PT85530B

PT85530B - Materiais compositos e processo para a sua fabricacao

Info

Publication number: PT85530B
Application number: PT85530A
Authority: PT
Inventors: Reginald Eugene Grose; Joseph Allen Fowler; Anthony Niel Piacente; Robert Walter Bunner; William J Bailey; John Douglas Pearson; Philip Albert Jackey; John Fraser Morton
Original assignee: Congoleum Corp
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1987-08-12
Publication date: 1990-06-29
Also published as: FI890675A0; WO1988001319A1; FI890675A7; JPH02500290A; PT85530A; DK199188D0; DK199188A; GR871230B; KR880701802A; EP0317576A1; ES2004980A6; EP0317576A4

Description

REQUERENTE: C0NG0LEUM CORPORATION,norte-americana,(Estado de Delaware), Estados Unidos da América do Nor te, com sede em 195 Belgrove Drive, Kearny, New Jersey 07032, Estados Unidos da América do Norte.

EPÍGRAFE: MATERIAIS COMPOSITO E PROCESSO PARA A SUA FABRICAÇÃO.

INVENTORES: Reginald Eugene Grose, Joseph Allen Fowler, Anthony Niel Piacente, Robert Walter Bunner, William J.Bailey,John Douglas Pearson e Philip Albert Jackey

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883. Estados Unidos da América do Norte em 13 de Agosto de 1986, sob o n² 896,423.

INPt. MOO. 113 RF 18732

OONGOIiEUM OORPORATION » MATERIAIS COMPÓSITOS E PROCESSO PARA A SUA FABRICAÇÃO

CAMPO T3&NTCO

A presente invenção refere-se a materiais compó sitos, não tecidos e fibrosos, com a forma de folhas, que são particularmente utilizáveis como forro de suporte e entretelas de laminados para a cobertura de superfícies. Descreve-se também um processo para a produção destas folhas e destes laminados.

Fundamento da invenção

São conhecidas desde há muitos anos as coberturas de superfícies de laminados para paredes, tectos, pavimentos e mobiliário, tais como tampos de balcões, de mesas e de secretárias. Estas coberturas são tipicamente formadas por cloreto de polivinilo, como homopolímero ou copolímero, ou outros materiais resinosos, tais como poliuretano. Para aumentar a resistência me cánica das resinas durante o processamento e no produto final, tais coberturas de superfícies incorporam geralmente um forro de suporte ou entretela fibrosos. 0 material fibroso utilizado durante muitos anos tem sido o asbesto, que estabeleceu uma norma relativamente à estabilidade dimensional, à resistência e a outras propriedades químicas, incluindo a capacidade de manter a estabilidade dimensional numa vasta gmia de condições de temperatura e de humidade. Porem o asbesto tem estado ligado a sérios perigos para a saúde e o seu uso tem sido sanido e severamente

-2- (........

/ * limitado em muitos países.

Tem sido sugerida uma longa lista de materiais fibrosos para serem usados isoladamente ou em combinação, num esforço para substituir o asbesto nas folhas de forro de suporte e entretela para este fim. Entre as várias fibras têm-se incluído poliolefinas, poliésteres, poliamidas ou similares, isoladas ou em combinação com fibras minerais, tais como vidro e pasta de madeira, bem como outras fibras celulósicas.

A utilização de fibras celulósicas, tais como pol pa de madeira, como componente fioroso único, nos laminados e folhas de forro de suporte, tem também sido sugerida, rorém, as folhas que incorporam apenas fibras de celulose estão tipicamente su jei tas a uma acentuada expansão pela humidade, ou higroexpansivida ae. C produto resultante e muitas ve-^es dimensionalmente instável, verificando-se com frequência o aumento de volume na folha e em qualquer cobertura de superfície laminada na qual se incorpore a referida folha. Também se verificará uma ondulação marcada junto dos bordos do laminado e o empenaraento entre as margens laterais, dando muitas vezes origem à delaminação da folha de forro de supor te da cobertura de superfícies.

