição pode conter uma carga inorgânica finamente dividida (identificada na presente memória descritiva por uma questão de conveniência como componente (v)). Também, essa composição pode opcionalmente conter um mais aditivos e/ou modificadores (identificados na presente memória descritiva como componente (vi)).
Por exemplo, essa composição pode compreender numa base de partes em peso: (a) 100 partes do componente (i) mencionado antes; (b) 100-200 partes do componente (ii) citado antes; (c) uma quantidade cataliticamente eficaz do componente (iii) referido antes, que para fins da presente ilustração pode variar desde 0,01 a 3 partes de componente (iii), muito embora seja possível empregar quantidades maiores e menores sem afastamento da operabilidade (endurecibilidade da composição) como os especialistas na matéria sabem; (d) 50-100 partes do componente (iv) referido antes, muito embora se possam empregar quantidades maiores e menores sem afastamento da operabilidade (endurecibilidade) como os especialistas no assunto apreciam; (e) 0-50 partes do componente citado antes (v); e (f) quantidades variáveis do componente (vi) antes mencionado dependendo do componente e da funcionalidade exacta pretendida, como os especialistas na matéria apreciam.
Formas de realização dessas composições de partida acredita-se serem comercialmente disponíveis a partir de vários fabricantes sob várias marcas comerciais e nomes comerciais, com a excepção da adição de vários aditivos e/ou modificadores discutidos na presente invenção.
Como comercialmente disponível, essa composição é vulgarmente contida na forma de duas embalagens (que são combinadas antes da utilização). Tipicamente, o componente (iv) referido antes é mantido separado dos componentes (i) e (ii) para evitar a possível gelifícação durante a armazenagem antes de uso, como os especialistas na matéria conhecem. Por exemplo, uma embalagem pode compreender componentes (i) e (ii) que podem ser formulados conjuntamente, sendo pelo menos alguma quantidade do componente (ii) dissolvido no componente (i), juntamente com componente (iii) e algum ou todo o componente (v) (se for empregado), enquanto a segunda embalagem pode compreender componente (iv) e opcionalmente uma porção de componente (v) (se for empregado). Ajustando a quantidade de componente (i) e o componente da carga (v) (se utilizado) na segunda embalagem, consegue-se obter a quantidade de componente catalisador (iii) necessária para produzir uma composição endurecivel pretendida. Preferivelmente, o componente (iii) e o componente (iv) não são incluídos conjuntamente na mesma 72 :Ρ*, · : j/ /\ \ embalagem. Como se descreve, por exemplo, em US-A-3 436 366, a distribuição dos componentes entre as duas embalagens é preferivelmente tal que desde cerca de 0,1 a 1 parte em peso da segunda embalagem seja empregada por parte da primeira embalagem. Para utilização, as duas embalagens são simplesmente misturadas conjuntamente de maneira apropriada no local de utilização. O componente (vi) é opcionalmente misturado na composição do polímero precisamente antes de aplicar a uma teia porosa. Outras composições de polímero de silicone apropriadas, sem aditivos são reveladas nas seguintes patentes US: US-A-4 032 502 proporciona composições que contêm um polidiorganossiloxano linear que tem dois grupos vinilo ligados ao siloxano por molécula, organossiloxano esse que é solúvel nesse polidiorganossiloxano linear e é constituído por uma mistura de um poliorganossiloxano e de um polidiorganossiloxano, catalisador contendo platina, um inibidor de catalisador de platina e uma carga de sílica de reforço cuja superfície foi tratada com um composto de organossilicone. US-A-4 108 825 divulga uma composição que compreende um polidiorganossiloxano com as extremidades bloqueadas por um triorganossiloxi, o organo-hidrogenossiloxano tem uma média de pelo menos 2,1 átomos de hidrogénio ligados a sílicio por molécula, uma carga de sílica de reforço que tem uma superfície tratada com um composto de organosilicone, o catalisador de platina e hidrato cérico. Essa composição de polímero de silicone é desejável quando se está a preparar uma teia que tenha propriedades de retardamento das chamas. US-A-4 162 243 divulga uma composição de silicone de 100 partes em peso de polidimetilsiloxano com as extremidades bloqueadas por triorganossiloxi, sílica amorfa de reforço que é tratada superficialmente com grupos organossiloxano, organo-hidrogenossiloxano e catalisador de platina. US-A-4 250 075 divulga uma composição de polímero de silicone líquida que compreende polidiorganossiloxano com as extremidades bloqueadas com vinildiorganossíloxi, poliorgano-hidrogenossiloxano, catalisador de platina, inibidor de catalisador de platina e partículas de carbono. Essa composição polimérica de silicone é útil quando se está a preparar uma teia de acordo com a presente invenção que tenha propriedades electricamente condutoras. US-A-4 427 801 divulga um polidiorganossiloxano com as extremidades bloqueadas por triorganossiloxi líquido em que os grupos triorganossiloxi são grupos dimetilsiloxi ou vinilmetilfenilsiloxi, partículas de sílica amorfa finamente dividida tratadas com grupos trimetilsiloxi e grupos siloxi contendo vinilo misturados, resina de organopolissíloxano contendo grupos vinilo, organo--hidrogenossiloxano e o catalisador contendo platina. US-A-4 500 659 divulga uma composição de silicone de polidimetilsiloxano bloqueado nas extremidades com triorganossiloxi líquido em que as unidades de triorganossiloxi são dimetilvinilsiloxi ou metíltfenilvinilsiloxi, uma carga de reforço cuja superfície foi tratada com poliorganossiloxano com a extremidade bloqueadas com hidroxilo líquido que é substituído por flúor, um metil--hidrogenossiloxano líquido e um catalisador contendo platina. US-A-4 585 830 divulga uma composição de organossiloxano de um polidiorganossiloxano bloqueado nas extremidades por triorganossiloxi contendo pelo menos dois radicais vinilo por molécula, um organo-hidrogenossiloxano contendo pelo menos dois átomos de hidrogénio ligados ao silicone por molécula, 74 "7c I & um catalisador de hidrosilação contendo platina, opcionalmente um inibidor do catalisador, uma carga de sílica finamente dividida e o agente de tratamento da sílica que é pelo menos parcialmente imiscível com o citado polidiorganossiloxano. US-A-4 753 978 divulga uma composição de organossiloxano de um primeiro polidiorganossiloxano terminado por diorganovinilsiloxi que possui uma viscosidade especificada e que não tem radicais hidrocarboneto etilenicamente insaturados ligados a átomos de silício não terminais, um segundo polidiorganossiloxano terminado por diorganovinilsiloxi que é miscível com o primeiro polidiorganossiloxano e contém um radical vinilo, um organo--hidrogenossiloxano, um catalisador de hidrosilação de platina e uma carga de sílica de reforço tratada. US-A-4 785 047 revela elastómeros de silicone que têm uma mistura de polidiorganossiloxano líquido contendo pelo menos dois radicais vinilo ou outros radicais etilenicamente insaturados e uma carga de sílica finamente dividida tratada com um hexaorganodissilazano, mistura essa que é então misturada com hexaorganodissiloxano. US-A-4 329 274 divulga várias composições de polímero de silicone líquidas que se acredita serem apropriadas e que são constituídas por diorganopolissiloxano contendo vinilo (correspondendo ao componente B), hidreto de silícissiloxano (que corresponde ao componente A) e uma quantidade eficaz de um catalisador que é um complexo de platina tetramérico halogenado. US-A-4 442 060 revela uma mistura de 100 partes em peso de um óleo de diorganopolissiloxano viscoso, 10 a 75 partes em peso de sílica de reforço finamente 75 75 J’ ***** dividida, 1 a 20 partes em peso de um inibidor de estruturação e 0,1 a 4 partes em peso de peróxido de 2,4-diclorobenzoilo como agente de reticulação controlada.
Composições de resinas de silicone reunidas no Quadro I seguinte foram usadas na prática da presente invenção. Essas composições do Quadro 1 acredita-se envolverem formulações do tipo antes caracterizado.
Quadro I
Composições de Polímeros de Partida Ilustrativas FABRICANTE DESIGNAÇÃO COMERCIAL COMPONENTES(,) Mobay Silopren® LSR 2530 Polidimetilsiloxano terminado por vinilo com sílica fumada, metil--hidrogenopolissiloxano Mobay Silopren® LSR 2540/01 Dow Corning Silopren® 595 LSR Polissiloxano 2303 Polissiloxano 2962 Polissiloxano General Electric SLE5100 Polissiloxano General Electric SLE5106 Solução de resina de siloxano General Electric SLE5110 Polissiloxano General Electric SLE 5300 Polissiloxano General Electric SLE 5500 Polissiloxano General Electric SLE 6108 Polissiloxano Shin-Etsu KE 1917 Shm-Etsu Dl 1940-30 SWS Silicones Corporation Borracha Líquida BC-10 Fluido de silicone com carga de dióxido de silício e agente de endurecimento Nota ao fundo do quac ro Quadro I: (1) Componentes identificados não representam a composição dos produtos individuais mostrados.
Quando uma composição polimérica do polímero de silicone e uma benzofenona são submetidos a pressão para dentro de uma teia porosa como se refere na presente memóna descritiva, melhora-se a protecção de uma teia orgânica contra radiação ultravioleta e inibem-se os efeitos de degradação associados com a exposição à luz ultravioleta, como se pode esperar dos conhecimentos da técnica anterior relativamente ao comportamento de benzofenonas.
Agentes de absorção de ultravioletas considerados para utilização na prática da presente invenção incluem absorvedores de raios ultravioleta A tais como antranilato de benzofenona-8-metilo; benzofenona-4; benzofenona-3; 2,4-di-hidroxi-benzofenona; absorvedores de raios ultravioleta B tais como ácido p-aminobenzóico (PABA); PABA pentil-dimetilo; cinoxato; p-metoxicinamato de DEA; trioleato de digaloilo; PABA de etilo di-hidroxipropilo; octocrileno, metoxicinamato de octilo, salicilato de octilo, PABA de glicerilo; homossalato; lawsona mais di--hidroxiacetona; PABA de octil-dimetilo; ácido fenilbenzimidaol-5-sulfónico; salicilato de TEA; sulfometil benzilideno bomanona; ácido urocânico e os seus ésteres e barreias físicass tais como petrolato vermelho e dióxido de titânio.
Para preparar uma composição polimérica de silicone que incorpora uma benzofenona, preferivelmente mistura-se a benzofenona com a composição polimérica de silicone no momento da utilização. O componente de benzofenona pode ser considerado como ou identificado na presente memória descritiva por conveniência como componente modificador (vi). Com as mesmas partes à base de peso utilizadas antes, uma composição de acordo com a presente invenção contém desde cerca de 0,1 até cerca de 15 partes de componente (vi), muito embora a quantidade preferida esteja compreendida entre cerca de 0,3 até cerca de 10 partes de componente (vi) e podem-se utilizar quantidades menores, caso assim se pretenda sem afastamento do espírito e do óbito da invenção.
Uma classe de benzofenonas derivatizadas úteis na prática da presente invenção caracteriza-se pela fórmula genérica
OII
(R2)m na qual: R1 e R2 são cada um deles escolhido do grupo que consiste em hidroxilo, alcoxi inferior e hidrogénio e n e m são cada um o número inteiro 1 ou 2. Exemplos de benzofenonas substituídas da fórmula antes mencionada incluem as substâncias indicadas em seguida.
Quadro II
Benzofenonas Substituídas ID NO. NOME COMERCIALMENTE DISPONÍVEL SOB A MARCA COMERCIAL ESPECIFICADA DE BASF 1 2,4-di-hidroxibenzofenona “Uvinul” 4001 2 2-hidroxi-l-metoxi-benzofenona "Uvinul" M-40 3 2.2,4,4-tetra-hidroxibenzofenona "Uvinul” D-50 4 ^ 2,2-di-hidroxi-4.4- -dimetoxibenzofenona "Uvinul” D-49 5 Benzofenonas tetra-substituídas misturadas "Uvinul” 49D Nota ao fundo do Quadro II: (1) Presentemente a benzofenona substituída mais pretendida
Outra classe de benzofenonas derivatizadas úteis na prática da presente invenção é caracterizada pela fórmula genérica:
O FUO-C-C-CN II C
na qual R3 é um radical alquilo inferior.
Um exemplo de uma benzofenona substituída da fórmula antes mencionada é: acrilato de 2-etil-hexil-2-ciano-3,3-difenilo (disponível de BASF sob a marca comercial “Uvinul N-539”).
Nas últimas duas fórmulas, o termo “inferior” refere-se a um radical que contem menos do que cerca de 8 átomos de carbono. O ângulo de contacto exibido por uma composição de silicone utilizada na presente invenção varia com a teia particular que deve ser saturada com a mesma. No entanto, o ângulo de contacto da água é geralmente menor para o lado não tratado do que para o lado tratado. Uma combinação da teia processada, do polímero de silicone e do composto químico fluorado geralmente produz maiores ângulos de contacto com a água do que teias tratadas apenas com produtos químicos fluorados. O desempenho de uma composição polimérica pode ser determinado pela natureza do saturante previamente aplicado tal como um produto químico fluorado. Composições de partida apropriadas incluem composições de borracha de silicone endurecidas 100% líquidas, tais como SLE5600 A/B de General Electric, Mobay LSR 2570 A/B, Dow Corning Silastic® 595 LSR e Silastic® 590 que, quando formuladas com benzofenona substituída como é descrito na presente memória descritiva, formam um ângulo de contacto muito maior do que 70 graus, e tipicamente de 90+ graus, com as teias porosas típicas (tais como tecidos) que têm um resíduo de produto químico fluorado por cima (e dentro) da teia proveniente de uma saturação anterior. A composição poliméríca utilizada na realização prática da presente invenção pode também veicular aditivos para a estrutura tridimensional da teia durante a aplicação sob pressão. Além disso, é preferível que quaisquer aditivos e/ou modificadores sejam ligados com a composição endurecida permanentemente quando localizada na estrutura tridimensional da teia. Particularmente no caso de tecidos, esta desejavelmente posiciona os aditivos e/ou os modificadores principalmente sobre as porções da superfície dos fios encapsulados e fibras em posições em que tipicamente eles são beneficamente colocados e mantidos ou nas superfícies da camada interna, ou nas superfícies da teia, ou alguma sua combinação. Quando necessário, a composição poliménca, o tecido utilizado e os compostos aditivos e/ou modificadores particulares podem ser alterados para criar propriedades funcionais específicas tais como adesão, actividade antimicrobiana, repelência do sangue, condutividade, resistência ao fogo, flexibilidade, bom toque natural, resistência a manchas, capacidades de absorção de ultravioletas e outras funções descritas pela presente invenção.
Polímeros de silicone, quando misturados com aditivos e/ou modificadores, originam propriedades desejáveis. Por exemplo, uma sílica de partículas finas é adicionada ao polímero de silicone como uma carga ou agente de reforço para aumentar a dureza e diminuir a pegajosidade. Negro de fumo é adicionado quando se requer condutibilidade eléctrica. Oxido de ferro vermelho melhora a resistência ao calor. Óxido de zinco é utilizado para a condutibilidade térmica. Hidrato de alumínio é adicionado para resistência extra de pistas eléctricas. Vários pigmentos são usados para proporcionar cor. Esses aditivos sólidos e/ou modificadores podem ser adicionados misturando com polímero de silicone numa certa proporção. A mistura do polímero de silicone é usualmente utilizada como misturador ou semelhante. Deve-se ter cuidado de adicionar os pós de aditivo (e/ou modificador) de maneira suficientemente lenta para evitar a formação de bolas com elevado teor de aditivo e pequeno teor de silicone que flutuam no topo do polímero de silicone que origina uma fraca dispersão. A fraca dispersão terá como resultado uma distribuição irregular do aditivo e/ou do modificador na ou dentro da teia. No caso de se adicionar muito aditivo e/ou modificador, várias adições seperadas e mistura cruzada entre eles garante uma boa dispersão. A sequência da adição é também importante. Por exemplo, quando se adicionam cargas de diluição, elas devem ser adicionadas depois das cargas de reforço. O corante, quando utilizado, deve ser adicionado nesta altura. O catalisador é adicionado no estágio final ou é parte da composição do polímero co-misturado. Deve ter-se o cuidado de garantir que a temperatura da mistura é suficientemente fria para evitar o endurecimento inesperado do polímero de silicone.
Aditivos e/ou modificadores líquidos podem ser adicionados misturando-os directamente com polímero de silicone ou dispersando-os finamente no polímero de silicone. Aditivos e/ou modificadores podem também ser adicionados sob uma forma homogénea como solução em dissolventes orgânicos apropriados ou água ou sob uma forma heterogénea tal como látex. Por exemplo, poliuretanos hidrófobos ou polímeros fluorocarbonados podem ser dispersos em água por adição de agentes emulsionantes ou agentes tensioactivos sob uma forma de emulsão ou látex.
Uma larga variedade de aditivos, agentes ou modificadores, utilizados neste caso intermutavelmente, podem ser utilizados de acordo com a prática desta invenção para produzir teias porosas que retêm as propriedades funcionais dos agentes incorporados no interior da teia. É impossível fazer uma lista com certeza de todos agentes e modificadores que podem ser usados de acordo com a prática da presente invenção. Muito aditivos utilizados na indústria de plásticos são descritos em manuais que podem ser usados de acordo com a prática desta invenção. Dois desses manuais são Plastics Additives: An Industrial Guide, por Emest W. Flick (Noyes Publications 1986), e Chemical Additives For The Plastics Industry: Properties, Applications, Toxicologies, pela Radían Corporation (Noyes Data Corp. 1987), incorporados na presente memória descritiva como referência. Os quadros seguintes fazem uma lista de (1) aditivos conhecidos que trabalham de acordo com a prática desta invenção, (2) aditivos que são substancialmente semelhantes nas propriedades físicas e/ou químicas aos aditivos que se sabe funcionarem de acordo com a prática desta invenção e (3) aditivos que são desconhecidos da técnica aquando da impressão dos manuais referenciados antes. Alguns destes agentes são discutidos com maior pormenor nas secções subsequentes.