Para ilustrar o significado da estabilidade dimen sional, as coberturas de superfícies tem de ser apropriadas para utilização numa ampla variedade de condições climáticas, particularmente de humidade e temperatura. Estas coberturas de superfície são aplicadas a paredes, pavimentos e outros substratos, usando adesivos. 0 alinhamento e o encosto de segmentos contíguos da cober tura da superfície têm que ficar correctos depois da aplicação. A dilatação ou a contracçao excessivas da folha de forro de suporte podeir. conduzir à delaninação da cobertura âa superfície, que e ti picamente uma camada de vinilo estável. Em casos extremos isso po_

de conduzir à separação do laminado da superfície da parede em que se aplicou o laminado.

do pavimento ou

Será particularmente útil um processo era que possa utilizar-se uia aparelho normalizado de fabrico de papel para a manufactura de um material para ser usado como folha de forro de suporte ou entretela que seja substancialmente estável dimensionalmente e substancionalmente resistente á deiaminação. Se, além dis so, o material apresentar uma ligação interna elevada e não se tor nar quebradiça e, ainda, apresentar propriedades físicas de um material que incorpora fibras de asbesto, isso representará um signi ficativo passo era frente na técnica.

Somo atrás se salientou, em muitas referencias tem sido sugerido o uso de fibras de vidro em folhas compósitas deste tipo. Porém o processamento de tais fibras de vidro tem-se mostra do difícil. As fibras de vidro, na sua forma comercial comum, con têm alguma humidade residual, tendem a aglomerar-se e, depois da dispersão, tendem a reaglomerar-se, mesmo que submetidas a uma agitaçao.

Uma solução para este uroblema tem sido adicionar essas fibras apenas depois de terem sido prevíamente reduzidas a pasta, com água, numa operação separada. A patente de invenção nor te americana N246O9 431 descreve a formação da pasta de fibras de vidro fora da linha de fabrico, sendo depois as mesmas combinadas e misturadas corn os outros ingredientes.

Várias referências indicam a adição directa das fibras de vidro, ou pelo menos infere-se que ha acliçao directa, por insuficiência da descrição. Por exemplo a patente de invenção norte-americana 1'2 4 024 014 de Akerson, cujo objecto é um proccs so para a preparação de madeira orensada, descreve a utilização

-4de fibras de vidro como constituinte menor entre fibras e materais minerais. Adicionadas directamente numa pasta com uma consistência de cerca de cinco por cento, as fibras de vidro representam uma consistência parcial de não mais de um quarto por cento (.0,25 %) ·

A Defensive Disclosure “ publicada T103903 de Campbell, em particular no Exemplo 17, mostra uma ordem de adição semelhante ã da presente invenção. Ainda se adicionam fibras de vi dro a uma mistura global que representa cerca de 2 a 2,5 % da consistência para uma consistência parcial de fibras de vidro de cerca de 0,18 %.

A patente de invenção norte-americana N2 4 225 383 de KcReynolds, em particular nos Exemplos 63 θ 64, que se referem a fibras de vidro, também mostra o que parece ser a adição directa de fibras de vidro. As fibras são adicionadas a uma mistura que tem uma consistência global de cerca de 6 %. No entanto a consistência parcial das fibras de vidro é apenas de cerca de 0,06 %. Não está presente qualquer material de enchimento na altura em que se adiei onam as fibras de vidro e não se utiliza qualquer dispersante.

A patente de invenção norte-americana N2 4 274 916 de Grose, descreve também a adição directa da fibra de vidro. No en tanto, não está presente qualquer material de enchimento na altura em que é adicionada a fibra de vidro e são usados dispersantes de outro tipo.

Objectos da presente invenção

Um objecto principal da presente invenção é propor cionar materiais não tecidos e fibrosos, sob a forma de folhas, que são utilizáveis como forros de suporte e entretelas estáveis diraen-5/ /

... · '·^? sionalmente para laminados para cobertura de superfícies.

Um outro objecto da presente invenção consiste em proporcionar um processo para a fabricação de materiais compósitos não tecidos e fibrosos utilizáveis como forros de suporte e entretelas estáveis dimensionalmente para laminados de cobertura de superfícies, utilizando o referido processo aparelhos normalizados de fabrico de papel.

Outro objecto da presente invenção consiste em pro porcionar o material compósito mencionado e um material que contem uma proporção relativamente elevada de fibras de vidro.

Sumário da invenção

De acordo com uma forma de realização da presente invenção, proporciona-se um processo para a fabricação de folhas compósitas não tecidas, dimensionalmente estáveis, compreendendo um aglomerante polimérico, fibras celulósicas e fibras de vidro, que compreende as fases seguinte (A) a (.D), em sequência:

A) formação de uma dispersão aquosa de: i) fibras celulósicas na forma de uma polpa de madeira constituída essencial mente por fibras de madeira macia tendo uma fibrilação exterior _caracterizada por uma drenagem de 260 a 600 cnr (Canadian Standard Freeness”) e uma fibrilação interna caracteriz-j.da por um comprimen to de rotura de 4 a 12 Km, medido à temperatura ambiente, e uma densidade de cerca de 0,50 a cerca de 0,75 g/cm , determinada a partir de uma Tappi Standard Handsheet e medidos de acordo com TAP PI T494 om 81 e T220 o® 85, respectivamente, sendo a quantidade de polpa na referida dispersão tal que a sua consistência está compre

endida entre cerca de 0,75 e cerca de 5 %, medida a uma temperatu ra de cerca de 21 a 27°C ( 70 a 80 °F ); e (.ii) um agente tensioactivo solúvel na agua que compreende um auxiliar de dispersão das referidas fibras de vidro numa quantidade suficiente para dispersar as referidas fibras de vidro na dita dispersão;

B) adição à referida dispersão contendo as referi das fibras celulósicas eo referido agente tensioactivo de fibras de vidro cortadas aos pedaços em uma quantidade tal que a consistência parcial das referidas fibras de vidro na referida dispersão é de cerca de 0,5 a cerca de 3»0 %, tendo as referidas fibras de vidro adicionadas um teor de água apenas residual, um comprimento médio de cerca de 2,54 mm a cerca de 17>78 mm (0,1 a 0,7”) e um diâmetro de cerca de 6 micrometros a cerca de 13 micrómetros;

G) adição à referida dispersão contendo o referido agente tensioactivo e as referidas fibras de um aglomerado orgâni co, insolúvel na água, formador de películas e polimérico; e

B) formação a partir da referida dispersão aquosa de uma folha compósita seca, não tecida, estável dimensionalmente, compreendendo de cerca de 5 a cerca de 50 %, em peso, das referidas fibras celulósicas e de cerca de 5 a cerca de 25 %, em peso das re feridas fibras de vidro.

Na forma preferida, inclui-se um material de enchi mento na dispersão formada na fase ζΑ) atrás descrita, isto é, o material de enchimento é adicionado antes da adição das fibras de vidro na fase (B) anterior.

De acordo com o processo segundo a presente invenção, pode produzir-se uma folha compósita aperfeiçoada que é está-

vel diraensionalmente e que contém uma proporção relativamente ele vada de fibras de vidro. Por conseguinte, a presente invenção pro porciona também uma folha compósita não tecida e estável dimensio nalmente, caracterizada por um teor relativamente elevado de fibras de vidro e utilizável como forro de suporte ou entretela para laminados de cobertura de superfícies, compreendendo a referida folha:

a) de cerca de 5 a cerca de 50 %, em peso, de fi- bras de madeira macia tendo uma fibrilação exterior caracterizada como uma drenagem de cerca de 260 a 600 cm (Oanadian Standard Freeness), uma fibrilação interna caracterizada por um comprimen to de rotura de 4 a 12 Km à temperatura ambiente e uma densidade de cerca de 0,50 a cerca de 0,75 g/cm^, determinado a partir de uma “TAPPI Standard Handsheet e medidas de acordo com ΤΑΡΡΙ T494 om 81 e T22O om 83, respectivamente; um comprimento médio das fibras de cerca de 1,27 mm (.0,05”) a cerca de 5,08 mm (0,2“) e uma relação entre o comprimento e o diâmetro de cerca de 60:1 a 120:1;

b) de cerca de 5 a cerca de 25 %, em peso, de fibras de vidro cortadas em pedaços com um comprimento médio de cer ca de 2,54 mm (.0,1”) a 17,78 mm (0,7) e um diâmetro médio de cer ca de 6 a cerca de 13 micrémetros;

c) pelo menos cerca de 15 %, em peso, de material de enchimento; e

d) um aglomerado orgânico, insolúvel na água, for mador de películas e polimérico.

Numa forma preferida, a folha segundo a presente invenção contém cerca de 9 a cerca de 20%, em peso, de fibras de vidro, mais preferentemente de cerca de 12,5 a cerca de 15%, em

peso, de fibras de vidro.

As excelentes propriedades das folhas preparadas segundo a presente invenção estão exemplificadas na secção de

Exemplos que inclui também uma descrição pormenorizada da invenção.

Breve descrição dos desenhos

A figura é uma vista esquemática de um aparelho que ilustra o processo segundo a presente invenção.

Descrição pormenorizada da presente invenção

A presente invenção proporciona materiais compósi tos sob a forma de folha,não tecidos e fibrosos que sao particularmente utilizáveis como forro de suporte e entretela para laminados de cobertura de superfícies. Também, como atrás se mencionou, os compósitos são preparados a partir de:

i) fibras celulósicas,sendo preferida a pasta de madeira macia refinada;

ii) fibras não celulósicas, incluindo pelo menos fibras de vidro;

iii) materiais de enchimento de preferencia inorgânicos, sendo o talco o preferido;

iv) resinas aglomerantes de latex, sendo preferidas as resinas acrílicas e borrachas de estireno-butadieno; e

v) pelo menos um dispersante, preferindo-se as al quilaminas polioxietiladas.