Agentes Adesivos
Resina epoxi_
Co-oligómero_
Resmas fenólicas_
Resmas de poliureia_
Poliolefinas_
Poliamidas_
Polissiloxanos_
Polissulfuretos Ésteres polivinílicos _ Neopreno_ Poliuretanos_ Resina de poliacetal, com um ou mais membros escolhidos do grupo que consiste em compostos de isocianato e isotiocianato._
Agentes Anti-Estáticos Ésteres de ácidos gordos e seus derivados_ Aminas de cadeia comprida_ Amidas_ Sais de amónio quaternário_ Denvados de polioxietileno_ Álcoois polifuncionais e seus derivados_ 1,2-Epóxidos tais como 1,2-epoxi-hexano, 1,2-epoxi-octano, 1,2-epoxinonano, 1,2--epoxidecano, 1,2-epoxidodecano, 7,8-epoxioctadecano, 9,10-epoxioctadecano, 5,6--epoxidodecano, 7,8-epoxioctadecano, 2,3-epoxidodecano, 5,6-epoxidodecano, 7,8- -epoxxoctadecano, 9,10-epoxioctadecano, 10,11-epoxieicosano._ Epóxidos reagidos sob condições de catalisadores ácidos ou alcalinos com etileno glicóis ou 1,2-propileno glicóis. São exemplos de catalisadores eterato de BF, ácido sulfurico, metilato de sódio e metilato de lítio. Os etileno glicóis ou propileno glicóis preferíveis são mono-, di-, tri- e tetra-._
Agentes Biocidas
Halogéneos e compostos baseados em halogéneos tais como iodo, cloroazodina, derivados de ácido cianúrico clorados e derivados de cloramina._ Antibióticos_ Antivirais tais como zidovudina_ Nonoxinol-9_ Fenóis e compostos fenólicos tais como o-fenilfenol, o-benzil-p-clorofenol, p-terc --amilfenol, bisfenóis tais como hexaclorofeno, diclorofeno, metileno-bis(4- -clorofenol), fenticloro e triclosano._ Sais quaternários de amónio tais como cetrimida, cloreto de benzalcónio, cloreto de cetilpiridinio, acetato de laurolinio, cloreto de dequalinio, cloreto de hedaqumio, poliquatémio I._ Oxido de zinco, Z-N-octil-4-isotiazol-3-ona_ Acetato fenil mercúrico_ Desinfectantes da pele tais como álcoois, mercuriais, compostos de prata, neomicina Desinfectantes da água tais como cloro e hipoclorito de sódio_ Desinfectantes do ar tais como propileno glicol, ácido láctico, ácido glicólico e ácido levulínico_ Desinfectantes gasosos tais como óxido de etileno, β-propiolactona e formaldeído Desinfectantes do vestuário tais como neomicina_ Cloreto de metil-dimetil-propoxileno-amónio_ 83 Ζ' / \
Material de poli-iodeto como penta-iodeto_ Sais ácidos derivados de ácido clorídrico, metano-sulfónico, etano-sulfónico, iso- -etiónico, láctico e cítrico_ Triclorocarbono
Repelentes do Sangue
Agentes antimicrobianos ou biocidas_ Monoaldeído_ lodóforos tais como povidona-iodo, polivinil pirrolidona (PVP) ou povidona USP, complexo de butil-celosolve albumina-povidona-iodo_ Éter polietileno glicol mono (nonilfenílico)__ Éter dietílico___ Resina fenólica__ Resina de ureia_ Resina epoxi modificada com uretano__ Sais de amónio quaternário de organossilício_
Corantes e Pigmentos
Corantes azóicos
Corantes catiónicos
Corantes de enxofre
Nigrosma
Negro de fumo
Agentes Condutores Eléctricos
Partículas ou cargas de metais_ Oxido de zinco_ Oxido estânico_ Oxido de índio_ Tungsténio e carboneto de tungsténio Negro de fumo_ Grafite e com grafite revestida com metal Polímeros condutores_ Prata, níquel, cobre, alumínio, ouro_ Ródio_ Ruténio_ Molibdénio_ Irídio_ Platina
Paládio 84 Agentes de Blindagem Electromagnética
Hipofosforoso_ Composto de resina carbono-fenol
Agentes de Retardamento das Chamas
Hidróxido de alumínio_ Bórax_________ Tetraquis (hidroximetilo)_ Cloreto de fosfónio______ Hexafluorozirconato de potássio_ Hexafluoro titanato de potássio_ Poliamida___ Poli-imida > t 1 7"---- ' ~ ..... ......... Acido poli-parabànico_______ Poliéter sulfona, poliéter éter cetona, polieterimida_ Películas de resina fluoroplástica_ Polifenileno sulfureto_ Hidróxido de magnésio___ Oxido de magnésio tratado com silicone_ Polibenzimidazol_ Fibras duráveis que não propagam as chamas com fibras duráveis que propagam as chamas de metal tais como aço inoxidável, cobre, níquel_ Carbono ou composições carbonizáveis_ Kevlar™_ Nomexrxi__ Cargas em pó de retardamento das chamas tais como alumina tri-hidratada_ Caulino, gesso e argila hidratada incorporada com polidimetilsiloxanos_ Polipropileno, polibutileno_ Sais metálicos de ácidos carboxílicos contendo pelo menos 6 átomos de carbono Compostos de cálcio, bário e estrôncio_ Sais de ácidos carboxílicos: estearato de cálcio, estearato de bário e estearato de estrôncio, estearatos, iso-estearatos, oleatos, palmitatos, miristatos, lauratos, undecilenatos, 2-etil-hexanoatos, hexanoatos_ Podem ser apropriados sais dos seguintes ácidos: ácidos sulfínico, sulfónico, sulfénico aromático, sulfamico, fosfínico e fosfórico_ Poliolefinas tais como políetileno de baixa densidade e polietileno de alta densidade 85 /
Polipropileno, polibutíleno_ Copolimeros tais como poliestireno, policarbonatos_ Poliésteres, poliamidas, policaprolactamas_ Ionómeros, poliuretanos, co- & ter-polimeros_ Acrilonitrilo, butadieno, estireno, polímeros acrílicos, resinas de acetal, etileno- -acetato de vinilo_ Polimetilpenteno_ Oxido de polífenileno, misturas de óxido de polifenileno-poliestireno ou copolimeros com haletos orgânicos de optinal tais como óxido de decabromodifenilo, declorano mais hidrocarboneto aliciclico clorado e tri-hidrato de alumínio
Agentes que Provocam Flexibilidade
Eter diglicidílico de ácido linoleico dimérico_ Eter diglicidílico de polietileno glicol_ Eter diglicidílico de polipropileno glicol_ Eter diglicidílico de aducto de óxido de alquileno de bisfenol A Pré-polímero de uretano_ Resina epoxi modificada com uretano_ Compostos policarboxílicos _ Policaprolactona_ Resina fenoxi
Agentes de Alisamento 1-2% de sílica amorfa por peso total de resina, tal como OK 412, produzida por DeGussa, Inc. (Frankfurt, Alemanha), disponível através da sua divisão de pigmentos em Teterboro, NJ._ Sílica_ Polietileno micronizado
Agentes Resistentes a Gordura
Carboximetilcelulose, metilcelulose, metiletilcelulose, hidroxipropilmetilcelulose, hidroxipropilcelulose_
Agentes de Alteração do Toque Manual
Estruturas de proteína feitas para imitar alguma propriedade obtida sobre ou próximo da superfície dos polímeros._ Proteínas de folha natural e sintética beta-dobrada_ Seda hidrolizada tal como “Crosilk”, uma proteína de seda hidrolisada 86 / y. ' ϊ& > comercialmente (Croda, Inc. Nova Iorque, NY). Crosilk é uma proteína de 10 000 de peso molecular preparada por hidrólise de seda e é constituída por 17 diferentes segmentos de aminoácidos, em quantidade compreendida entre 0,1% e 20,3% em peso._ Fibras ou tecido de poliolefina_
Agentes de Controlo de Humidade
Sais de cobre sólidos, preferivelmente sais orgânicos de cobre, tais como formato de cobre, acetato de cobre, oxalato de cobre e outros._
Agentes de Permuta de Iões -Y-k * ....... Duolite C255H ~ por Diamond Shamrock_ Sais de amónio_ Cloreto_ Compostos e materiais que possuem funcionalidade acídica ou básica Nitrato_ Zeolite beta, zeolite chabazite (baixo teor de cálcio) _
Agentes que provocam a fixidez à luz
Corantes de tinta___ Corantes catiónicos__ Corantes ácidos _______ Acido monossulfónico, ácido dissulfónico, ácido sulfónico-ácido carboxílico
Agentes de Reflexão da Luz Óxido de titânio Oxido de zinco
Agentes Resistentes a Míldio
Tiazolilbenzimidazol_ Fosfito de zinco_ Derivados de fenol_ Derivados de benzotiazol_ Sal de amónio quaternário de organossilício
Agentes de Processamento
Inibidores de reticulação Agentes reológicos Polímeros hidrófobos Álcool polivinílico
Agentes de Blindagem de Radio Frequência
Películas fotorresistentes feitas de poliamida ou SOG (Spin Qn Glass) Películas magnéticas_ Piezoeléctricos_ Películas fotorresistentes como uma barreira EMI comutável
Agentes Resistentes ao Apodrecimento
Cloreto de zinco, cloreto de zinco cromatado
Agentes Resistentes a Manchas
Uma mistura de copolímero de éter-fenil-vinílico/diácido maleico e copolímero de éter Z-(4-hidroxi-metil-fenoxi)-etil-vinílico/ácido maleico e um copolímero obtido pela a reacção de éter de fenil-vinílico, éter 2-(4-hidroximetil-fenoxi)-etil-vinílico e anidrido maleico Erional™ NMS, Intratex N™ Mesitol, FX-369, CB-130, Nylofíxan P_
Agentes Terapêuticos
Antibióticos_______ Compostos Quimioterapêuticos_ Hormonas_ Analgésicos como aspirina__ Vitaminas_ Espermácidos tais como ácido ricinoleico, p-di-isobutílfenoxipolietoxietanol, ácido bórico e nonoxinol-9.____ Drogas________ ^ V 88 Peneiros moleculares ou outras formas embaladas que contêm todos os compostos acima referidos
Agentes Condutores Térmicos
Partículas de alumínio tais como nitreto de alumínio e alumina Cargas tais como prata_ Grafite_ Carboneto de silício_ Nitreto de boro_ Pó de diamante_ Resina sintética
Agentes Absorventes de Ultravioletas
Benzofenona e os seus derivados_ Composto de benzotriazol substituído no grupo arilo Esteres do ácido cinâmico_ Benzoxazais_ Compostos de 4-tiazolidona_ Dióxido de titânio ; 1 — —..... Oxido de zinco
Agentes Repelentes da água
Fluoroalquilsilano_ Alquilsilano_ Dimetilpolissiloxano_ Agentes repelentes da água do tipo Florine (Asahi Guard AG710) Compostos de silazeno, por exemplo, (CH3)3SiNH-Si(CH3)3(6) Sais de ácido esteárico_ Compostos de zircómo_ Fluorossilício do tipo KP-801_ Organossiloxanos contendo grupos epoxi_ Polissiloxanos contendo átomos de flúor_ Perfluoroalquilo-silicone-KP801_ Dimetilamino-silicone____ Cera
Alguns aditivos e/ou modificadores podem ou não ser combinados com o material tixotrópico antes da aplicação ao substrato poroso. Estes materiais são aplicados na superfície do substrato poroso por deposição ou medição ou por outros meios semelhantes.
Outros aditivos e/ou modificadores utilizados na prática da presente invenção incluem compostos que contêm sítios reactivos, compostos que facilitam a a libertação controlada de agentes para o ambiente envolvente, compostos que promovem a adesão entre os materiais de tratamento e o substrato e compostos que alteram a química superficial dos artigos produzidos a partir dos substratos tratados.
Os sítios reactivos previstos na prática da presente invenção incluem grupos funcionais tais como hidroxilo, carboxilo, ácido carboxílico, grupos amina e semelhantes, que promovem a interacção física e/ou química com outros materiais e compostos. Por exemplo, o agente modificador pode ser uma enzima ou um metal que catalisa uma reacção específica. Como variante, o modificador pode ligar um agente. A expressão “capacidade para ligar”, tal como é usada na presente memória descritiva, refere-se à ligação tanto por meios covalentes como não covalentes. O poliuretano é um exemplo de um agente modificador com sítios reactivos que especificamente ligam o iodo, como agente. Uma proteína é um exemplo de um modificador com sítios reactivos que especificamente ligam um anticorpo, como agente. Os artigos resultantes são úteis, por exemplo, quando se pretende libertar iodo (por exemplo, como desinfectante), devido à tendência do iodo para sublimar sob as condições ambientes. O modificador ou agente pode também ser um composto biologicamente activo ou “composto bioactivo”, tais como uma enzima, anticorpo, antigene ou proteína. Por exemplo, o modificador pode ser um anticorpo e o agente, uma proteína alvo ou semelhante. Ou então o modificador pode ser uma proteína e o agente um anticorpo como alvo. Essas formas de realização são particularmente úteis no campo dos diagnósticos médicos.
Como variante, o modificador pode ser capaz de ligar qualquer material proteináceo independentemente da sua bioactividade, tais como polipéptidos, enzimas ou os seus sítios activos, assim como anticorpos ou fragmentos de anticorpos. Estas formas de realização, como são previstas na prática da presente invenção, são aplicáveis a métodos de purificação tanto à escala de investigação como à escala industrial.
Dependendo da utilização final do material tratado, pode usar-se uma variedade de modificadores que contêm sítios activos. Por exemplo, podem empregar-se modificadores que ligam agentes que são contaminantes orgânicos transportados pelo ar. O composto particular utilizado como modificador depende da funcionalidade química do agente alvo e pode facilmente ser deduzido por qualquer especialista na matéria.
Também prevista pela presente invenção é a utilização de modificadores que são capazes de promover a libertação de um agente da teia tratada. Por exemplo, quando o agente está a ser libertado de um material tixotrópico que seja hidrolítico, o modificador pode ser um composto higroscópico tal como um sal que promove a absorção de água. Quando água é extraída para o material, o material tixotrópico degrada-se por hidrólise libertando assim o agente. Como variante, o modificador pode promover a libertação de um agente da teia tratada criando poros, uma vez que o artigo resultante seja colocado num ambiente particular. Por exemplo, pode usar--se um sal higroscópico solúvel em água para provocar a formação de poros em materiais tixotrópicos quando colocados num ambiente húmido ou aquoso. Assim, a 91 ,·? dissolução do sal promove a libertação do agente do substrato tratado. Outros modificadores que promovem a libertação de um agente dos materiais são conhecidos pelos especialistas na matéria. Agentes apropriados para a utilização nestas formas de realização incluem agentes terapêuticos, agentes biologicamente activos, biocidas, iodo e semelhantes.
Também previstos para utilização na prática da presente invenção como componente modificador são hidrogeles. Os hidrogeles são materiais poliméncos que são capazes de absorver relativamente grandes quantidades de água. Exemplos de compostos que formam hidrogel incluem ácidos poliacrílicos, sal de sódio de carboximetilcelulose, álcool polivinílico, polivinil pirrolidina, gelatina, carraguinano e outros polissacáridos, ácido hidroxietilenometacrílico (HEMA), assim como os seus derivados, e semelhantes. O controlo da fase de aplicação sob pressão pode ser realizado num número de áreas visto que o processo de cisalhamento é sensível à viscosidade da composição polimérica tanto à pressão atmosférica como a uma pressão superatmosfénca. A temperatura ambiente que afecta o polímero quando é aplicado e as alterações de temperatura provocadas pela pressão que ocorrem durante a colocação controlada do polímero também desempenham um papel na viscosidade e portanto no processo de cisalhamento. Evidentemente, o produto químico de compensação da composição polimérica também desempenha um papel no processo de cisalhamento e ajuda à formação de uma encapsulagem de camada interna e/ou interna das fibras ou dos elementos estruturais da teia. A quantidade de polímero utilizada e o peso adicionado são igualmente variáveis e dependem de diversos factores tais como a teia tratada, o uso pretendido da teia, o custo e semelhantes. O aumento de peso da teia pode ser tão pequeno como 1 a 5 por cento em peso e ir até cerca de 200 por cento em peso da teia não tratada. Para produzir teias de tecido repelentes da água respiráveis de acordo com a invenção, as adições de peso são preferivelmente compreendidas no intervalo de 10 a 100 por cento em peso em relação ao peso da teia não tratada. A composição saturante de fluoroquímicos pode também conter um agente ligante. O agente ligante pode facilitar a ligação do produto químico repelente da água e/ou impregnar a estrutura tridimensional da teia dentro da qual está saturado. O agente ligante Mobay Silopren™ do tipo LSR Z 3042 e o primário Norsil 815 são composições representativas para serem utilizadas para facilitar a ligação dos químicos repelentes da água e/ou dos impregnantes à teia e dentro da teia. O uso dos agentes ligantes não é essencial para a prática da presente invenção mas pode aperfeiçoar a ligação do composto fluoroquímico e/ou da composição polimérica às fibras. O produto fluoroquímico particularmente e também os agentes de ligação, quando são usados, são preferivelmente fixados na estrutura tridimensional da teia antes da colocação controlada do polímero dentro da teia. A fixação completa não é necessária para o fluoroquímico. O produto fluoroquímico aparentemente facilita a aplicação sob pressão de uma composição polimérica mesmo se o produto fluoroquímico não for preliminarmente fixado ou localizado dentro da teia que está a ser tratada. No entanto, a fixação especialmente por sinterização parece causar o escoamento dos produtos químicos repelentes da água e que estes fiquem nele ligado à estrutura tridimensional da teia. A este respeito, uma menor quantidade de material fluoroquímico ficará melhor no local e facilitará melhor a subsequente aplicação sob pressão do polímero, se a fase de smterização ou de insolubilização for realizada antes dessa aplicação sob pressão.