Gomo se apresentou na referida patente de invenção norte-americana Ns 4 609 431, a atenção à refinação da pasta de ma deira macia, medida pelo comprimento de rotura e pela densidade, pode contribuir para assegurar a resistência interna necessária para uma folha de forro de suporte ou entretela satisfatórias. Além disso, mencionou-se nessa patente de invenção o facto de a dispersão separada da fibra de vidro poder ser facilitada pela utilização de um agente tensioactivo anti-estática. Um tal agente anti-estática supõe-se que ajuda a prevenir a reaglomeração das fi bras de vidro na pasta aquosa.

Determinou-se agora que a utilização de um tal agente anti-estática, juntamente com o controlo da ordem da adição dos vários materiais, permitirá a adição de fibras de vidro na sua forma comercial usual, isto é, contendo apenas humidade residual, directamente na pasta aquosa de outros materiais a um nível de consistência mais elevado do que o conhecido anteriormente.

Além disso, as formulações aqui apresentadas produ zem, como se supõe, materiais compósitos que têm novidade independente relativamente à técnica actual e oferecem características de grande resistência por unidade de espessura a custos mais baixos.

Numa forma de realização preferida, os materiais compósitos segundo a presente invenção são precipitados numa pasta final a partir da qual podem ser transformados numa folha. A folha é suportada numa máquina normal de fabrico de papel num arame de moldação ou em um outro suporte, onde o líquido, que é principal mente água, é retirado por drenagem e a folha seca. Optativamente, pode depositar-se então cola numa das faces, ou nas duas, da folha resultante, de uma maneira bem conhecida nestas técnicas.

Depois de o material compósito não tecido e fibro so ter sido moldado, para desta maneira se obter uma folha, o mes-

-10mo pode ser usado para uma certa finalidade nessa forma e pode con tinuar a ser processado, por exemplo para se obter um material de cobertura de superfícies. Isso faz-se tipicamente depositando uma ou mais camadas de material polimérico, por exemplo de polímeros ou copolímeros de cloreto de polivinilo, numa ou nas duas faces da folha. Algumas destas camadas podem ser aplicadas na forma líquida, por exemplo como um plastisol, um organosol ou um látics aquoso, que é depois gelifiçado ou seco, ou por íusao de uma folha calan drada, ou por qualquer outro processo e, se se desejar, impresso na superfície do polímero. 0 produto seria então tipicamente apli cado como revestimento na superfície impressa com uma camada de desgaste resinosa transparente e aquecido para fundir as resinas.

A figura do desenho anexo é uma vista esquemática de um aparelho que ilustra o processo segundo a presente invenção. Este aparelho, com a designação global (10) inclui um certo número de depósitos de retenção e de mistura, colectivamente designados aqui por área de preparação da matéria prima'¹ (12), acoplada com máquinas relativamente normais de fabrico de papel e de secagem, designadas colectivamente por extremidade húmida¹' (14) e extremidade seca (16).

Na área de preparação da matéria prima (12), introduzem-se água e pasta de madeira refinada, através da conduta de alimentação (18), a partir de um refinador apropriado (não representado), para o interior de um vaso de mistura (20), por exem pio um hidropolpador normalizado, e agita-se. A pasta de madeira deve ser constituída por fibras de polpa de madeira macia que são refinadas até um elevado grau de fibrilação interna e externa sob a forma de dispersão aquosa em um ou mais refinadores (nao repre-

-11sentados), especialmente equipados com meios agitadores adaptados para cardar e fibrilar as fibras da polpa. Quando tratada apropri adamente, a dispersão aquosa no refinador e tranferída por qualquer meio, tal como uma bomba, através da conduta de alimentação (18) para o vaso de mistura (20). Para garantir a dispersão efectiva e a fibrilação, a concentração de fibras de polpa no refinador não deve ser muito elevada. Embora possa operar-se com pelo menos cerca de 0,5 para fins comerciais recomenda-se uma concentração de cerca de 3 % de polpa.

termo consistência” tal como é usado na presen te mamória descritiva e nas reinvindicações anexas, deve considerar-se como referindo-se à proporção, em peso seco, de materiais dispersos ou dissolvidos nas dispersões ou soluções aquosas, respectivamente.

Crê-se ser benéfico impregnar previamente as fibras de madeira antes do tratamento, deixando que as fibras absor vam água e inchem.

Pensa-se que a fase de refinação é também importante para a presente invenção, sendo o principal objectivo da fa se de refinação tornar áspera a superfície das fibras de madeira, o corte das fibras ao longo do seu comprimento e o inchamento das fibras tratadas. Designa-se este tratamento por fibrilação externa e interna, em oposição à fibrilação predominantemente externa que inclui uma acção de corte transversal em pedaços que diminui o comprimento das fibras.

Quando fibriladas adequadamente, as fibras da pol pa de madeira devem ter uma resistência à tracção, expressa pelo comprimento ae rotura num “TAPPI Standard Handsheet” preparado de r

acordo com TAPPI Method T-205 om-81, de pelo menos 4a 12 Km á tem peratura ambiente. As fibras devem ter uma densidade e um tal z

Handsheet” de cerca de 0,05 a cerca de 0,75 g/cnr e de preferên-s z cia de cerca de 0,67 a cerca de 0,72 g/cnr .

As fibras de polpa de madeira utilizadas no proces so descrito e tendo as propriedades particulares de resistência â tracção e de ligação expressas pelo comprimento de rotura e a den sidade, mantendo no entanto geralmente o comprimento máximo das fibras, foram obtidas utilizando um refinador Double Disc, fabrica do pela Beloit Corporation-Jones Division, para produção em fábricas de grande capacidade. Amostras e Handsheets de controlo para pequenos laboratórios podem ser preparados vantajosamente com um batedor Valley de laboratório. 0 corte transversal das fibras pode ser minimizado nos refinadores anteriores. Um outro batedor desejável para utilização na prática da presente invenção é o bate-., dor Jones Bertrams.

Outros fornecedores de equipamento de produção apropriado, nos Estados Unidos incluem: Bolton-Emerson, C-E Bauer, uma subsidiária da Oombustion Engineering; e a Sprout-Waldrom Division da Koppers Co., Inc.

Refinadores operativos apenas com alguns tipos de pastas, e portanto menos preferidos, incluem o batedor do tipo Hol lander, o Hydrapulper fabricado por Black Clawson, Inc., Middletown, Ohio, o Dynopulper e o batedor Vortex.

Tipicamente, a pasta ê inicialmente' recebida sob a forma de uma folha seca que é lavada, isto é, dispersa e depois refinada, num meio aquoso. Como atrás se notou, pensa-se ser bené

-15fico impregnar previamente a pasta. Utiliza-se um refinador, tal como um dos que atras se enumeraram, para refinar a pasta, como atrás se descreveu, sendo a pasta tratada durante um tempo sufici ente para obter as características desejadas. Esse tempo varia rá com o tipo de pasta particular utilizado. Tipicamente, a pasta pode ser primeiro levada a uma consistência de cercg de 0,75 /& a cerca de 5 de preferência entre cerca de 2 7o e cerca de 4 a uma temperatura de cerca de 21 a 27°0 (70 a 80°F).

Para assegurar todas as vantagens de uma tal pasta de madeira altamente refinada crê-se ser vantajoso empregar como componente de fibras celulósicas pasta de madeira derivada de madeiras macias (gimnospérmicas). Inclui-se nesta designação as árvores de folhas persistentes tais como o abeto, o pinheiro e simi lares, que têm fibras mais longas do que as das madeiras rijas. As madeiras macias preferidas para esta aplicação são caracteriza das por uma relação .entre o comprimento e a espessura (diâmetro), determinada microscopicamente, de cerca de 60:1 a 120:1 e, de pre farência 100:1, respectivamente. Os comprimentos das fibras de ma deiras macias varia entre cerca de 1,27 e 5,08 mm ( 0,05” a 0,2”)*

As pastas disponíveis no comércio deste tipo conterão tipicamente uma percentagem de ma.deira rija que, quando pre sente, pode compreender até 20 % ou mais da pasta. Desde que possa obter-se a fibrilação externa e interna necessária, tais pastas podem ser integralmente usadas para os fins da presente invenção.

As pastas de madeiras macias operativas incluem as que são caracterizadas como pasta mecânica ou madeira moída ou pas ta química incluindo a de sulfito e de preferência pasta kraft de sulfato, como se descreve em Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemi cal Technology, págs. 495 e 496, vol. 14 (1967) ou, na verdade, a derivada do processo da soda.

Na prática do processo do sulfito, a madeira é digerida numa solução de bissulfito de cálcio e ácido sulforoso. No processo do sulfato ou processo Kraft, utiliza-se uma mistura de hidróxido de sódio e de sulfureto de sódio, sendo o sulfureto derivado da redução do sulfato de sódio introduzido no processo no decurso do tratamento.