Depois da saturação com o produto fluoroquímico seguida por colocação controlada do polímero e endurecimento, uma teia pode ter um ângulo de contacto superficial com polímero maior do que cerca de 70 graus e mais tipicamente maior do que cerca de 90 graus. As pressões sobre a teia podem envolver força ou pressão transversal compreendida no intervalo das dezenas a milhares de libras por polegada quadrada da superfície da teia.
Semelhantemente às qualificações funcionais conseguidas pelo uso de um produto fluoroquímico na fase de pré-tratamento de saturação preferida, o polímero introduzido pela fase de aplicação de pressão pode ser definido pelas suas qualificações funcionais. Por exemplo, o polímero de silicone produz um ângulo de contacto com uma teia tratada com produto fluoroquímico maior do que 70 graus. O ângulo de contacto de uma teia com um fluoroquímico ficará compreendido dentro do intervalo de cerca de 90 graus até cerca de 180 graus enquanto o ângulo de contacto de uma teia tratada fluoroquimicamente com o polímero de silicone ficará dentro do intervalo de cerca de 70 graus até cerca de 180 graus. O ângulo de contacto exibido pelo polímero de silicone pode ser, caso se pretenda, qualificado contra a teia particular saturada com o fluoroquímico saturante particular. A escolha de uma composição polimérica de silicone apropriada pode ser determinada pela natureza do saturante fluoroquímico aplicado previamente. O saturante fluoroquímico e as composições poliméricas de silicone são, no entanto, não críticas para a prática da presente invenção visto que podem envolver largas gamas de composição respectiva. De maneira particular, uma borracha de silicone 94 líquido substancialmente nao diluído que é disponível dos fornecedores tais como GE, Dow Corning e Mobay-Bayer, caracteristicamente formará um ângulo de contacto muito maior do que cerca de 70 graus e tipicamente maior do que cerca de 90 graus, com teias porosas típicas (tais como tecidos) que tem um resíduo de fluoroquímico sobre a (e dentro da) teia resultante de uma saturação anterior. A composição polimérica pode transportar aditivos para a estrutura tridimensional da teia nas fases de aplicação sob pressão do método da invenção. Além disso, a composição polimérica, depois de endurecida, é capaz de aderir a elementos estruturais, fibras, fios e semelhantes e quaisquer aditivos dispersos nela. Assim, os aditivos são posicionados adjacentemente a ou sobre superfícies de elementos estruturais, fios, fibras e semelhantes, numa posição em que podem ser benéficos. Os aditivos podem também ser concentrados ou localizados em posições escolhidas sobre ou dentro da teia.
Pode também usar-se energia para impelir os aditivos e/ou modificadores para várias posições escolhidas dentro da teia porosa. Durante esta fase, a viscosidade do material tixotrópico toma-se suficientemente pequena e a espessura de aplicação suficientemente fina de modo que os aditivos e/ou modificadores são capazes de se mover ou com a energia mecânica suficiente ou com energia provocada por ondas. Dependendo da afinidade do aditivo e/ou do modificador para o material impregnante tixotrópico em comparação com as interfaces substrato/impregnante e impregnante/ar, o aditivo e/ou modificador migrará para uma região particular dentro da teia. Esta migração é referida na presente memória descritiva como “inflorescência superficial”. A extensão e a velocidade de migração podem ser controladas controlando a viscosidade e a espessura do impregnante e a 95 mobilidade do aditivo particular e/ou modificador. Ambas as características dependem da quantidade da energia fornecida ao sistema. Devido à natureza do material tixotrópico, os aditivos e/ou modificadores podem ser fixados em qualquer posição ao longo do seu percurso de ligação. Por exemplo, a quantidade de energia dirigida para o impregnante e teia diminui quando os aditivos e/ou modificadores migram para dentro das posições pretendidas. Quando a viscosidade do impregnante tixotrópico aumenta, os aditivos e/ou modificadores ficam essencialmente bloqueados no sítio. Esta ciclagem de energia pode ser repetida nesta fase assim como nas fases 4 e 5, referidas mais adiante, até que os aditivos e/ou modificadores se tenham finalmente movido e fixado na posição pré-escolhida. Movendo os aditivos e/ou modificadores para uma posição pré-escolhida, procura-se que haja uma concentração de aditivos na posição prescrita. A concentração pode variar de .maneira significativa. A inflorescência superficial é um termo que descreve tanto a migração como a orientação exacta do aditivo e/ou modificador sobre a superfície ou próximo da superfície do polímero. Parece ser que uma camada fina do polímero (monocamada) ou uma ruptura real da estrutura superficial do polímero permitem a exposição do aditivo e/ou modificador. Pode também aplicar-se a um efeito dependente do tempo em que ao longo do tempo e exposição ao movimento e às condições ambientes, o aditivo e/ou modificador fiquem expostos como com os agentes libertados ao longo do tempo. O fenómeno referido como “inflorescência superficial” acredita-se que é o resultado de diversos factores que actuam em conjunto, alguns dos quais são descritos antes. As ligações alternadas de silício e oxigénio (siloxano) criam uma 96 cadeia flexível e a rotação é relativamente livre em tomo do eixo Si-O, especialmente com pequenos substituintes, por exemplo, metilo, nos átomos de silício. A rotação é também livre em tomo do eixo Si-C nos compostos de metil--silício. Como resultado da liberdade de movimento, as distâncias íntermoleculares entre cadeias de metil-siloxano são maiores do que entre os hidrocarbonetos e as forças íntermoleculares são menores, Polidimetilsiloxano (PDMS) contém um grupo superficial muito activo, -CH3, cuja actividade é apresentada para efectuar o melhor efeito pela flexibilidade única da cadeia. Uma distinção mais completa das características superficiais do polidimetilsiloxanos encontra-se em The Surface Activity of Silicones: A Short Review, Michael J. Owen, Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., V. 19, p. 97 (1980); em Encyclopedia of Polymer Science and Engineering 2a Ed., Wiley, Nova Iorque, V. 15, Silicones (1985-90); todos incorporados na presente memória descritiva por referência.
Pode exercer-se um controlo adicional sobre o posicionamento dos aditivos e/ou modificadores durante o processo de endurecimento na Fase 8, discutida mais abaixo. Este controlo está relacionado com outro mecanismo do movimento do aditivo e/ou modificador durante o tratamento como se descreve na discussão da Fase 8 mais adiante. As fontes de energia contempladas para utilização na prática da presente invenção incluem submeter o material tixotrópico endurecível e um ou mais modificadores a condições de cisalhamento (“tratamento dos materiais”)· Por exemplo, as condições de corte podem ser conseguidas fazendo passar o material a tratar e a teia em contacto com uma ou mais lâminas com uma orientação fixa em relação às lâminas. As lâminas podem ser ou rígidas ou flexíveis para acomodar uma maior variedade de materiais da teia. Por exemplo, uma lâmina mais rígida pode ser usada se a teia for macia e flexível. Semelhantemente, uma lâmina flexível pode ser usada se a teia for dura e rígida.
Como alternativa, a energia pode ser proporcionada fazendo passar os matenais a tratar e a teia através de rolos com uma pressão controlável. Outras fontes de energia previstas para a utilização na prática da presente invenção incluem energia térmica, energia de ultra-sons, feixe electrónico, micro-ondas e radiação electromagnética.
Exemplos de aditivos que são dispersáveis em quantidades eficazes numa composição polimérica viscosa tipicamente a uma concentração de cerca de 0,1 a 20 por cento em peso (com base no peso total da composição) incluem absorvedores de ultravioletas, retardadores das chamas, hidróxido de alumínio, agentes de enchimento, repelentes do sangue, agentes de nivelamento, agentes de reflexão óptica, agentes de modificação da sensação nas mãos, proteínas biocompatíveis, seda hidrolisada e semelhantes. A seda hidrolisada é um agente texturizante que confere um toque substancialmente sedoso a um tecido tratado de acordo com o método da presente invenção independentemente do facto de essa teia ou tecido tratado ser ou não seda.
Exemplos de outros agentes poliméricos dispersáveis incluem os que afectam a condutibilidade térmica, reflectividade da radiação, condutibilidade eléctrica e outras propriedades. Por exemplo, no caso de se pretender brilho metálico e/ou condutibilidade térmica ou eléctrica ou uma mistura de enquadramento infravermelho podem-se dispersar metais pulverizados. A aplicação sob pressão do polímero é sensível à viscosidade da composição polimérica. A temperatura afecta a composição polimérica reduzindo ou modificando a sua viscosidade. As alterações de temperatura provocadas pelo cisalhamento que ocorrem durante a aplicação ou durante o processamento de corte subsequente do polímero podem afectar a viscosidade. A composição química do polímero também desempenha um papel importante no processo de tratamento e têm efeitos no tratamento dos elementos estruturais da teia (incluindo fibras) e na regulação do enchimento dos interstícios e vazios de células abertas.
Podem usar-se várias máquinas e procedimentos para realizar o processo da invenção. Um dispositivo preferido para realizar a presente invenção é descrito em baixo. O dispositivo empregado na presente invenção funciona para aplicar em primeiro lugar e preferivelmente simultaneamente aplicar corte para tomar fluida e colocar uma composição polimérica com um ou mais aditivos e/ou modificadores opcionalmente misturados na composição numa teia sob pressão. Essa composição polimérica é em seguida remtroduzida, distribuída e medida de uma maneira controlada na teia com a ajuda de força de corte aplicada transversalmente e força de compressão de tal modo que as composições poliméricas fiquem distribuídas na teia de modo que os aditivos e/ou modificadores sejam orientados (a) sobre e dentro da fina película de encapsulagem das fibras e filamentos individuais, (b) revestimento interno, (c) superfície da teias ou (d) alguma sua combinação. Durante o tratamento, a teia é tensionada longitudinalmente e a aplicação sob pressão e o subsequente cisalhamento e acções de compressão são sucessivamente realizados em zonas localizadas preferivelmente prolongando-se geralmente lateralmente através da teia (que é geralmente perpendicular à direcção desse tensionamento da teia longitudinal) usando força aplicada transversalmente exercida localmente de encontro às pressões da superfície da teia durante cada colocação controlada e operação de corte. A teia é conveniente e preferivelmente mas não necessariamente deslocada longitudinalmente em relação a essas zonas de processamento da teia que se prolongam lateralmente. No tratamento de curtos comprimentos de um tecido, as lâminas podem mover-se relativamente a um comprimento estacionário de tecido. A aplicação sob pressão, as fases de cisalhamento e compressão são preferivelmente realizadas sucessiva ou sequencialmente. Essas zonas ficam elas próprias preferivelmente em posições estacionárias enquanto a teia se move mas, caso se pretenda, a teia pode ser estacionária enquanto as zonas se movem ou ambos. O resultado é que a composição polimérica escorre na teia e distribui-se intemamente de maneira geralmente uniforme numa extensão pré-determinável e controlável.
Alguns aditivos e/ou modificadores, devido às suas propriedades físicas e químicas, não podem ser incorporados sobre a teia e/ou dentro duma teia pré--tratando a teia ou misturando os aditivos e/ou modificadores na composição polimérica. Esses aditivos e/ou modificadores podem ser topicamente aplicados à teia depois da fase sobpressão, corte e aumento de fluidez acima descritos mas antes do endurecimento. Uma vez topicamente aplicados, os aditivos e/ou modificadores são forçados para dentro da teia fazendo-a passar através dos rolos de aperto de saída. Os aditivos e/ou modificadores aderem à composição do polímero que forma fibras encapsuladas, uma camada interna ou alguma combinação das duas. A Figura 5 representa uma vista esquemática em alçado de um dispositivo preferido para a realização prática do método de acordo com a presente invenção. Nesta forma de realização, uma teia contínua 302 move-se sobre tensão de tracção 100
100 J y< ao longo de um percurso da teia de um rolo de fornecimento 301 até um rolo de saída 327. A tensão primária é um resultado da velocidade diferencial entre o conjunto de puxamento de entrada designado como 306 e o conjunto de puxamento de saída accionado, designado por 322, por meio do que o conjunto de tracção de saída 322 é accionado a uma velocidade mais rápida do que o conjunto de entrada 306. Outros factores controláveis que afectam a tensão são os diâmetros dos rolos com lâminas 309, 314, 316, 318; a profundidade vertical das lâminas 311, 315, 317; o durómetro dos rolos do conjunto de entrada 304, 305 e o rolo de borracha 321 do conjunto de saída e a fricção quando a teia passa por baixo das lâminas. O rolo de lâminas 316 pode opcionalmente ser um rolo com folga, como se mostra com o rolo superior 329. Isto permite a criação de zonas de tensão múltiplas para ajudar o corte a tomar mais fluida a composição polimérica e colocar um ou mais aditivos e/ou modificadores sobre a teia ou dentro da teia. A teia 302 passa entre a folga dos dois rolos 304 e 305 do conjunto de tracção de entrada 306. A folga de entrada é ajustável para produzir uma força compreendida entre 444,8 N (100 lbs.) e 49 820 N (5 tons) sobre a teia, que passa entre os dois rolos. O peso do rolo superior 305 proporciona uma distribuição uniforme da força através da largura da teia. A teia 302 é nivelada neste ponto e os espaços intersticiais são reduzidos lateral e longitudinalmente. A composição do rolo superior 305 é escolhida com base no durómetro de um rolo de uretano ou de borracha. A teia 302 continua a deslocar-se longitudinalmente passando para além do rolo esticador 308 para o rolo das lâminas 309 e forma um ângulo de entrada α e um 101 / <; ângulo de saída β com lâminas 311. A lâmina 311 é representada esquematicamente na Figura 4. Na Figura 4, as dimensões A, B, C, D e E são típica e exemplarmente representadas como tendo, respectivamente, cerca de 8,9 cm (3-1/2 polegadas), cerca 3,8 cm (1-1/2 polegadas), cerca de 5,1 cm (2 polegadas), cerca de 1,3 cm (1/2 polegada) e cerca de 0,8 cm (5/16 polegada). O gume fino é preferivelmente fresado até uma tolerância de aproximadamente 2,54 pm (1/10 000 polegada) continuamente ao longo da superfície da aresta de cada lâmina que típica e ilustrativamente tem um comprimento de cerca de 38 polegadas. Cada um dos cantos do gume é preferível e ilustrativamente um gume angular duro (não chanfrado nem polido). Preferivelmente, a combinação das condições do gume anterior e das duas superfícies (a anterior e a posterior) que se encontram na aresta anterior são RMS 8 ou melhor em esmerilamento e/ou polimento. Para as finalidades do dispositivo da Figura 5, a lâmina da Figura 4 tem um gume anterior 250 e um gume posterior 260. O ângulo de entrada α pode ser variado ajustando: (a) a altura e o diâmetro dos rolos da lâmina 309 e 314, (b) a posição horizontal dos rolos das lâminas 309 e 314, (c) o ângulo da lâmina 311 e (d) a altura da lâmina 311. De maneira semelhante, os ângulos de entrada e de saída de lâminas 315 e 317 podem ser variados ajustando os mesmos dispositivos que rodeiam cada lâmina.
Para fins ilustrativos, aumentando a altura e o diâmetro do rolo das lâminas 309 faz diminuir o ângulo de entrada a. Rodando a lâmina 311 no sentido do movimento dos ponteiros do relógio, com a teia 302 a deslocar-se da esquerda para a direita, faz-se aumentar o ângulo de entrada a. De maneira semelhante, rodando a lâmina 311 no sentido contrário ao do movimento dos ponteiros do relógio, com a teia 302 a deslocar-se da esquerda para a direita, faz diminuir o ângulo de entrada a. 102
Diminuindo a distância entre o rolo da lâmina 309 e a lâmina 311 faz-se diminuir o ângulo de entrada oc. Aumentando a profundidade para baixo da lâmina 311 dentro da teia 302 faz-se diminuir o ângulo de entrada a.
Os ângulos das lâminas 311, 315 e 317 são completamente alteráveis e completamente variáveis até 360°. O eixo de rotação completa proporciona uma oportunidade para mais do que uma lâmina por eixo de rotação. Por consequência, pode montar-se uma segunda lâmina que tem uma espessura diferentes, inclinação, forma, ressonância, textura ou material. Idealmente o dispositivo contém duas ou três lâminas por montagem da lâmina. As montagens da lâmina não são representadas. A força ou a pressão da lâmina 311 aplicada de encontro à teia 302 é determinada pelo posicionamento vertical da lâmina 311 na montagem da lâmina. Quanto maior for a profundidade para baixo da lâmina 311, maior é a força ou a pressão. A pressão da lâmina de encontro à teia é também realizada por meio da tensão da teia como se descreveu antes.
Os mesmos componentes da linha que afectam o ângulo de entrada a, afectam também o ângulo de saída β. Quaisquer alterações da altura, diâmetro ou posicionamento horizontal por rolos das lâminas 309 e 314, afectam o ângulo de saída β. Se o ângulo da lâmina 311 for rodado no sentido do movimento dos ponteiros do relógio como se descreve antes, o ângulo de entrada a aumenta, diminuindo assim o ângulo de saída β.
Quando a teia 302 se move da esquerda para a direita na Figura 5, polímero, opcionalmente misturado com um ou mais aditivos e/ou modificadores, é depositado sobre a teia 302 com o aplicador de polímero ou meios de dispersão 310. O 103
aplicador de polímero 310 pode ser uma bomba, um tubo ou qualquer dispositivo de aplicação disponível para aplicar polímeros da superfície da teia. O aplicador de polímero 310 está situado directamente em frente da lâmina 311. O polímero é imediatamente tomado mais fluido por cisalhamento, colocado na teia e extraído da teia 302 pela aresta anterior da lâmma 311, controlando-se assim a quantidade de polímero que fica na teia 302. O chanfro da lâmina 311 pode efectuar o ângulo de entrada aeo gume da aresta anterior da lâmina 311. Uma aresta anterior mais afiada tem uma maior capacidade para empurrar o tecido ou os elementos estruturais da teia 302 longitudinal e transversalmente, aumentando o tamanho dos espaços intersticiais. Quando a teia passa em frente da aresta anterior da lâmina 311, os espaços intersticiais fecham-se ou contraem-se para o seu tamanho original.