A variedade de pasta mecânica, semi-química ou química não branqueada é geralrnente preferida à pasta branqueada ou semibranqueada devido à maior capacidade de absorção da pasta nao branqueada em geral. Prefere-se a pasta química não branquea da também porque tem geralmente maior resistência e durabilidade. No entanto, pode usar-se qualquer das pastas anteriores se forem susceptíveis de atingir uma densidade e um comprimento de rotura como consequência da fibrilação interna ou externa que proporcionará as resistências necessárias no material compósito. As pastas químicas alcançarão estas características mais facilmente.

Uma fonte preferida de fibras de polpa para serem usadas na presente invenção, embora branqueada, é a pasta de madeira macia branqueada Alberta Hi-Brite, disponível comercialmente na Champion Corporation. Esta pasta foi refinada até um compri mento de rotura após refinação tão elevado como 10 a 11 Km. É tam bém preferida a pasta de madeira macia nao branqueada Mackenzie, fabricada pela British Oolumbia Porest Products, Inc., Vancouver, British Oolumbia, Canada. Também utilizável, embora menos preferi da é a pasta branqueada St. Croix fabricada pela Georgia Pacific Corporation em Woodland, Maine.

-15Farticularmente preferidas na prática da presente invenção são as fibras de pasta de madeira macia de sulfato, Kraft, com um comprimento médio das fibras de 1,27 a 5j08 mm ( 0,05” a

0,2”) e uma relação entre o comprimento das fibras e o diâmetro de cerca de 80:1 a 120:1 e mais particularmente cerca 100:1.

Fibrilação, tal como o termo é usado na presente memória descritiva, tem-se referido anteriormente apenas à fibrilação externa das fibras da pasta de papel, uma propriedade mensurável pela utilização de técnicas microscópicas visuais normalizadas e pela determinação das propriedades de drenagem ou libertação. A medição usual desta última propriedade é o Canadian Standard Freeness Test” (CSF), no qual o valor da libertação é determinado de acordo com a TA.PPI Standard T 227 om58 numa amostra de 3g de fi bras de pasta diluídas com 1 000 cnr de água. Em termos de fibrila ção externa, as fibras de pasta deviam ter um CSF pelo menos de cer ca de 260 a 660 cm , mas isso apenas mede o grau de fibrilação externa. A fibrilação interna pode ser demonstrada por um aumento de inchamento e da flexibilidade das fibras. Estas características não são medidas por determinações de drenagem e de libertação. Fibrilação interna elevada juntamente com um grau significativo de fibrilação externa sao preferidas para o desenvolvimento de uma elevada resistência interna de ligação, na prática da presente invenção .

aumento de volume e da flexibilidade das fibras resultante da fibrilação interna faz aumentar a densidade das mesmas. 0 grau de resistência de ligação interna das fibras da pasta pode ser definido pela exigência de propriedades de resistência mínima das fibras da madeira com uma densidade mínima.

-16- (

As propriedades de ligação interna obtidas pela combinação da fibrilação externa e interna supoe-se que conduzem à promoção de locais para a deposição e a aderência de latex e dos materiais de enchimento. Além disso, estas propriedades facilitam o desenvolvimento de uma resistência à tracção em húmido apropriada, necessária quando um manto húmido formado por materiais apropriados é transferido de uma máquina de fabrico de papel Fourdrinier normal para os cilindros de secagem tipicamente utili zados no fabrico do papel. Finalmente, crê-se que estas propriedades ajudam a obter um produto final de folha compósita seco com uma densidade apropriada para ser usada como folha de forro de su porte ou entretela num laminado de cobertura de superfícies. Veri ficou-se, em geral que quanto mais elevado for o grau de fibrilação interna, maior pode ser a quantidade de material inorgânico de enchimento, pouco dispendioso, que pode ser usado para reduzir a concentração de látices poliméricos, caros, continuando no entanto a obter-se uma folha composita com uma ligação interna satisfa tória.

grau de fibrilação externa e interna pode ser rigorosamente determinado pela combinação da densidade e da resis tência à tracção, medidas pelo comprimento de rotura, das fibras da pasta.

comprimento de rotura e a densidade são determinados a partir de um ΤΑΡΡΙ Standard Handsheet, preparado a par tir de fibras de pasta segundo ΤΑΡΡΙ T2O5 om 81 e medidas segundo ΤΑΡΡΙ T494 om 81 e ΤΑΡΡΙ T220 om 93, respectivamente. Para determinar o comprimento de rotura usando hand sheets assim preparados, utiliza-se a norma ΤΑΡΡΙ T494 om 81 para se obter um valor

-17Comprimento de rotura para se obter densidade = em quilómetros por meio da fórmula:

3,658 x resistência à tracção em libras/polegada peso básico em libras/1000 pés quadrados

A densidade é determinada usando TAPPI T220 om 83 um valor em g/cm^ utilizando a fórmula:

R (massa por unidade de área em g/m^ )

25,4 x espessura em milésimos de polegada ou

0,1922 x peso básico em libras/1000 pés quadrados espessura em milésimos de polegada

Usando estas normas, uma pasta de madeira macia com um comprimento de rotura de 4 a 12 Km e uma densidade de cerca de 0,50 g/cm⁷ a cerca de O,75g/cm e considerada importante pa ra . obter material de folha composita com as vantagens segundo a presente invenção.

Deve notar-se neste contexto que a densidade e o comprimento de rotura podem ser determinados convenientemente para uma pasta refinada particular pela preparação de amostras de “handsheet” usando o batedor Valley. Estes resultados devera ser reproduzidos razoavelmente bem pelo handsheet” de pasta comparado com a produção de grande volume numa fábrica de folha de pasta refinada com uma densidade e um comprimento de rotura equivalentes e portanto um grau de fibrilação interna semelhante, usando por exemplo uma refinador Beloit Double-Disc. Deve também notar-se que pode usar-se uma refinação da pasta em trajecto múltiplo, quer em laboratório, quer na fábrica de papel para garantir a densidade e o comprimento de rotura desejados, se necessário.

-¹⁸- L

A concentração das fibras de pasta de madeira no produto final de folha compósita, referida ao peso em seco, está dentro da gama que vai de cerca de 5%, em peso, a cerca de 50%, em peso. Prefere-se uma concentração de 18 a 40% e, mais particu larmente, compreendida entre cerca de 20 e 25%, referida ao peso em seco da folha compósita.

Continuando a referencia à figura do desenho ane xo, no vaso (20) misturador é também carregada, uma quantidade de um ou mais materiais de enchimento ou cargas em partículas insolú veis na água. Emboram possam ser usadas operativamente várias car gas orgânicas e inorgânicas insolúveis na água, as cargas usadas nas formas de realização preferidas da presente invenção incluem o talco e o carbonato de cálcio. As outras cargas que podem ser usadas vantajosamente na prática da presente invenção são materiais inorgânicos finamente divididos substancialmente insolúveis na água. Tais materiais incluem, por exemplo, dioxido de titânio, sílica amorfa, oxido de zinco, sulfato de bário, carbonato de cál cio,sulfato de cálcio, silicato de alumínio, argila, silicato de magnésio, terra de diatomáceas, trihidrato de alumínio, carbonato de magnésio, pedra calcárea dolomítica parcialmente calcinada, hidróxido de magnésio e misturas de dois ou mais de tais materiais. 0 carbonato de cálcio tratado quimicamente existe no comércio com uma qualidade na qual as partículas estão trituradas até uma granulometria tal que 100% das partículas passarão através de um crivo de 60 malhas (usando as dimensões normalizadas dos USA em malhas) e 96% das partículas passarão por um crivo de 100 malhas. Uma outra qualidade comercial utilizável na prática da presente invenção tem uma distribuição das dimensões das particu

las tal que 100% das mesmas passam através de um peneiro de 12 malhas e 96% das partículas passam por um peneiro de 325 malhas (44 micrómetros).

Particularmente preferido na prática da presente invenção é uma qualidade existente no comércio de pedra calcárea triturada contendo desde cerca de 96% até cerca de 98% de carbonato de cálcio. Este material analisado relativan.ente aos óxidos daria cerca de 1% de oxido de magnésio, cerca de 0,1% de oxido férrico,cerca de 0,25% a 0,75% de sílica e 0,3% de alumina, bem como vestígios de pentóxido de enxofre e fósforo da ordem de cer ca de 0,003% a cerca de u,004%, respectivamente.

xalco existe no comércio em uma qualidade tal que 100% das partículas de forma achatada passam pelo peneiro de 200 malhas e 99,5% das partículas passam por um peneiro de 325 malhas. Disponível comercialmente na Vermont Tale com a designa ção comercial Vertal 7, este material tem uma análise de óxidos de cerca de 38,3% de óxido de silício (Si0₂), cerca de 34,0% de óxido de magnésio (KgO), cerca de 2,6% de óxido de ferro (Fe₂0^) e menos de 2,0% de óxido de alumínio

A quantidade de material de enchimento usada na prática da presente invenção varia de cerca de 0% a cerca de 55% com base no peso seco e de preferência estará compreendida entre cerca de 15% e cerca de 45%, na mesma base.