Quando a teia 302 se move da esquerda para a direita na Figura 5, o processo de aumento da fluidez por cisalhamento e colocação de polímero e a extracção do polímero da teia 302 é repetido nas lâminas subsequentes 315 e 317, colocando assim controlavelmente o polímero através da teia 302. A teia 320 passa então por cima do rolo tensionador 319 e os aditivos e/ou modificadores são aplicados topicamente na teia 302 por aplicador do aditivo ou meios de dispersão 328. O aplicador de aditivo 328 pode ser uma bomba ou um tubo ou qualquer dispositivos de aplicação para aplicar aditivos na superfície da teia. O aplicador de aditivo 328 fica situado directamente em frente do conjunto de puxamento de saída 322. A teia 302 então passa entre o conjunto de puxamento de saída accionado 322 que consiste nos rolos 320 e 321. O rolo de puxamento 320 é um rolo accionado proporcionalmente accionado a uma velocidade pré-determinada inferior à do rolo de entrada 304. O rolo de puxamento 321 não aplica pressão tanto mais que ele abrange um grau elevado de área superficial em que a teia 302 deve entrar em contacto com ele. Quanto maior for a área superficial, maior é o grau de atrito de contacto. O rolo de puxamento 321 pode ser ajustado para ter suficiente força na direcção para baixo para eliminar qualquer deslizamento entre a teia 302 e o rolo de puxamento 320.
Depois de a teia 302 ter passado para além do conjunto de saída 322, então move-se penetrando em uma estufa 323 para endurecimento. Os rolos 324, 325 e 326 proporcionam um meio de regulação da tensão e servem também para proporcionar um percurso de arrefecimento para a teia 302 quando ela emerge da estufa 323 antes de passar para o rolo tensor 327. A temperatura de endurecimento da estufa 323 é controlada termostaticamente para um valor pré-determinado da temperatura para a teia 302 e os polímeros utilizados. O funcionamento da máquina com teias novas é primeiramente ensaiado com puxamento manual para determinar a adesão, a temperatura de endurecimento, os potenciais dos valores do comportamento, o drapejamento, a estética, etc. O efeito sobre a teia 302 depende da temperatura da estufa 323, tempo de permanência e velocidade de endurecimento do polímero. A teia 302 pode dilatar-se ligeiramente por acção do calor. A estufa 323 funciona de modo a endurecer a composição poliméríca que é controlavelmente colocada na teia 302. A estufa 323 pode ser operada com gás ou com outras fontes de energia. Além disso, a estufa 323 pode utilizar calor radiante, calor de indução, convecção, energia de micro-ondas ou outros meios apropriados para efectuar o endurecimento. A estufa 323 pode prolongar desde cerca de 11 m até 18,3 m (12 a 20 jardas), sendo mais conveniente o comprimento de 13,7 m (15 jardas). São desejáveis temperaturas de endurecimento de 160°C (320°F) até 260°C (500°F) aplicadas durante intervalos de tempo desde cerca de dois minutos até cerca de 30 segundos (dependendo da temperatura e da composição do polímero). Se no polímero estiver presente um acelerador de endurecimento, as temperaturas de endurecimento podem descer até temperaturas de cerca de 129,4°C (265°F) ou ainda menores (com intervalos de tempo que ficam compreendidos na gama indicada). A temperatura de endurecimento da estufa 323 e a fonte e tipo de energia de endurecimento são controladas por um certo número de razões. A temperatura de endurecimento da estufa 323 é controlada para conseguir o estado de reticulação pretendido; ou parcial ou completamente. A fonte e o tipo de energia podem também afectar a colocação do polímero e dos aditivos. E dentro de uma estufa, ou em combinação com uma estufa, pode empregar-se uma fonte de radiação (feixes de electrões, radiações ultravioleta ou semelhantes) para realizar o endurecimento, caso seja pretendido. Por exemplo, utilizando um maior grau de infravermelho específico e alguma energia térmica de convecção para o endurecimento, alguns aditivos podem ser preparados para migrar e/ou inflorescer para as superfícies do polímero. O tempo de permanência na estufa de endurecimento é o intervalo de tempo que a teia está dentro da estufa 323. O tempo de permanência na estufa de endurecimento é determinado pela velocidade do transportador da estufa e do comprimento físico da estufa. Se o tempo de permanência e a temperatura para uma teia particular for igual ao máximo, então a velocidade do transportador da estufa poderia evitar a velocidade da linha do processo completo ou comprimento da estufa teria de ser prolongado a fim de aumentar o tempo de permanência para assegurar o endurecimento final apropriado da teia. O rolo de descarga 327 é operado a aproximadamente a mesma velocidade que o rolo de alimentação 301. Quando as velocidades de rotação do rolo de descarga 327 não são sintonizadas com as velocidades de rotação do rolo de alimentação 301, a combinação do rolo de tensão dos rolos 324, 325 e 326 pode ser usada para reduzir o afrouxamento da teia. A velocidade da teia é proporcional à velocidade variável do motor que acciona o conjunto de puxamento de entrada 306 e o conjunto de puxamento de saída 322. A velocidade da teia pode afectar as propriedades físicas dos polímeros quando a teia 302 passa por baixo das lâminas 311, 315 e 317. As velocidades de transporte da teia podem variar dentro de largos limites; por exemplo, desde cerca de duas jardas por minuto até cerca de noventa jardas por minto. A Figura 1 ilustra o fenómeno referido na presente memória descritiva como “laçada tixotrópica”. Esta figura representa as modificações de viscosidade de uma composição polimérica aplicada a uma teia pelo dispositivo representado na Figura 5. Para as finalidades de demonstração do fenómeno geral, cada lâmina tem o mesmo tamanho e forma e cada lâmina está posicionada de modo que a velocidade de cisalhamento em cada lâmina seja idêntica.
Quando a composição polimérica entra em contacto com a primeira lâmina, a tensão de cisalhamento reduz a viscosidade da composição polimérica. Imediatamente depois da primeira lâmina, o polímero começa a aumentar de viscosidade mas nunca volta para a sua viscosidade inicial. Quando ele entra em contacto com a segunda lâmina, a viscosidade diminui novamente mas não é tão severa como com a primeira lâmina. Imediatamente depois da segunda lâmma, a viscosidade aumenta mas não atinge a viscosidade inicial. Este fenómeno ocorre de novo na lâmina seguinte e continuará nas lâminas subsequentes até o polímero ter atingido a sua viscosidade mínima.
Um processo geral para fabricar uma teia porosa de acordo com esta invenção compreende as operações que consistem em: opcionalmente pré-tratar uma teia flexível porosa com um modificador por métodos de saturação conhecidos na técnica; aplicar tensão de tracção a uma teia porosa flexível como se caracterizou antes; opcionalmente misturar um ou mais aditivos e/ou modificadores com uma composição polimérica endurecível susceptível de aumento de fluidez por cisalhamento; aplicar a composição polimérica endurecível susceptível de aumento de fluidez por cisalhamento, descrita antes, a pelo menos uma superfície da teia; e em seguida mover por cima e de encontro a uma superfície da teia sob tensão uma força de cisalhamento localizada aplicada uniformemente para; aumentar a fluidez por cisalhamento da composição polimérica mista opcionalmente, colocar uniformemente a composição dentro da teia, pelo menos parcialmente encapsulada individualmente ou envolver as porções da superfície de pelo menos alguma das mencionadas fibras através da matriz da teia ou posiciona a citada composição numa região interna pretendida da teia ou alguma combinação desses procedimentos. Alguns aditivos e/ou modificadores podem então ser opcionalmente aplicados topicamente e prensados sobre a teia e para dentro da teia pelo conjunto de puxamento de saída. Em seguida, a teia é submetida a condições suficientes para endurecer a composição na referida teia. O endurecimento é realizado por calor, por radiação ou por ambos.
Um processo presentemente preferido para fazer uma teia tratada com fluoroquímico e resina de silicone tendo respirabilidade, resistência à água, relavabilidade, e um ou mais aditivos e/ou modificadores, que é adaptado para funcionamento contínuo compreende as operações sucessivas que consistem em: impregnar a teia com um composto fluoroquímico, tensionando longitudinalmente a teia impregnada com o fluoroquímico enquanto sequencialmente se aplica a uma sua superfície uma composição polimérica de silicone endurecível com- um ou mais aditivos e/ou modificadores e se aplica simultaneamente uma força de compressão localizada exercida transversalmente contra a mencionada superfície e se move por cima da citada superfície da teia substancialmente rígida meios de cisalhamento que exercem transversalmente uma força de cisalhamento localizada aplicada de encontro à referida superfície para aumentar a fluidez por cisalhamento e limpar as porções expostas da composição de polímero de silicone sobre a mencionada superfície, formando dessa forma uma camada interna de polímero de silicone e/ou envolvendo pelo menos algumas das fibras ou passagens através da matriz ou ambas; opcionalmente aplicando topicamente um ou mais aditivos e/ou modificadores; e endurecer a composição de polímero de silicone na teia.
Os aditivos e/ou modificadores podem também ser selectivamente posicionados durante a fase final do processo de tratamento. Quando se incorpora um diluente na composição polimérica, os aditivos e/ou modificadores podem deslocar-se controlando a volatização do diluente. Quando o diluente é descarregado para o ar/superficie de polímero pelo calor transporta os aditivos e/ou modificadores com ele até à superfície. Quando a composição do polímero endurece, a sua viscosidade aumenta fixando assim os aditivos e/ou modificadores em posição.
Diluentes apropriados incluem água e silicones de baixo peso molecular e solventes tais como solventes aromáticos (por exemplo, tolueno), cetonas de baixo peso molecular (por exemplo, acetona, metil-etil-cetona e semelhantes). O posicionamento do aditivo e/ou do modificador desta forma pode ser controlado controlando, entre outras variáveis, a quantidade de energia dirigida para os materiais de tratamento e substrato e a quantidade e tipo de diluente presente na composição polimérica. O posicionamento de aditivos e/ou modificadores pode também ocorrer pela aplicação sob pressão de aditivos e/ou modificadores sobre a teia e dentro da teia. Precisamente antes de passar a teia tratada através da folga dos rolos de saída, um ou mais aditivos e/ou modificadores podem ser aplicados topicamente na teia, forçando dessa forma o aditivo e/ou o modificador ou aditivos ou modificadores por cima e para dentro de uma ou mais superfícies da teia. O aditivo e/ou o modificador pode aderir à teia e/ou às composições poliméricas na teia. Preferivelmente, o aditivo ou os aditivos e/ou o modificador ou modificadores aderem à composição polimérica que encapsula as fibras individuais ou filamentos, que forma uma camada interna, que enche alguns espaços intersticiais da teia ou que produz alguma combinação dos efeitos anteriores. O seguinte texto refere-se à teoria da invenção e é agora compreendido; no entanto, não há qualquer intenção de ficar ligado por essa teoria. A composição polimérica presentemente preferida utilizada no tratamento de teias por meio da presente invenção é um líquido não newtoniano que possui comportamento tixotrópico, pseudoplástico. A viscosidade desse líquido desce temporariamente por acção das forças de cisalhamento de elevada pressão.
Um aspecto da invenção consiste no reconhecimento de que, quando se aplicam forças elevadas ou energia suficiente a composições poliméricas endurecíveis, as viscosidades destes materiais podem ser grandemente reduzidas. Quando a viscosidade é reduzida repetidamente, o resultado é aplicar laçadas tixotropicamente ou aproveitar as oportunidades de reticulação da viscosidade de reologia e a orientação global de um ou mais aditivos e/ou modificadores em e/ou dentro da (a) fina película de encapsulagem das fibras individuais ou filamentos, (b) de revestimento interno, (c) de uma ou ambas as superfícies da teia ou (d) alguma sua combinação. A laçada tixotrópica é ilustrativa e qualitativamente representada na Figura 1 para uma instalação que contém três lâminas. Inversamente, quando é submetida a endurecimento, a mesma composição líquida faz presa de maneira a obter-se uma forma sólida que pode ter uma consistência comparável com a da borracha elastoménca dura. O controlo reológico interno e externo dos materiais poliméricos conseguido com a presente invenção supõe-se ser de a um extremo nível, mesmo para a de agentes tixotropia. Quando submetida a força de corte, a composição polimérica é tomada mais fluida por cisalhamento e pode escorrer mais rapidamente, talvez comparavelmente com a água, para fins ilustrativos. A invenção preferivelmente emprega uma combinação de: (i) pressão mecânica para aumento da fluidez por cisalhamento e colocação de uma composição polimérica na teia porosa; (ii) um pré-tratamento opcional da teia porosa com um produto químico repelente da água tal como um composto fluoroquímico que teoricamente serve para reduzir as características da tensão superficial da teia e cria um ângulo de contacto superficial favorável entre a composição polimérica e a teia tratada que subsequentemente permite, sob a força de pressão e a força de cisalhamento exercida sobre uma composição polimérica aplicada, obter a produção e a criação de um revestimento interno ou camada que envolve fibras ou paredes de linhas de células numa região localizada dentro da teia como resultado do escoamento do polímero na teia ou que encapsula as fibras dentro da teia; e (iii) uma composição polimérica impregnante que preferivelmente tem propriedades reológicas e de viscosidade favoráveis que responde a essas pressões e forças de trabalho e é continuamente colocada dentro de e distribuída numa teia. Esta combinação produz uma teia que tem a capacidade de um elevado grau de desempenho. Este produto é conseguido mediante a colocação controlada de pressão e de forças de cisalhamento aplicadas sobre uma teia de modo a causar o movimento controlado e o escoamento de uma composição polimérica e um ou mais aditivos e/ou modificadores para dentro de uma teia e através de uma teia. Preferivelmente, empregam-se aplicações repetidas compressivas de pressão ou aplicações sucessivas de forças de cisalhamento localizadas sobre o polímero na teia.
Pela utilização preferida dessa combinação, estabelece-se uma relação entre as respectivas tensões superficiais do polímero e da teia, criando um ângulo de contacto específico. O polímero responde a um pré-tratamento com produto fluoroquímico de repulsão da água do substrato de modo a permitir características melhoradas do escoamento do polímero para dentro da teia. No entanto, a fronteira ou a margem do polímero move-se preferivelmente de maneira repetida, em resposta a forças apropriadas aplicadas para dentro da região interior de uma teia porosa de modo a causar que finas películas de polímero se desenvolvam sobre as superfícies da fibra e sejam colocadas sempre que se pretenda na teia. 112 is·' i· O comportamento tixotrópico é preferivelmente conseguido num polímero utilizado na invenção por ou escolha do polímero ou sua concepção ou concepção do aditivo/carga. Por exemplo, parece agora que o comportamento tixotrópico pode ser acentuado pela introdução na composição do polímero de certos aditivos que se crê conferirem tixotropia melhorada à composição resultante. Uma menor viscosidade a elevadas velocidades de cisalhamento (durante a aplicação a uma teia) acredita-se que facilite o escoamento do polímero e a aplicação a uma teia, enquanto um polímero com elevada viscosidade ou aplicado a uma baixa velocidade de corte (antes e/ou depois da aplicação) realmente pode retardar ou evitar o envolvimento ou a encapsulagem do elemento estrutural (incluindo fibra).
Ilustrativamente, a prática da presente invenção pode considerar-se que ocorra em fases:
Na fase 1, prepara-se uma composição impregnante de polímero de silicone. Pode ser adquirida comercialmente e tipicamente vem em duas partes designadas como A e B. Por exemplo, numa composição de polímero de silicone, como se indica em US-A-4 472 470, a parte A é à base de um polissiloxano terminado por vinilo, enquanto um agente de reticulação controlado de organo-hidrogenossiloxano líquido é a parte B. Certos componentes restantes, tais como copolímero resinoso de organopolissiloxano e um catalisador de platma podem (ou pode) estar inicialmente presente de maneira aparente ou na parte A ou na parte B. A fase 2 pode considerar-se como envolvendo a mistura dessas partes do produto com ou sem aditivos. Podem-se obter modificações de viscosidade e medir com base nas velocidades de cisalhamento aplicadas e das tensões de 113 corte. Essas alterações podem ser experimentadas por um polímero com ou sem aditivos. Até 99% de redução da viscosidade de uma composição polimérica de silicone líquida acredita-se que se pode obter pelas forças de cisalhamento envolvidas no aumento de fluidez por cisalhamento e forçando uma composição polimérica de silicone impregnante para dentro de uma teia e quase simultaneamente extraindo as quantidades correctas para fora. Em seguida, acredita-se que se pode obter um aumento muito substancial da viscosidade do polímero tendo em consideração esses mesmos factores. Normalmente, o factor mais significativo acredita-se agora ser o gradiente de cisalhamento que tipicamente reduz a viscosidade do polímero abaixo da viscosidade inicial ou residual. A Fase 3 pode ser considerada como a fase de introdução de pressão. Acredita-se que se pode obter a uma redução de até 99% da viscosidade do polímero devido às forças de cisalhamento aplicadas, tempo decorrido, temperatura, radiação e/ou modificações químicas. Em seguida, acredita-se que se pode obter um aumento significativo ou mesmo mais da viscosidade do polímero resultante. Nesta fase, pode ter lugar o endurecimento parcial do polímero. Mais vulgarmente, a viscosidade do polímero é substancialmente diminuída durante a colocação controlada de pressão na Fase 3 pela aplicação de forças de cisalhamento. A Fase 4 pode ser considerada como a primeira fase de dispersão interna na matriz e a reintrodução com medição e também a recuperação e reciclagem do polímero em excesso. Tipicamente, dentro desta Fase 4, as forças de corte causam um abaixamento substancial mas temporário da viscosidade do 114
polímero, fazendo escorrer sobre a estrutura e para dentro da estrutura tridimensional da teia. O carácter viscoelástico inicial do polímero é tipicamente teorizado que seja recuperado quase imediatamente depois das forças de cisalhamento serem retiradas. A Fase 5 pode ser considerada como sendo uma segunda fase de dispersão interna da matriz e reintrodução com a medição e também a recuperação e reciclagem do excesso de polímero. As variações da viscosidade do polímero são equivalentes à Fase 4. A viscosidade do polímero é novamente diminuída fazendo escorrer dentro da teia. Por causa das reduções de viscosidade provocadas pela aplicação de forças de cisalhamento repetidas, o comportamento tixotrópico de um polímero pode não sofrer a recuperação completa, a seguir a cada aplicação da força de cisalhamento e a viscosidade do polímero pode não voltar para os seus valores originais de colocação. A composição polimérica acredita-se ter a capacidade para formar um revestimento interno envolvente numa região pré-determinada em que os interstícios ou as células abertas são substancialmente completamente cheias dentro da matriz tridimensional que constitui uma teia durante o intervalo de tempo em que é feito escorrer sob pressão em e em volta dos componentes da matriz. Entre estes momentos, o polímero pode recuperar substancialmente toda a sua elevada viscosidade inicial, embora talvez ligeiramente menor em cada aplicação repetida de pressão ou força de cizalhamento. A Fase 6 pode ser considerada como a aplicação opcional de aditivos e/ou de modificadores. Alguns aditivos e/ou modificadores, devido às propriedades físicas e químicas, não podem ser incorporados sobre e dentro de uma teia 115 / S .- S' _ pré-tratando a teia ou misturando os aditivos e/ou modificadores com a composição polimérica. Esses aditivos e/ou modificadores podem ser aplicados topicamente na teia depois da fase de aumento da fluidez por cisalhamento sob pressão acima descrito mas antes do endurecimento. Uma vez que tenham sido aplicados topicamente, os aditivos e/ou modificadores são forçados para dentro da teia fazendo passar através da folga de aperto de rolos de saída. Os aditivos e/ou modificadores podem aderir à composição de polímero ou às fibras individuais da teia. Preferivelmente, os aditivos e/ou os modificadores aderem à composição polimérica que enche os espaços intersticiais cheios da urdidura, formas de fibras encapsuladas, uma camada interna ou alguma sua combinação. A Fase 7 pode ser considerada como ocorrendo precisamente quando o endurecimento começou e precisamente quando é introduzido calor ou outra radiação. A Fase 8 pode ser considerada como ocorrendo em relação à efectivação do controlo do endurecimento. Tipicamente, pelo menos um endurecimento parcial (incluindo reticulação e/ou polimerização controlada) obtém-se por meio de temperaturas relativamente baixas aplicadas durante intervalos de tempo relativamente curtos. Por exemplo, quando algodão leve, nailon ou tecidos semelhantes estão a ser tratados, temperaturas inferiores a cerca de 350°, aplicadas durante ligeiramente menos que 10 segundos, têm como resultado o endurecimento parcial.
Numa forma de realização da presente invenção, o material tixotrópico endurecível mais aditivos e/ou modificadores formam uma película porosa que tem 116 ****"') . · . '/*
um tamanho médio dos poros compreendido no intervalo de 0 a 10 pm (embora não zero mícron). Produzem-se películas porosas pela adição de agentes de formação de poros ao material tixotrópico. Exemplos de agentes que formam poros incluem polímeros de baixo peso molecular e oligómeros que podem ser subsequentemente lavados do substrato tratado usando dissolventes e co-solventes apropriados que são conhecidos pelos especialistas na matéria.
Em formas de realização preferidas da presente invenção, utiliza-se energia suficiente para posicionar selectivamente os aditivos e/ou modificadores em localizações específicas dentro da teia porosa. Tal como é empregada na presente memória descritiva, a expressão “posicionado selectivamente” refere-se à localização ou concentração de materiais aditivos e/ou modificadores em regiões pretendidas dentro da teia porosa. “Posicionamento selectivo” é conseguido controlando um fenómeno único em películas finas conhecidas como “eflorescência superficial migratória”. A eflorescência superficial migratória refere-se à capacidade de um aditivo e/ou de um modificador migrar para a superfície e assumir a sua conformação multidimensional.
Os fenómenos designados como “eflorescência superficial” supõe-se ser o resultado de diversos factores que actuam em conjunto tais como o tamanho e a forma do aditivo ou dos aditivos e/ou do modificador ou modificadores, a espessura de película fina e as características de polidimetilsiloxano. As ligações de silício e oxigénio (siloxano) altemantes criam uma cadeia flexível e a rotação é relativamente livre em volta do eixo Si-O, especialmente no caso de se utilizarem substituintes pequenos, por exemplo metilo, nos átomos de silício. A rotação é também livre em tomo do eixo Si-C nos compostos de metilsilício. Como resultado da liberdade de movimento, as distâncias intermoleculares entre cadeias de metilsiloxano são maiores do que entre hidrocarbonetos e as forças intermoleculares são menores. O polidimetilsiloxano (PDMS) contém um grupo superficial activo, -CH3, cuja actividade é apresentada como o melhor efeito pela flexibilidade única da cadeia. Uma descrição mais completa das características superficiais dos polidimetilsiloxanos está disponível em The Surface Activity of Silicones: A Short Review, Michael J. Owen, Ind. Eng. Prod. Res. Dev., V. 19, p. 97 (1980); e na Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, V. 15, Silicones, (Wiley 1987); todas incorporadas na presente memória descritiva como referência. Na presente invenção, a extensão da eflorescência superficial é controlada controlando a quantidade de energia dirigida para os materiais de tratamento e para a teia.
Numa forma de realização da presente invenção, o aditivo e/ou o modificador é selectivamente posicionado substancialmente sobre a superfície de aplicação da teia porosa. Noutra forma de realização da presente invenção, o aditivo e/ou o modificador é selectivamente posicionado substancialmente na superfície oposta à superfície de aplicação da teia porosa. Como variante, sempre que a teia porosa derive de elementos discretos tais como fibras que são encapsuladas, o aditivo e/ou modificador pode ser selectivamente posicionado substancialmente no interior do matenal encapsulado. A Figura 2 é um diagrama vectorial esquemática que ilustra as forças de tensão superficial que actuam no vértice da linha limítrofe de um ângulo de contacto do líquido com uma superfície sólida planar. Ele ilustra como podem ser medidas as forças de tensão superficial entre composição de polímero de silicone e uma fibra de uma teia (ou de um tecido) como tratado pela invenção.
Para as finalidades da presente invenção a expressão “tensão superficial” pode ser considerada como tendo referência a um único factor que consiste em variáveis tais como forças de ligação intermoleculares ou secundárias, como forças de dipolo permanente, forças induzidas, forças de dispersão ou não polares de van der Waals e forças de ligação hidrogénio. As intensas forças de ligação primárias numa interface devido a uma reacção química são teoricamente de excluir dos efeitos da tensão superficial; no entanto, nota-se que mesmo um pequeno grau de reactividade química pode ter uma efluência tremenda sobre os efeitos de molhagem e o comportamento afectado pela tensão superficial. A características específica dos polidimetilsiloxanos é a sua elevada actividade superficial. Os polidimetilsiloxanos puros tipicamente possuem valores da tensão superficial de 2lxlO'5 N/cm (21 dines/cm), que é maior do que no caso de apenas fluorocarbonos. A explicação decisiva para este fenómeno é o denso empacotamento dos grupos da superfície dos polidimetilsiloxanos. A baixa tensão superficial de polidimetilsiloxanos confere-lhes propriedades superficialmente activas tanto em soluções aquosas como orgânicas. Este fenómeno é também descrito no artigo de David T. Floyd: Organo-Modified Silicone Copolymers for Cosmeíic Use, Cosmetic and Pharmaceutical Applications of Polymers, p. 49-72, Plenum Press (Nova Iorque 1991), incorporado na presente memória descritiva como referência. A tensão superficial acredita-se provocar efeitos de molhagem que podem influenciar o comportamento de uma composição polimérica impregnante relativamente à iòrmação ou de uma camada que envolve uma fibra numa teia porosa fibrosa, encapsulagem da fibra ou ambas. Por exemplo, a adesão é teoricamente considerada como sendo um efeito de molhagem. A adesão espontânea ocorre sempre para ângulos de contacto menores do que cerca de 90°. No entanto, para uma combinação de uma superfície rugosa e um ângulo de contacto maior do que 90°, a adesão pode ocorrer ou pode não ocorrer. De facto, a rugosidade toma-se antagonista da adesão e a adesão toma-se menos provável quando a rugosidade aumenta. A penetração é também teoricamente explicada como sendo um efeito de molhagem. A penetração espontânea ocorre para ângulos de contacto menores do que cerca de 90° e não ocorre para ângulos de contacto maiores do que cerca de 90°. A rugosidade de uma superfície sólida acentua ou a penetração ou a acção da repulsão mas não tem influência sobre qual o tipo de molhagem que tem lugar.
Além disso, o espalhamento é teoricamente explicado como sendo um efeito da molhagem. Ocorre retracção para ângulos de contacto maiores do que 90° ou sobre superfícies planares para qualquer ângulo de contacto. No entanto, o espalhamento espontâneo para ângulos de contacto menores do que 90°, especialmente para pequenos ângulos de contacto, pode ser provocado por rugosidade superficial. A Figura 3 é um gráfico que relaciona o ângulo de contacto sobre uma superfície sólida lisa como função de Θ e i que se aplica respectivamente a adesão (I cos Θ + 1), penetração (i cos Θ) e espalhamento (i cos Θ - 1).
Regiões de adesão versus abesão, penetração versus repulsão e espalhamento versus retracção são representadas por áreas sombreadas. A Figura 3 ilustra o que se deduz da teoria como sendo a relação de uma composição de polímero de silicone 120 para sólidos da composição de polímero de silicone numa teia tratada pelo que diz respeito a factores como adesão, penetração, espalhamento e retracção.
Para as finalidades da presente invenção, o termo “molhagem” é utilizado para designar processos tais como adesão, penetração, espalhamento e coesão. Se a molhagem transpira como um processo espontâneo, então a adesão e a penetração estão asseguradas quando a tensão superficial do sólido excede a tensão superficial do líquido. A rugosidade da superfície promove essas acções de molhagem espontânea. Por outro lado, não se pode fazer tais generalizações quando a tensão superficial sólida é menor do que a tensão superficial líquida. A tensão superficial é medida em unidades S.T.L. para líquido e por unidades S.T.S. para os sólidos; ambas as unidades são dine/centímetro. Quando S.T.S. é menor do que S.T.L., então a molhagem é menos generalizada e a previsão do comportamento de molhagem é mais difícil. No entanto, tendo em consideração a vantagem do ângulo de contacto líquido/sólido que se forma quando um líquido se retrai sobre um sólido, é possível calcular com rigor razoável o comportamento de molhagem que se pode esperar. A redução da área superficial do líquido pode ser calculada em termos do ângulo de contacto que o líquido faz com a superfície sólida. Ângulos de contacto são sempre medidos na fase líquida. Há um ponto de equilíbrio em que as forças de tensão superficial estão equilibradas.
Medindo o ângulo de contacto de um líquido sobre um sólido, pode medir-se o comportamento de molhagem da composição polimérica líquida. A presente invenção á ainda ilustrada pelos seguintes exemplos, que não se destinam de forma nenhuma a impor limitações ao seu âmbito. Pelo contrário, deve compreender-se claramente que é possível ter tido recurso a várias outras formas de 121 realização, modificações e seus equivalentes que, depois da leitura da descrição da presente memória descritiva, podem ser sugeridas aos especialistas na matéria sem afastamento do espirito da presente invenção e/ou do âmbito das reivindicações anexas.
Exemplos: EXEMPLO 1: Preparação de Polímero de Silicone Líquido
Misturaram-se 100 partes em peso do polímero de silicone líquido endurecível disponível comercialmente de Mobay como “Silopren® LSR 2530” numa proporção 1:1, como recomendado pelo fabricante. Para fazer a mistura utilizou-se uma lâmina de dispersão Hockmayer F a pequeno momento de torção e elevado corte. A esta mistura adicionaram-se 5 partes em peso de BSF “Uvinul 400” e 5/10 partes em peso de acelerador 7127 de Dow Corning, que se supõe ser um polissiloxano mas que contém um ingrediente activo acelerado não revelado. EXEMPLOS 2-8: Preparação de Polímeros de Silicone Líquidos com Um ou Mais Modificadores
Repetiu-se o procedimento do Exemplo 1 com várias outras composições poliméricas de silicone líquidas viscosas endurecíveis comercialmente disponíveis. A este sistema adicionou-se uma benzofenona substituída e opcionalmente outros aditivos, cujos resultados estão mdicados no Quadro III. Estes exemplos ilustram que mais do que um aditivo se pode combinar na prática da presente invenção. Todas as partes são em peso.
Quadro III
Composições de Resina de Silicone Ilustrativas EXEMPLO NÚMERO RESINA DE SILICONE DE PARTIDA PROPORÇÃO DE MISTURA DE COMPONENTES EMBALADOS BENZOFENONA SUBSTITUÍDA OUTROS ADITIVOS NOME PARTES NOME PARTES 1 Silopren® LSR 2530 1:1 UvinuI 400 5 Acelerador 7127 5 10 2 Silopren® LSR 2530 1:1 Uvinul 400 5 Siloprenft LSR Z3042'4’ 1 3 Silopren® LSR 2530 1:1 UvinuI 400 5 Agente de nivelamento OK412®'6’ 4 4 Silopren® LSR 2530 1:1 Uvinul 400 5 Sílica Coloida! ' Nalco'5’ 1SJ-612 50 5 Silopren® LSR 2530 1:1 UvinuI 400 5 Alumina Coloidal"" Nalco® 1SJ-614 6 Silastic® 595 LSR 1:1 Uvinul 400 5 Zepel® 7040'"" 3 7 Silastic® 595 LSR 1:1 Uvinul 400 5 Zonvl® UR‘m 1/10 8 Silastic® 595 LSR 1:1 Uvinul 400 5 Zonvl® FSN- ioo"-’ 1 10
Nota ao fundo do Quadro III: (1) A proporção indicada na lista é recomendada pelo fabricante. (2) Syl-ofí® (marca comercial registada de Dow Corning) é um agente de reticulação. (5) Silopren® LSR Z/3042 (marca comercial registada de Mobay) é uma mistura de primário de silicone (agente ligante). (6) Agente de Nivelamento OK412® (marca comercial registada de Degussa Corp.) é dióxido de silício revestido com cera. (8) Alumina Coloidal Nalco® ISJ-614 (marca comercial registada de Nalco Chemical company) é uma dispersão aquosa de alumina coloidal. (9) Fluido 200 (marca comercial registada de Dow Corning) é um dimetilpolissiloxano de viscosidade igual a 100 centistoke. (10) Zepel® 7040 (marca comercial registada de duPont) é um fluoropolímero não iónico. (11) Zonyl® UR (marca comercial registada de duPont) é um agente tensioactivo fluorado aniónico. (12) Zonyl® FSN-100 (marca comercial registada de duPont) é um agente tensioactivo fluorado não inónico. EXEMPLO 9: Preparação de Tecido de Fibras Encapsuladas Intemamente
Revestidas, com Interstícios Preenchidos Uma aplicação completa, passo a passo do método da invenção na produção do tecido de fibras encapsuladas foi feito como se segue. O tecido de base escolhido foi TACTEL® (cor dourada) N° 612071 disponível de ICI Américas, Inc. Este tecido era 100% nailon urdido. Caso assim se pretenda, este e outros tecidos podem ser calandrados para modificar a textura superficial, geometria e porosidade. O tecido foi pesado e medido. O seu peso inicial é 10,5 g/m2 (3,1 onças por jarda quadrada). A sua espessura é igual a 228,6 pm (9 mils). O tecido foi em seguida lavado com detergente, cuidadosamente enxaguado e pendurado para secar ao ar. O tecido foi embebido em água, torcido até secar e pesado. A água retida foi igual a 0,8 g de água/g de tecido. O tecido foi então tratado 124 com um composto fluoroquímico repelente da água, uma solução a 2% em peso de Zepel® 7040. A fim de poder proceder assim, o tecido tem de ser embebido numa solução a 2,5% de Zepel® produto repelente da água em água destilada.
Isto foi assim porque: l 2 de tecido * Í0.02) = 0,025 0,8 g de água O tecido tratado foi em seguida passado através de um espremedor de água e seco ao ar. Seguidamente, o tecido foi aquecido numa estufa durante 1 minuto a 176,1°C (350°F). Este aquecimento sinteriza o produto fluoroquímico repelente da água. O tecido com o seu resíduo fluoroquímico foi então tratado como na forma de realização da Figura 7. A composição do polímero de silicone é aplicada a 1,0 oz./sq. yd. A composição polimérica é GE 6108 A/B numa proporção igual a 1:1 e pode ser considerada como um líquido viscoelástico que escorre apenas sob a acção de forças de cisalhamento que resultam da colocação controlada sob pressão. A composição do polímero supõe-se voltar muito substancialmente para a sua condição viscosa original quase imediatamente após o alívio da pressão. Supõe-se que a composição polimérica escorra uma curta distância dentro da matriz do tecido durante o curto intervalo de tempo em que se encontrava com pequena viscosidade por causa das forças de cisalhamento de pressão. Portanto, pode gerar-se utilmente um certo número de “escoamentos” com múltiplas lâminas a fim de distribuir apropriadamente a composição do polímero na sua posição preferida encapsulando substancialmente as fibras do tecido.
Finalmente, o tecido tratado foi feito passar através de uma estufa em linha de aproximadamente 9,14 m (10 jardas) de comprimento, a 3,7-5,5 m (4-6 jardas) por minuto e foi endurecido a 163°-177°C (325-350°F). Foi então passado através 125
de uma série de rolos esticadores e foi enrolado num rolo de tensionamento, completando a zona de tensão. O tecido resultante tem uma película fina não pegajosa de silicone que foi revestida mtemamente para formar uma fibra encapsulada, com uma camada com os interstícios no tecido preenchidos. EXEMPLO 10: Avaliação das Propriedades do Tecido com Fibras
Encapsuladas
Os resultados dos ensaios do tecido original em comparação com o tecido de fibras encapsuladas do Exemplo 9 foram os seguintes:
Quadro IV TECIDO TECIDO ORIGINAL ENCAPSULADO Classificação após Pulverização (1) 20 100 (reverso = 100) Ensaio de Chuva (2) Falha Passa Ensaio de Abrasão (ciclos) (3) 1 800 3 200 Penetração da Humidade (4) Saturado 0,0 g Resistência Hidrostática (psi) (5) 1 2 MVTR (g/m“/dia)* (6) 4414 2 362 Peso g/m2 (oz/yd2) 105(3,1) 139(4,1)
Quantidade Impregnada = 47,5 g/m2 (1,4 oz/yd2) * Câmara com o ambiente a 40°C (104°F) e 74% de humidade.
Quadro V ENSAIO DE LAVAGEM DE ROUPA (Classificação após Pulverização) NUMERO DE VEZES DE REPETIÇÃO DA lavagem Inicial 5X 10X 15X Lado Impregnado 100 90 90 90 Lado Posterior 100 90 90 90 Tecido Tratado Não Impregnado 100 80 80 40
Ensaio de Exposição ao Tempo Acelarado (8)
Amostras colocadas em câmara de ensaio ao tempo QUV durante 72 horas
Original = 7
Lado Impregnado = 9
Lado Posterior = 8 (1) O ensaio de pulverização foi realizado de acordo com AATCC 22-1974. Mede a repelência de água de uma amostra de tecido numa escala de 0-100, em que uma leitura de 100 designa um tecido completamente repelente da água. (2) O ensaio de chuva realizou-se de acordo com AATCC 35-1985. Mede a resistência de uma amostra de tecido à penetração da água de chuveiro sob pressão estática de uma coluna de 0,92 m/5 min (3 pés/5 minutos). Um tecido é à prova de tempestade quando 1,0 grama de água é absorvido por um mata borrão estandardizado usado no ensaio. (3) O ensaio de abrasão realizou-se de acordo com o Método Standard 191 A de Ensaio Federal, Método 5306. A resistência à abrasão é medida montando uma amostra de tecido num Abrasionador Taber Modelo 174 e medindo o número de ciclos antes de o tecido começar a rasgar-se. (4) O ensaio de resistência hidrostática realizou-se de acordo com o Método Standard 191A de Ensaio Federal, Método 5512. O ensaio mede a resistência de amostras de tecido à água sob pressão usando métodos de Ensaio de Rebentamento de Mullen e aparelho. Os resultados são expressos em libras por polegada quadrada à qual as gotas de água penetram no tecido. (5) O ensaio de transmissão de vapor de humidade (MVTR) realizou-se de acordo com ASTM E96-B. O ensaio mede a quantidade de vapor de humidade que passa através de uma amostra de tecido para um ambiente controlado durante um período de 24 horas. O número do MVTR obtido é expresso em gramas de água/metro quadrado de superfície/dia de 24 horas. A câmara ambiental foi mantida a 104°F e 47% de humidade. (6) Realizou-se um ensaio de lavagem de roupa do tipo doméstico convencional. Amostras de tecido foram lavadas com detergente Tide®. Não se realizou secagem. Subsequentemente, efectuou-se um ensaio de pulverização depois de cada lavagem para determinar o efeito da lavagem. (7) O ensaio de exposição às condições de tempo acelerado realizou-se de acordo com ASTM G-23. Amostras dos tecidos original impregnado foram colocados na câmara de ensaio de QUV Company e compararam-se os resultados. (Todas as leituras se basearam numa escala de cor graduada de 0-20; 10 designou a cor original, enquanto 0 designou um branco). EXEMPLO 11: Iodo como um Agente Biocida e Antimicrobiano com
Poliuretano como um Sítio Reactivo
Este exemplo demonstra a preparação de uma teia biocida ou auto--esterilizante. Poliuretano, Sancor® 898 numa forma de látex, foi misturado com polímero de silicone, Dow Corning 2962 (Partes A e B 50:50) nas proporções de 0%, 5%, 10%, 15% e 100%, em peso respectivamente. Trataram-se várias teias de tecido tais como Burlington 4040, 4045 e Versatec, com 15-20% em peso de aditivos das misturas poliméricas antes mencionadas de acordo com a prática desta invenção. Os tecidos foram endurecidos a 176°C (350°F) durante 26 segundos. Os 128 tecidos tratados foram mergulhados num banho de solução de iodo contendo 2% de iodo numa solução de Kl a 2,4% ou 2% de iodo numa solução etanólica durante 10--30 segundos à temperatura ambiente e enxaguaram-se em banho de água recentemente destilada até não sair mais iodo livre. Os tecidos tratados com iodo/silicone/uretano foram então secos ao ar e observados verificando-se serem amarelados no lado tratado com silicone/uretano, o que indica a presença de iodo.
Preparou-se uma cultura de E. Coli XL Blue numa placa de Agar LB e desenvolveu-se durante 9 horas. Adicionaram-se duas gotas de E. Coli XL Blue cultivado em quatro placas com camadas de Agar LB e espalharam-se com uma pipeta de 1 mL esterilizada dobrada. As amostras de teia de tecido tratada com iodo/silicone/uretano foram colocadas (com a parte tratada voltada para baixo) em placas de Agar LB e desenvolvidas numa incubadora a 37°C. Depois de 24 horas, observou-se uma área de inibição do desenvolvimento para todas as amostras, que é indicativa dos sítios activos de morte para cada peça de tecido tratado. O tecido tratado foi então lavado, carregado com iodo livre e depois novamente ensaiado relativamente à actividade antimicrobiana. O crescimento de bactérias foi inibido tanto por baixo como em volta das amostras de tecido tratadas.
Uma teia de látex, em vez de uma teia de tecido, quando tratada com poliuretano/silicone, também apresenta a capacidade de ligar iodo livre. Depois de mergulhar uma solução etanólica de iodo a 2%, as amostras de teia de látex tratada com iodo/silicone/uretano foram colocadas em placas de agar LB. Observou-se novamente a inibição do desenvolvimento de bactérias tanto por baixo como em volta das amostras. EXEMPLO 12: Aditivos de Proteína como Agentes de Alteração do Toque
Manual, Modificadores da Química Superficial e Sítios de Ligação de Anticorpos
As proteínas utilizadas na prática desta invenção foram “Silk-Like-Protein 3 (SLP-3)”, produzida por Proteín Polymers, Inc. (San Diego, CA) e “Crosilk”, produzida por Croda, Inc. (Nova Iorque, NY). Crosilk é uma proteína com peso molecular igual a 10 000 preparada por hidrólise de seda e é constituída por 17 segmentos diferentes de aminoácidos, numa percentagem em peso de 0,1% a 20,3%. Os silicones utilizados neste caso são Mobay Silopren® LSP 2530 e Dow Corning Silastic® LSR 2303. As teias utilizadas no presente exemplo são Eggplant Supplex, Black Cordura e uma mistura contendo 48% de Nailon/52% de Algodão.
Antes de misturar a proteína com o polímero de silicone, as dimensões das partículas de proteína precisam de ser ajustadas até ao tamanho apropriado das partículas como 0-2 pm de comprimento e 0-2 pm de diâmetro. Isto pode realizar-se moendo as partículas de proteína com uma pequena quantidade de polímero de silicone, num moinho de bolas, no seio de um solvente tal como xileno. O solvente é utilizado para baixar a viscosidade da composição de polímero de silicone num moinho de bolas. Geralmente, a mistura no moinho de bolas é constituída por cerca de 5% de SLP-3, 50% de composição de polímero de silicone e cerca de 45% de xileno. A moagem da proteína pode também realizar-se sem o solvente. Depois de moer, adicionou-se uma composição polimérica de silicone adicional à mistura de proteína/silicone para originar uma mistura que contém aproximadamente 2,5% em peso de proteína. O solvente xileno evapora-se durante este processo. A mistura final proteína/silicone foi então aplicada às teias de acordo com a prática da presente 130 invenção. Endureceu-se a teia tratada a 160°C (320°F) durante 2 minutos. Qualquer resíduo de xileno que fique evapora-se durante a fase de endurecimento final. As teias resultantes apresentaram uma sensação de toque manual (tactilidade), permeabilidade ao vapor da humidade e exposição superficial como se mostra por posteriores ensaios de ligação com anticorpos. Os resultados do ensaio de permeabilidade são sumarizados no seguinte quadro.
Quadro VI
Resultados de MVTR de Teias Tratadas com Aditivo de Proteína SLP-3
Materiais MVTR (g/m2 dia) Respirabilidade Eggplant 964 - LSP2530 w/SLP-3 1504 156% Eggplant+DWR 2089 - LSP2530 w/SLP-3 2718 130% Cordura Preta 3387 - LSP 2303 w/SLP-3 4115 122% Cordura Preta 2823 - LSP 2530 w/SLP-3 9799 347% 48% de nailon 52% de algodão 4076 - LSP 2530 w/1% SLP-3 4203 103% LSP 2530 w/5% SLP-3 7133 175% DWR - Repelente da Água Durável (“Durable Water Repellent”) tal como composição fluoroquímica.
Cada coluna apresenta os resultados tanto de amostra de controlo (sem polímero e sem proteína SLP-3) e uma amostra de teia tratada com o polímero com aditivo de proteína SLP-3. A velocidade de transporte de vapor de humidade aumentou com a proteína SLP-3. Este facto mostra que a proteína ajuda o transporte do vapor da humidade.
Amostras de teias tratadas com o aditivo de proteína SLP-3 foram expostas ao anticorpo SLP-3, lavadas, depois expostas a “proteína A” marcada
/V 'Λ >Λ·· radioactivamente, lavadas e depois analisadas relativamente à “proteína A” marcada radioactivamente. A proteína A é uma proteína bacteriana que tem especificidade para anticorpos. As amostras ensaiadas continham 1% e 5% em peso de proteína SLP-3 e então ligaram-se os anticorpos. As amostras de controlo continham a mesma quantidade de proteína SLP-3 mas não continham anticorpos. O resultado foi que as amostras que contêm mais proteína SLP-3 mostraram maiores quantidades de anticorpos. Este resultado mostra que a proteína SLP-3 estava exposta superficialmente e criou um sítio de ligação para anticorpos.
Crosilk foi utilizada como um aditivo em polímero de silicone Mobay LSP 1530. Aplicou-se esta mistura a teias tais como Arthur Kahn Blue Cotton, Arthur Kahn White Tactal e Patagonia Red Supplex. Todas as teias foram endurecidas durante dois minutos numa estufa a 160°C (320°F). A presença da seda hidrolisada não inibiu o endurecimento do polímero de silicone. As teias tratadas mostraram um toque ao tacto ligeiramente melhorado e não apresentaram diferença realmente apreciável nos resultados de MVTR do tecido. Isto mostra que, muito embora se possam utilizar várias proteínas, não aparece a mesma funcionalidade. Algumas proteínas podem ser usadas especificamente para a ligação de anticorpos, algumas para alterar o “toque” do tecido, algumas para modificar as características superficiais do polímero e/ou da teia e algumas para alterar a velocidade de transporte do vapor de humidade. EXEMPLO 13: Pigmentos, Corantes e Proteínas sobre Fibras
Este exemplo ilustra a adição de pigmentos, corantes e proteínas a polímeros e a aplicação das composições de polímeros sobre fibras. A maneira de proceder seguinte é o procedimento preferido para processar fibras, particularmente para uso em carpetes. 1. Tensiona-se um feixe simples de fibras através de um encapsulador laboratorial. Este processo de ajustamento origina uma condição do processo de lâmina sobre ar na fibra da carpete. 2. Penteiam-se as fibras utilizando um pente muito fino para isolar individualmente os filamentos e evitar que agarrem ou soldem por pontos conjuntamente. 3. Aplica-se a composição do polímero com o corante, pigmento ou proteína nele misturado, sobre a superfície das fibras sujeitas a tensão. 4. Toma-se um aplicador de encapsulagem semi-opaco como por exemplo uma lâmina flexível e corta-se a composição polimérica para obter um tecido completamente encapsulado uniforme. 5. Penteiam-se mais uma vez de novo as fibras para separar individualmente e evitar que elas se agarrem mutuamente. 6. Prega-se o pente numa extremidade da estrutura de encapsulagem laboratorial e solidifica-se a composição polimérica.
Utilizou-se o processo descrito antes para aplicar um pigmento vermelho em fibras de carpete de Nylon 6 CF. A composição polimérica utilizada foi uma mistura 50/50 DG2303 com pigmento vermelho A-50. Aplicou-se uma tensão de tracção de 89 N (vinte Ibs) através das fibras. A lâmina flexível foi puxada através das fibras dez vezes para aumentar a fluidez da composição polimérica por cisalhamento. As fibras tratadas foram endurecidas durante cinco minutos a 160°C (320°F). O pigmento vermelho apareceu uniformemente em volta das fibras quando examinadas ao microscópio.
Utilizou-se também o processo descrito antes para aplicar uma composição polimérica e um pigmento vermelho em fio de BASF 70/32 Bright Tri-Lobal Nylon 6. Submeteram-se a uma tensão de tracção de cerca de 44,5 N (10 lbs) sete feixes de 14 polegadas. A composição polimérica era SLC 5106 A&B numa proporção de 10:1 misturada com 30% em peso de adição de vermelho de silicone (8010.94 40% de pirazalona - VT). A composição foi tomada mais fluida por cisalhamento e, em seguida, endurecida a 160°C (320°F) durante cinco minutos. O pigmento vermelho apareceu uniformemente em volta das fibras quando examinadas ao microscópio. Isto mostra o aspecto de encapsulagem da composição polimérica e a capacidade de introduzir corantes e pigmentos vermelhos em volta das fibras individuais.
Utilizou-se também o processo descrito antes para aplicar a proteína de seda SLP-3 a fibras individuais. A composição polimérica utilizada foi DC-2303 A&B numa proporção de 1:1 misturada com 10% em peso de proteína de sede SLP-3. A proteína foi moída num moinho antes da adição à composição polimérica. Aplicou--se dez lbs de tensão de tracção. As fibras foram lavadas com água moma e depois secas. Aplicaram-se seis cisalhamentos com meios de corte na parte superior e na parte inferior das fibras. Entre os cisalhamentos, o excesso foi limpo. A composição foi endurecida a 160°C (320°F) durante cinco minutos. A presença da proteína SLP-3 em volta das fibras foi verificada uniformemente ao microscópio.
Trataram-se amostras adicionais utilizando o mesmo procedimento e os resultados estão indicados no quadro seguinte: 134 /
Quadro VII
Companhia Descrição do Produto Obstáculos Solução Processo Sucessos Shaw Industries 1800 Denier A granel Polipropileno Beige Sensível a calor Adicionar platina Reduzir o calor de endurecimento Regular o calor 5/5 cisalhamento Parece ser encapsulado Adição de corante vermelho no polímero Escorreu SLC 5106 Experimentado acelerador de platina Shaw Industries 2600 Denier Opaco Polipropileno Azul Sensível a calor Fibra corada Adicionar platina Reduzir endurecimento Usar DC 2303 Regular o calor Reduzir o calor de endurecimento Parece ser encapsulado Adição de Corante vermelho Escorreu SLC 5106 Sucesso com acelerador Parece encapsular Shaw Industries 3050 Denier Nailon 6 A granel Multicolor Fibras Múltiplas Soldadura das Fibras A granel Fibra Tribolada Usar todos os polímeros Elevado cisalha-mento Endureceu relaxado Cizalhamento de elevada velocidade Regular o calor 5/5 cisalhamento Adicionar aceleradores Parece ser encapsulado Reduz o encolhimento Experimentou todos os polímeros Isolou o melhor processo Tirou-se fotografia de 35 mm Experimentou-se acrílico cerâmico BASF Corp. 70/32 Brt. Trilobado Nailon 6 para Têxteis Filamento Pequeno Fiado apertadamente Residual Tribolada Elevada tensão Elevado cisalha-mento Água limpa Alta velocidade 6/6 cisalhamento Parece ser encapsulado Experimentou-se SLC 5106 Experimentou-se Corante vermelho no polímero BASF Corp. Nailon 6 Trilobado Não a granel 8800 Denier Fio CF Branco 8800 Denier Soldadura de Fibras Residuais Alt. Processo Separação da fibra Lavar com agua Lavar com solvente 6/6 cisalhamento Parece encapsulado Experimentado todo o polímero Processo de endurecimento Experimentaram-se todos os polímeros Corante vermelho no polímero Fotografia tirada Adicionaram-se aceleradores Experimentar processar todas as fibras DuPont Antron Nailon A granel Fibras A granel Fibra facetada Resíduos Soldadura das fibras Alta tensão de tracção Elevado cisalhamento 6/6 cisalhamento Fixado pelo calor Estado endurecido relaxado Fixado pelo calor 6/6 cisalhamento Para encapsular Adicionar Corante vermelho Endurecimento relaxado Corante vermelho no polímero Experimentado SLC 3106 Adicionar aceleradores Necessita melhor carácter de escoamento Experimentar polímero diferente 135 *>·' ,__*
Fio espesso Alta tensão de 10/10 Aumento da A granel Torção múltipla tracção cisalhamento fluidez por Torcido Resíduos Alta velocidade Lâmina de cisalhamento Acabado Emaranhamento Elevado cisalhamento Volume unitário DuPont Antron cisalhamento Adicionar aumentado Fio de carpete Alt. polímero acelerador Soldadura das Experimentado fibras SLC 5106 Necessária Corante maior vermelho velocidade EXEMPLO 14: Agente de Nivelamento como um Aditivo
Neste exemplo, o aspecto da teia tratada foi nivelado adicionando um composto de sílica amorfa com o rótulo OK 412 produzido por Degussa, Inc. (Frankfurt, Alemanha), disponível através da sua divisão de pigmentos em Teterboro, NJ, ao polímero de silicone antes da aplicação à teia. A introdução deste material no polímero de silicone reduziu o aspecto brilhante da composição de silicone endurecida final, permitindo que a teia mantenha o seu aspecto e toque semelhante a algodão. O polímero de silicone utilizado neste caso é Mobay Silopren® LSR 2530. O agente de nivelamento OK 412 foi misturado na proporção de 80% em peso de LSR 2530 A/B, 17% em peso de OK 412 e 3% em peso de produtos voláteis minerais brancos. A mistura foi então aplicada de acordo com a prática da presente invenção a Milliken Poplin (65% de poliéster/35% de algodão) e Arthur Kahn Dune (100% de algodão), respectivamente. As teias foram pré-tratadas com uma solução a 3,5% de reagente fluoroquímico repelente durável da água (DWR) de F31X. As teias tratadas com silicone/PK 412 foram endurecidas numa estufa a 160°C (350°F) durante 1,5 minutos. Todas as teias tratadas com uma mistura de silicone/OK 412 mostraram uma significativa melhoria na resistência à abrasão enquanto nivelavam o aspecto brilhante e mantinham o toque da teia. Os 136 y' \ resultados dos ensaios das amostras mencionadas antes estão sumarizados no seguinte quadro:
Quadro VIII
Resultados dos Ensaios de Teias Tratadas com OK 412
Materiais dos tecidos Ensaio de Pulverização Ensaio de Chuva Ensaio de Abrasão Propileno Milliken (65% de 0 saturado 75 ciclos poliéster/35% de algodão LSR 2530 W/OK4I2 + DWR 90 0g 125 ciclos Aurthur Kahn Dune (100% de 0 saturado 75 ciclos algodão) LSR 2530 W/OK412 + DWR 90 0g 150 ciclos DWR - Repelente de Agua Durável (“Durable Water Repellent”) tal como uma composição fluoroquímica.
Cada coluna mostra o resultados tanto da amostra de controlo (sem polímero e sem aditivos) e uma amostra de teia tratada com o polímero e o aditivo OK 412. EXEMPLO 15: Aplicação Tópica de um Agente de Nivelamento
Neste exemplo, o aspecto da teia tratada foi nivelado por aplicação tópica de um composto de sílica amorfa com rótulo OK 412, produzida por Degussa, Inc. (Frankfurt, Alemanha), disponível através da sua divisão de pigmentos em Teterboro, NJ, à teia tratada com polímero de silicone antes do endurecimento. A introdução deste material sobre o tecido tratado com polímero de silicone reduziu o aspecto brilhante e alterou o toque do tecido depois do endurecimento. O polímero de silicone utilizado neste exemplo é GE 6108 A:B (1:1). O tecido era Supplex de 3 Camadas Azul Marinho (100% nailon). O tecido foi esticado até uma tensão de 15 newton. O polímero foi aplicado e tomado mais fluido por cisalhamento no tecido usando uma lâmina de cisalhamento. O peso do polímero adicionado foi aproximadamente 29%. As amostras foram então salpicadas com OK 412. Isto fez-se com uma peneira fina que dispersou o pó depois de sacudir. 137
A amostra foi então passada sob uma folga para forçar o aditivo para o interior do tecido e para a composição polimérica. A amostra foi endurecida durante 30 segundos a 160°C (350°F). Efectuou-se um ensaio de sutter sobre a amostra e a amostra foi enxaguada com água e seca.
Depois de enxaguar o tecido, as manchas brancas no supplex azul marinho desapareceram. Depois de secar, as manchas reapareceram indicando que o aditivo aderiu à composição polimérica no tecido. Isto mostra que o aditivo aplicado topicamente adere à composição do polímero e retém a sua funcionalidade. EXEMPLO 16: Partículas de Cobre como um Aditivo
Este exemplo demonstra a preparação de uma teia contendo partículas de cobre submicrónicas. As partículas de cobre submicrónicas foram misturadas com polímero de silicone, Dow Corning 2303 (Partes A&B 50:50) nas proporções de 0%, 5%, 10% e 20% em peso respectivamente. Trataram-se várias teias de tecidos tais como Burlington 4040, 4045 e Versatec, com 15-20% em peso de adição das misturas de polímero referidas antes de acordo com a prática da presente invenção. Os tecidos foram endurecidos a 176°C (350°F) durante 26 segundos. As amostras foram então examinadas com microscópio electrónico de difusão (SEM). Os resultados aparecem na Figura 6f e são discutidos nos seguintes exemplos que explicam as figuras SEM. EXEMPLO 17: Descrição de Colocação Controlada de Tecido por meio de
Fotomicrografias de Microscópio Electrónico de Varrimento (SEM) A Figura 6a representa uma extremidade cortada de um filamento que ilustra uma encapsulagem de película fina a branco. Criou-se uma fenda no filamento com 138 um feixe de electrões de elevada temperatura. Esta fenda continua por baixo da superfície da película fina. O filamento foi cortado e a película fina foi esticada ou elasticizada pelo corte do filamento. As duas setas no canto superior direito mostram a espessura ou distância representada pela caixa preta no canto inferior direito como sendo 126 nm. A figura 6b representa uma imagem isolada de uma fibra de filamentos únicos de Cordura com 330 Denier processados com a tecnologia de revestimento de fibras de microacabamento, ampliado 5720 vezes. O polímero Bioengineered Comfort™ contendo proteína especialmente concebida e silicone sólido foi utilizado no processo com um grau moderado de cisalhamento. A imagem da parte superior da fibra é um polímero de proteína não distribuído que ilustra claramente a presença da proteína depois de um processo de revestimento da fibra de microacabamento. A morfologia da superfície tem partículas de polímero de proteína muito pequenas encapsuladas no polímero de silicone sólido e é homogeneamente dispersa através do sistema da película sobre a fibra. A Figura 6c é uma imagem de um nailon branco ampliado 178 vezes. O lado de aplicação é apresentado no canto inferior esquerdo da imagem. A porção superior de imagem é o lado de não aplicação. No canto superior direito está a intersecçâo dos feixes de fibras da urdidura e do enchimento, em que a presença do polímero pode ser claramente vista nas fibras. A camada interna de polímero que cria a barreira de líquido ou a propriedade de resistência pode ser vista ao longo do canto direito do fundo da figura. Esta camada interna é uma combinação de polímero que enche alguns espaços intersticiais e que “cola” o polímero conjuntamente com as fibras e os filamentos da teia. 139 A Figura 6d representa a superfície de uma fibra circular que foi diffactada com um feixe largo de electrões de aproximadamente 2000 grau centígrados difractado ao longo da área da imagem. A imagem mostra uma configuração de queima destrutiva de uma embalagem fluoroquímica na superfície da película de siloxano. Na superfície do filamento, a imagem representa a migração superficial do material fluoroquímico a partir da fibra através da película fina e orientada sobre a superfície do silicone. A Figura 6e é uma imagem de Microscópio Electrónico de Túnel (TEM) de uma fina secção transversal de um filamento encapsulado com polímero. A imagem mais clara no lado inferior da estrutura é um filamento de poliéster. Os pontos esféricos negros na margem exterior da fibra são de material processado extremamente denso. Nesta técnica de formação de imagens, quanto mais escura é a imagem, mais denso é o material especificado. A Figura 6f representa um tecido de nailon ampliado 419 vezes com imagens de traçador de partículas brilhantes e uma imagem da secção transversal de um tecido de nailon. Estas partículas brilhantes são partículas metálicas submicrónicas dispersadas através do tecido na película processada. A adição de partículas submicrónicas de cobre brilhante no polímero permite a difracção para trás secundária para ilustrar a capacidade de encapsulagem completa da tecnologia de colocação controlada. O lado esquerdo da imagem é o lado de desempenho do tecido que é o lado de não aplicação do polímero mas é evidente, com a presença do brilho incandescente das partículas submicrónicas de cobre através do lado de desempenhado do tecido que a tecnologia de colocação controlada encapsula com êxito completamente em volta das fibras através da estrutura do tecido. A outra 140 —), /7 /> '(' característica especifica evidente da tecnologia de colocação controlada é que cada fibra é ainda independente. Esta diferenciação permite que os tecidos processados da tecnologia de colocação controlada retenham um toque excepcional e uma boa qualidade táctil enquanto conferem características de bom desempenho. No lado esquerdo do tecido, directamente por baixo do texto impresso “lado do desempenho”, efectuou-se uma análise elementar que é representada na Figura 6g. O resultado mostra claramente uma forte presença de partículas de cobre submicrónicas.
Nos seguintes exemplos que envolvem ensaios de exposição ao tempo acelerados, de abrasão, de repelència de água, de penetração da humidade e da chuva proporcionam-se dados para um tecido Tactel identificado como Deva Blue. O tecido é 100% de nailon, disponível de Arthur Kahn e idêntico em composição, preparação e especificação de envolvimento ao de Hot Coral apresentado nos exemplos precedentes. EXEMPLO 18: Ensaio Acelerado de Exposição ao Tempo
Os resultados de exposição ao tempo de uma teia tratada de acordo com a presente invenção são mostrados em peças de amostras ensaiadas reais que comparam os tecidos originais com formas de realização dos tecidos de fibras envolvidas de acordo com a presente invenção.
Em todos os casos, as amostras de tecido de fibra envolvida verificou-se terem propriedades significativamente menores de resistência à exposição ao tempo, do que os tecidos originais não tratados como determinadas pelos ensaios acelerados de exposição ao tempo. Mesmo o lado inverso (em comparação com o lado tratado) de um tecido de nailon de fibra envolvida do tipo Tactel® foi melhorado em relação ao tecido original. Além disso, o excelente “toque” do tecido de fibra envolvida verificou-se ter sido mantido depois do ensaio acelerado de exposição ao tempo. O ensaio realiza-se de acordo com cada um dos standards de determinação de propriedades: ASTM G-53 materiais leves/exposição à água ASTM D-4329 plásticos leves/exposição à água
Especificação do Ensaio General Motors com TM-58-10 ISO 4892 Exposição de plásticos à luz do laboratório O procedimento utilizado para o ensaio acelerado de exposição ao tempo envolveu submeter amostras de tecido a quatro horas de exposição a luz ultravioleta muito intensa, alternando continuamente com quatro horas de condensação de água, molhagem do tecido no escuro. Esta exposição altemante (quatro horas ligadas, quatro desligada) à luz ultravioleta de elevada intensidade e à molhagem com água, simula as condições ambientais no exterior de uma maneira muito acelerada, degradando rapidamente corantes e fibras não protegidos. Os métodos e aparelhos usados por este ensaio são realizados no Ensaiador de Exposição ao Tempo Acelerado QUV fornecido por The Q-Panel Company, 26200 First Street, Cleveland, Ohio 44145.
Os resultados obtidos em algumas amostras de tecidos são expressos no Quadro VII. Neste Quadro, os resultados são expressos sob a forma de “A/B” em que A e B são números. O número “A” é uma classificação de cor numa escala graduada de 0 a 10. O número 10 é igual à condição perfeita (original) em que 0 é igual a uma cor branca e um tecido completamente descorada. O número “B” é o 142
número de horas de exposição às condições do tempo quando se obtém a classificação com o número “A”.
Quadro IX
Ensaio Acelerado de Exposição ao Tempo TECIDO ORIGINAL TECIDO ORIGINAL EXPOSTO A ACÇÃO DO TEMPO TECIDO ENVOLVIDO EXPOSTO À ACÇÃO DO TEMPO LADO POSTERIOR EXPOSTO Λ ACÇÃO DO TEMPO CLASSIFICAÇÃO DA COR (CLASSIFICAÇÃO/ HORAS) 10 - PERFEITO 0 = BRANCO DE DF.SCORAMENTO TACTEL» Deva Blue 9-420-6-1 10/0 3/159 8/159 Depois de 159 horas, o tecido envolvido é significativamente menos atacado do que o original: original quase branco: tecido envolvido ainda ligeiramente azul. TACTEL® Hot Coral 9-420-6-2 (AKA 18) 10/0 5/24 10/24 9/24 Depois de 24 horas, o tecido envolvido c sigpificativamente menos atacado do que o original como estava no lado posterior. EXEMPLO 19: Ensaio de Resistência à Abrasão
Os resultados dos ensaios de resistência à abrasão mostram claramente que os tecidos de fibras envolvidas de acordo com esta invenção têm características de resistência ao desgaste superiores em comparação com os tecidos originais não tratados (de partida). Na maior parte dos casos, as amostras de tecido de fibra envolvida suportaram duas vezes mais ciclos do que as amostras não tratadas sem evidenciar o rasgamento nas amostras. Esses resultados podem ser explicados admitindo teoricamente que o envolvimento com polímero de silicone dos fios e das fibras que constituem o tecido proporciona a esses fios e fibras um agente de 143 ύ"' ' lubricidade de modo que a acçao abrasiva foi minimizada e a integridade do tecido foi preservada significativamente durante muito mais tempo. As características de anti-abrasão também são aplicadas aos efeitos minimizados do roçamento de uma fibra de encontro a outra fibra ou de roçamento de um fio de encontro a outro fio.
Esta experiência comparou a resistência à abrasão de formas de realização dos tecidos de fibra envolvidos de acordo com esta invenção com tecidos não tratados. A durabilidade de cada especímen de ensaio de tecido foi determinada com o Abrasionador de Taber. Cada especímen é abrasionado durante o número de ciclos indicado. Fizeram-se então comparações entre os tecidos de fibra envolvida de acordo com a presente invenção e os tecidos não tratados. Especificamente, este método de ensaio utiliza o Abrasionador de Taber N°. 174. Uma característica específica importante deste abrasionador foi o facto de as suas rodas atravessarem o círculo completo sobre a superfície no especímen de ensaio. Assim, a superfície foi abrasionada a todos os ângulos possíveis relativamente à urdidura ou à trama do especímen. Comparações do tecido de fibra envolvida com o tecido não tratado basearam-se numa escala de 0 a 10, em que 0 era um especímen completamente desgastado e 10 era a amostra nova (ou de partida).
Cada procedimento de ensaio utilizou um único especímen de tecido de fibras envolvidas com o diâmetro de 7 polegadas e um único especímen de tecido original (não tratado) de 7 polegadas de diâmetro. O procedimento utilizado foi o seguinte: 1. Primeiro, cortou-se um especímen de ensaio do tecido de fibras envolvidas com um diâmetro de 7 polegadas. 2. Cortou-se um especímen do mesmo tamanho de tecido de controlo (não tratado). 3. Montou-se seguramente o especímen de tecido numa roda com movimento de rotação e as braçadeiras de aperto foram aparafusadas. 4. Ligou-se o contador. 5. Ligou-se o ajustamento da potência de vácuo. (Para esta experiência, regulou-se o vácuo para 80). 6. Pôs-se em funcionamento o abrasionador. 7. Ao atingir-se um número de revoluções especificado de acordo com a maneira de proceder, parou-se o abrasionador e avaliou-se cada amostra de tecido atribuindo um valor entre 0 e 10.
Os resultados ilustrativos do ensaio realizado com algumas amostras de tecidos são apresentados no Quadro X.
Ensaio de Abrasão Grau Numérico de Abrasão 0-10 0 - Total falha da amostra de tecido. As fibras estão rasgadas separadamente 5 - Especímen do tecido está a começar a rasgar-se. O tecido é nitidamente mais fino 10 - Especímen do tecido original não abrasionado
Quadro X ESPECIMENES TECIDO NÃO TRATADO TECIDO ENCAPSULADO COMENTÁRIOS Hot Coral lactei 5 I 0(X) ciclos 7 1 000 ciclos Amostra não tratada está a começar a rasgar-se e a amostra envolvida está ainda intacta Deva Blue Tactel 4 1 0(X) ciclos 7 1 000 ciclos Partes esgarçadas são visíveis na amostra não tratada. As libras da amostra envolvida estavam esfiapadas. 145 145 EXEMPLO 20:
Ensaio da Respirabilidade
Este procedimento de ensaio seguiu o ensaio ASTM Modificado E96-8. Como se mostra pelos resultados neste ensaio no Quadro seguinte, os tecidos de fibra envolvida de acordo com esta invenção verificou-se terem uma elevada respirabilidade. Esta respirabilidade era maior que a necessária para remover o valor médio de alguns milhares de gramas de respiração gerado diariamente pelo corpo humano. Os resultados para os tecidos de fibras envolvidas de acordo com esta invenção foram geralmente superiores aos resultados correspondentes medidos sob as mesmas condições para os tecidos da técnica anterior tratados, tais como o tecido da classe Gore-Tex®. A respirabilidade de uma amostra de tecido foi determinada utilizando rigorosamente a quantidade de água que passa através dessa amostra de tecido sob condições cuidadosamente controladas de temperatura e da humidade relativa numa câmara ambiental. A perda de peso de água a partir de uma taça cuja boca está vedada com uma amostra de tecido foi expressa como gramas de vapor de água por metro quadrado de tecido por dia de 24 horas.
Numa tentativa para simular mais realisticamente o que está actualmente a ocorrer no interior do aparelho durante o exercício, efectuou-se um ensaio especialmente projectado para medir o transporte do vapor de água para fora (MVTR) num efeito de “Fole”. O ensaio simula os grandes volumes de humidade e de ar ideias que se misturam dentro do vestuário e passam para fora através deste quando ar é extraído como resultado da actividade. Os tecidos envolvidos de acordo com esta invenção verificou-se proporcionar um melhor desempenho a maior 146 / \
£S actividade ou nível de troca de ar do que o que se consegue com correspondentes tecidos não tratados. A respirabilidade MVTR de “Fole” realizou-se dentro de uma câmara de temperatura/humidade controladas semelhante à utilizada no ensaio mencionada antes. No entanto, em vez de um copo duplo cada amostra de tecido foi selada por cima da parte superior de um copo especial que estava dotado com uma abertura de entrada de ar no respectivo fundo, permitindo dessa forma que fosse borbulhado ar para cima através do recipiente vedado com uma velocidade controlada. Uma válvula de retenção na operação de entrada de ar evita o retrocesso ou a perda de água do recipiente. As bolhas de ar passavam para cima através da água e para fora através de amostra de tecido montada de maneira a vedar através do topo do copo simultaneamente com o vapor de água. O Quadro XI ilustra alguns resultados representativos obtidos.
Quadro XI
Transporte de Vapor de Humidade (MVTR) TECIDO MVTR1 Tecido de fibra envolvida Hot Coral Tactel®, Feito por um Método da Invenção 13 600 Produtos comerciais Tecido Gore-Tex\3 camadas 10711
Nota no fundo do Quadro: 1 MVTR na tabela refere-se ao transporte de vapor de humidade através de uma amostra de tecido medida pelo ensaio do “Fole” com ar fornecido ao borbulhador à pressão de 2 a 4 psi, numa Câmara Ambiental a 37,8° a 38,9°C (100 a 102°F) e 38 - 42% de humidade relativa. MVTR é expresso como gramas de água por metro quadrado de superfície por dia de 24 horas. 147 ==- , ·,·' \ O dados MVTR indicados adiante são um exemplo de uma teia em que o composto fluoroquímico está a eflorescer a partir das fibras através da fina película de silicone e a reorientar-se na superfície desta película. Estes dados não mostram redução significativa na velocidade de transporte do vapor da humidade com um aditivo fluoroquímico sobre a superfície do silicone. A composição do polímero de silicone utilizado foi GE 6108 A:B (1:1), com 19,51% de peso adicionado e o repelente da água durável (DWR) era uma composição fluoroquímica que foi adicionada à teia como pré-tratamento.
Quadro XII
Resultados de MVTR de Teia Tratada com um Aditivo Fluoroquímico TECIDO MVTR (g/m2.dia) Versatec não tratada, Passion Fruit (M032195A1E) 1681,67 Versatec tratado + GE 6108 + DWR 1444,99 EXEMPLO 21: Repelência da Água: Ensaio de Pulverização O ensaio da repelência da água com pulverização realiza-se de acordo com Método de Ensaio AATCC 22-1974. Os resultados desse ensaio mostram que os tecidos de tipo Tactel® de fibra envolvida de acordo com a invenção possuem classificações de resistência ao spray iniciais excelentes tal como acontece também com os tecidos originais não tratados que foram tratados com produtos químicos repelentes da água tais como fluoroquímicos. Especificamente, como os resultados abaixo referidos demonstram, depois de dez lavagens à máquina, o lado tratado de um tecido de fibras envolvidas de acordo com a invenção verifícou-se ficar muito repelente da água enquanto, no seu lado posterior, a classificação original da repelência da água verificou-se ter diminuído significativamente. A classificação de repelência da água sobre o tecido não tratado por pulverização desceu ainda mais 148 drasticamente. Manteve-se excelente “toque manual” de acordo com o ensaio. SupÕe-se que o pré-tratamento com um agente fluoroquímico que tem boas propriedades repelentes da água pode aumentar e mesmo co-actuar sinergicamente com a resina de silicone utilizada para produzir tecidos de fibra envolvida de acordo com a invenção de modo a produzir classificações de resistência à pulverização superiores nessa fibra. Os resultados encontram-se no Quadro XIII.
Este método de ensaio supõe-se que se aplicável seja qualquer tecido têxtil, quer tenha recebido ou não um acabamento resistente à água ou repelente da água. A finalidade do ensaio é medir a resistência dos tecidos à molhagem medindo a eficiência da repelência da água de acabamentos aplicados a tecidos, particularmente a tecidos planos urdidos. A portabilidade e a simplicidade do instrumento e o carácter curto e a simplicidade do procedimento de ensaio toma este método de ensaio especialmente apropriado para o trabalho de controlo na produção em fábrica. Este método de ensaio não se destina, no entanto, à utilização na previsão da provável resistência de tecidos à penetração de chuva visto que não mede a penetração de água através do tecido.
Os resultados obtidos com este método de ensaio acredita-se que depende principalmente da resistência à molhagem ou da repelência de água das fibras e fios que constituem um tecido e não do tipo de construção do tecido. Este ensaio compreende pulverizar água de encontro à superfície esticada de uma amostra de tecido sob condições controladas que produzem uma configuração molhada cujo tamanho depende da repelência relativa do tecido à água. A avaliação realiza-se comparando a configuração molhada com figuras num cartão vulgar. Os métodos e aparelhos e materiais empregados para este ensaio foram um Ensaiador de 149
Pulverização AATCC, um copo de precipitação, água destilada e os tecidos das amostras. O procedimento seguido para este ensaio foi o seguinte: uma amostra de ensaio que tinha sido condicionada como se indica na maneira de proceder, foi fixada com segurança num aro metálico de 15,2 cm (6”) de modo que apresenta-se uma superfície lisa isenta de rugas. O aro foi então colocado na mesa do dispositivo de ensaio de modo que o tecido estava superiormente numa posição tal que o centro da configuração do jacto de pulverização coincidissa com o centro do aro. No caso de saijas, gabardinas, piquês ou tecidos de construção com nervuras semelhantes, o aro foi colocado na plataforma da máquina de tal maneira que as nervuras estivessem no sentido diagonal em relação à correntq. de água que sai da amostra de tecido.
Despejaram-se 250 mililitros (ml) de água destilada a 27°C + 1°C (80°F + 2°F) para o funil do ensaiador e deixou-se pulverizar sobre a amostra a ensaiar, o que demorou aproximadamente 25 a 30 segundos. Depois de se completar o período de pulverização, o aro foi tomado por uma margem e pela margem oposta atarraxada cuidadosamente de encontro a um o objecto sólido com o tecido em frente do objecto. O aro foi então rodado de 180 graus e depois mantido mais uma vez no sítio em que foi previamente colocado. O procedimento e os métodos e os aparelhos deste ensaio foram ligeiramente modificados em relação às especificações, da seguinte maneira: 1. Os orifícios dos injectores de pulverização eram ligeiramente maiores do que o especificado mas o caudal do injector era 250 ml/30 s, como requerido. 150
2. O número de torneiras do aro era dois em vez de uma.
Por cada ensaio de lavagem, lavou-se uma amostra de tecido usando um ciclo de lavagem com água quente/enxaguamento com água fria com um copo de detergente Tide® e secou-se num ciclo quente/seco num secador, a não ser que se indique de outra maneira. Os resultado do ensaio foram avaliados comparando a configuração húmida ou manchada na amostra de tecido depois de bater no aro com a carta de classificação vulgar com os resultados da molhagem superficial produzida, com a água a não embeber completamente a amostra de tecido de ensaio por passagem através desta. Os números correspondem a classificações baseadas na carta padrão. Esses valores são assim deduções subjectivas feitas por um experimentador com experiência.
Quadro XIII
Resultados do Ensaio de Pulverização TECIDO ORIGINAL TEIAS TRATADAS DE ACORDO COM A INVENÇÃO Tipo de Teia e Número Inicial Depois de 100 lavagens Inicial Lado da aplicação Lado da não aplicação Lado da aplicação Lado da não aplicação Supplex H053194C 100 100 100 70 80 Azul Med 4040 M082994B-1E 100 100 100 90 90 Amarelo 4040 M083094B-1B 100 100 100 90 90 EXEMPLO 22: Ensaio de Penetração da Humidade
Os resultados indicados no Quadro seguinte demonstram que todos os tecidos de fibra envolvida de acordo com a presente invenção ensaiados eram significativamente melhores do os tecidos originais não tratados no que respeita à 151 resistência à penetração de água sob as condições do ensaio usadas. Depois do ensaio, o “toque” das amostras de tecido ensaiadas conservou-se excelente. A finalidade deste ensaio foi avaliar o modo como um tecido resiste à molhagem sob pressão contínua, como por exemplo as ajoelhar no chão ou assentar numa cadeira elevadora molhada durante um período de 30 minutos. Este ensaio compreende colocar uma amostra de tecido e também uma amostra de mata borrão vulgar sobre o topo do recipiente de água que contém 700 ml de água da torneira. A amostra do tecido e a amostra do mata borrão são então cada uma submetidas a uma pressão contínua de 87 lbs. distribuída uniformemente sobre 645 cm2 (100 polegadas quadradas) de área superficial durante um período de 30 minutos. Depois deste intervalo de tempo, faz-se uma inspecção visual do tecido e pesa-se o papel mata borrão para detectar o ganho ou a penetração da água.
Os métodos e equipamento utilizados para esse ensaio foram uma tma de alumínio com o diâmetro de 20 polegadas, com um peso de 87 lbs. distribuído uniformemente sobre 645 cm2 (polegadas quadradas) de tecido ou papel mata borrão, 700 ml de água, vários desperdícios de tecido para almofadas e as peças das amostras de ensaio do tecido.
Papel mata-borrão peso seco: 4,7 g
Peso total aplicado ao tecido: (87 lbs.) 39,4 kg
Pressão uniformemente distribuída sobre a área superficial de: 645 cm2 (100 sq. in)
Pressão: (0,87 lbs./sq. in) 5,99 kPa O procedimento observado para a realização deste ensaio foi o seguinte 1.
Colocaram-se 700 ml de água da torneira na tina redonda. 152 y »>, J*' \ 2. Colocou-se a amostra de tecido com um lado em frente da água. 3. Sobre o tecido colocou-se uma peça de papel mata borrão seco para cobrir a tina. 4. Colocaram-se fragmentos de tecido sobre o papel mata borrão para almofadar o peso. 5. Distribuiu-se o peso de 39,4 kg (87 lb.) uniformemente sobre a área de 645 cm2 (100 polegadas quadradas). 6. Deixou-se este conjunto não perturbado durante 30 minutos. 7. Depois deste período de tempo, registaram-se os resultados visuais.
Quadro XIV
Tecido de Fibra Envolvida da Invenção AMOSTRA DE TECIDO LADO ENVOLVIDO DE TEXIDO VOLTADO PARA ÁGUA LADO NÃO ENVOLVIDO DE TEXIDO VOLTADO PARA ÁGUA TECIDO DE CONTROLO Deva Azul Tactel® 0.009 μηι Ausência de penetração de água através do tecido. Ausência de manchas de água visíveis. Peso do papel = 4,7 g. Ganho de água = 0,0 g. Ausência de penetração de água através do tecido. Ausência de manchas de água visíveis. Peso de papel = 4.7 g. Gancho de água = 0.02 g. Falha - saturação total do tecido c do mata-borrão. EXEMPLO 23: Ensaio da Chuva
Neste ensaio, seguiu-se o procedimento do ensaio da chuva do Método AATCC 35-1985.
Os resultados do ensaio da chuva obtidos mostram a clara superioridade do tecido de fibra envolvida de acordo com a presente invenção em comparação com o tecido original não tratado. Os valores indicados no Quadro mais adiante mostram que os tecidos de fibras envolvidas passam neste ensaio não permitindo virtualmente que passe água através deles. Este resultado é comparável com resultados obtidos com os assim chamados tecidos impermeáveis respiráveis de maior custo correntemente comercialmente disponíveis no mercado. Como contraste, os tecidos não tratado originais falham na passagem neste ensaio porque mostram saturação completa. As amostras de tecido com as fibras envolvidas conservam um excelente “toque” depois do ensaio. A finalidade e o objectivo deste ensaio ASTM é avaliar a resistência de um tecido de fibras envolvidas à água sob condições de tempestade simuladas. O ensaio especifica que o tecido de ensaio é resistente a tempestades se for absorvido pelo papel mata-borrão menos do que um grama de água de chuveiro com a pressão de uma coluna de água de 0,92 m/5 min (3 pés) exercido durante 5 minutos. Este método de ensaio é aplicável a qualquer tecido têxtil, quer tenha ou não um acabamento de repelente da água. Mede a resistência do tecido à penetração da água por impacto e assim pode ser usado para promover a provável resistência da penetração da chuva de um tecido. Os resultados obtidos com este método de ensaio dependem da repelência da água das fibras e fios no tecido ensaiado e da construção do tecido.
Este ensaio envolve uma amostra de ensaio contendo na face posterior um papel mata-borrão vulgar previamente pesado. O conjunto é pulverizado com água durante 5 minutos sob condições controladas. O papel mata-borrão é então separado e pesado para determinar a quantidade da água, se estiver presente, que passou através da amostra do tecido durante o ensaio e foi absorvida pelo papel mata-borrão.
Os métodos e o equipamento e os materiais empregados em cada ensaio foram um ensaiador de chuva modificado, papel mata-borrão, água a 26,7° + 1 °C(80°F + 2°F), uma balança de laboratório, amostras de tecido com 20,3 x 20,8 9 154 c3 cm (8” χ 8”) que tinham sido pré-condicionadas numa atmosfera de humidade relativa de 65% (+ 2%) e de 21°C + 1°C (70°F + 1°C) durante quatro horas antes da realização do ensaio e fita. O procedimento seguido para este ensaio foi o seguinte: 1. Pesou-se um papel mata-borrão 15,2 x 15,2 cm (6” x 6”) até ao 0,1 g mais próximo e colocou-se por trás da amostra de ensaio. 2. O tecido do ensaio com o papel mata-borrão em alinhamento com ele foi fixo com fita adesiva no suporte da amostra. 3. Encheu-se um tubo no ensaiador de chuva com água até ao nível de 0,9 m (3 pé). Confirmou-se que a água está a passar para fora do tubo ladrão que mantém a coluna de água de 0,9 m (3 pé). 4. Mediu-se a distância do pulverizador de água desde a ponta do injector até ao suporte da amostra e ajustou-se a 30,5 cm (12 polegadas). 5. Deixou-se o suporte da amostra no lugar e ligou-se o ensaiador de chuva durante cinco minutos. 6. Depois do período de ensaio, retirou-se o papel mata-borrão e repesou-se com o rigor de 0,1 g.
Os resultados das amostras de tecido escolhidas estão reunidos no quadro XV. 155
Quadro XV
Ensaio de Chuva: Gramas de Agua que Penetram no Tecido AMOSTRA DE TECIDO ORIGINAL NÃO LAVADO DEPOIS DE 5 LAVAGENS À MÁQUINA DEPOIS DE 10 LAVAGENS À MÁQUINA Hot Coral Tactel® 0 0 0 Deva Blue Tactel® 0 0 0 Tecidos Tratados da Técnica anterior Ultrex® 0 - 0,1 Gore-Tex® 0 0 -
Tecidos Originais - Apenas Produtos Químicos Repelentes da Água, Ausência de Encapsulacão
Hot Coral Tactel/Falhou - saturado Deva Blue Tactel/Falhou - saturado
Deve entender-se evidentemente que as indicações anteriores se referem apenas a formas de realização preferidas da presente invenção e que numerosas modificações ou alterações podem ser feitas nelas sem afastamento do espírito e do âmbito da invenção como é apresentado nas reivindicações em anexo.
Lisboa, 21 de Junho de 2001

Claims (6)

1 1
Reivindicações 1. Artigo poroso que compreende: uma teia porosa que tem uma pluralidade de fibras ou de filamentos com interstícios entre si: e pelo menos material parcialmente endurecido resultante de uma composição polimérica tixotrópica endurecível, que pode tomar-se mais fluida por acção de cisalhamento, a qual forma uma película fina que substancialmente encapsula a maior parte das fibras ou dos filamentos deixando pelo menos alguns interstícios abertos e uma camada interna distanciada das superfícies exteriores da teia, que é substancialmente continuamente cheia pela combinação da composição polimérica nela colocada e as fibras e filamentos da teia na região da camada interna e em que pelo menos um modificador/aditivo que é pelo menos (i) um modificador que contém sítios reactivos, (ii) um modificador que é um composto biologicamente activo, (iii) um aditivo que facilita a libertação controlada de agentes a partir do substrato tratado, (iv) um aditivo que promove a adesão entre os materiais de tratamento e o substrato, (v) um aditivo que forma hidrogel e é selectivamente posicionado substancialmente sobre ou dentro da película de encapsulagem e/ou substancialmente sobre ou dentro da camada contínua interna.
2. Artigo da reivindicação 1, em que o modificador (i) que tem sítios reactivos é escolhido de poliuretano, resinas fenólicas, resinas de poliureia, poliolefinas, poliamidas, polissiloxanos, polissulfuretos, ésteres polivinílicos ou resmas de poliacetal.
3. Artigo das reivindicações 1 ou 2, no qual os sítios reactivamente disponíveis do modificador estão orientados para fora a partir de uma superfície da teia porosa. ? /y
4. Artigo da reivindicação 1, em que o modificador (ii) é uma enzima, anticorpo, antigene e o aditivo (iii) é o sal higroscópico solúvel em água e o aditivo (v) é escolhido de ácidos poliacrílicos, sal de sódio carboximetilcelulose, álcool polívinílico, polivinilpirrolidona, gelatina, carraguinano e outros polissacáridos, ácido hidroxietilenometacrílico (HEMA).
5. Artigo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, em que o material, pelo menos parcialmente endurecido, contém um ou mais aditivos escolhidos de biocidas, agentes terapêuticos, agentes adesivos, agentes de processamento, agentes de controlo da humidade, repelentes da água, agentes de permuta iónica, agentes reflectores da luz, corantes e pigmentos, agentes resistentes a míldio, agentes condutores, proteínas, agentes de alteração do toque, repelentes de sangue, agentes que provocam a flexibilidade, agentes que provocam a fixidez à luz, agentes resistentes ao apodrecimento, agentes resistentes a manchas, agentes resistentes a gordura, agentes de absorção de ultravioletas, cargas, agentes de nivelamento, agentes condutores eléctricos, agentes condutores térmicos, agentes retardantes das chamas, agentes antiestáticos, matéria em partículas submicrómcas, agentes de blindagem electromagnética ou agentes de blindagem de frequências de rádio.
6. Artigo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, no qual a teia é escolhida do grupo que consiste em algodão, lã, seda, juta, linho, rayon, acetato, poliésteres, polietilenotereftalato, poliamidas, nailon, acrílicos, olefinas, aramidas, azlons, vidros, modacrílicos, novoloides, mtrílos, rayons, sarans, spandex, vinal, vinion, espumas, películas, folhas expandidas, cores naturais, peles cortadas, coiros sintéticos, membranas de filtração de viniluretano, polissulfonas, poli-imidas, 3 nitrocelulose, acetato de celulose, celulose e celulose regenerada ou as suas combinações. Lisboa, 21 de Junho de 2001 O Agonie Oíicic'. do Prepiiedcde Industriai
12Ó9-G63 LI SUO A
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