Com nova referência ao vaso de mistura (20) verificou-se ser útil introduzir também um componente tensioactivo so lúvel na água, actuando neste caso como anti-estática. Como atrás se notou, verificou-se previamente que a dispersão de fibras de vidro

em dispersão aquosa separada pode ser facilitada pela utilização de um elemento tensioactivo como agente anti-estática. Determinou-se agora que não e necessário preparar uma dispersão aquosa separada de fibras de vidro. Pelo contrário, com o emprego dos ensinamentos da presente invenção, as fibras de vidro existentes no comércio, tendo apenas um tsor de água residual, podem ser adicionadas directamente com os outros materiais no processo com uma consistência parcial superior a meio por cento. Deve entender-se que a ordem de adição atrás mencionada não e crítica atê este ponto, sendo apenas necessário que o auxiliar da dispersão, e de preferência a carga, sejam dispersados na dispersão aquosa antes da adição das fibras de vidro.

agente tensiactivo utilizado na forma de reali zação preferida da presente invenção é uma alquilámina polioxietilada na qual a parte de alquilo está dentro da gama de 9 a 18 átomos de carbono e de preferência dentro da gania de 9 a 10 átomos de carbono. Preferem-se em particular a nonilamina e a decilarnina. Cada molécula de alquilamina polioxietilada contém 5 a 10 partes de óxido de etileno e a anina tem um peso molecular mé dio de cerca de 400 a 700.

Este agente tensiactivo é geralmente incorporado na dispersão aquosa numa concentração, em peso, de cerca de 0,01% a cerca de 0,05%. Um tal agente tensÃoecfeivo está comercialmente disponível na GAF Corporation com a designação comercial KATAPOL e foi aqui usado com vantagem.

São bem conhecidos na técnica agentes tensioactivos aniónicos e catiónicos e podem escolher-se materiais apropria dosdestas classes, por exemplo, de entre os mencionados nas publi

cações anuais da McCutcheon^ Detergents and Emulsifiers, publi cadas por McCutcheon’s Division, Allured Publishing Gorporation, Ridgewood, NJ. São também dados exemplos de agentes tensioactivos não iónicos na referência dada atrás.

A esta mistura contendo pelo menos o agente tensioactivo e de preferência o material de enchimento inorgânico, adiciona-se uma fibra não celulósica constituída pelo menos por fibras de vidro, podendo também estar presentes lã mineral e outras fibras minerais ou orgânicas apropriadas. 0 material de fibras de vidro preferido ê constituído por fibras de vidro cortadas aos pedaços, tais como uma qualidade disponível comercialmen te de fibras de vidro da Owens-Corning Fiberglas ou Johns-manville Uorporations. As fibras de vidro não absorvem qualquer humidade, têm resistência à traccão elevada, densidades muito elevadas e excelente estabilidade dimensional. As fibras de vidro têm compri mentos médios de 2,54 mm (0,1”) a 17,78 mm (0,7”) e têm um diame tro médio na gama dos 6 micrómetros (0,00024”) a 13 micrómetros (0,00050). A consistência parcial das fibras de vidro para dispersão efectiva está na gama até cerca de 3,0 % e de preferência pelo menos 0,5 % e mais desejavelmente pelo menos cerca de 1 %, em peso da dispersão. Crê-se que a presehça do agente tensioacti vo do material de enchimento inorgânico impede a reaglomeração das fibras de vidro.

A proporção de fibras de vidro no produto compósito final em folha está dentro da gama de cerca de 5 % a cerca de 25 %, em peso seco. Além disso, garantem-se resultados na generalidade satisfatórios desde cerca de 9 % a cerca de 20 % e, mais desejavelmente, de cerca de 12,5 % a cerca de 15 7», em peso

seco. Porém, deve notar-se que são os custos, e nao as exigências do processo ou do produto final, que representam a limitação mais séria ao uso de tais fibras, podendo essas fibras ser utilizadas acima dos valores atrás indicados.

Embora não necessário, pode ser vantajoso incluir também uma porção de qualquer tipo de material fibroso sintético como parte da composição do material compósito. A este respeito ... deve notar-se que tem sido usadas vantajosamente fibras de polietileno a níveis de cerca de dez por cento da substancia seca, embora mais uma vez sejam os custos e não o processo os requesitos do produto final que limitam o uso de tais fibras. Crê-se por tanto que podem usar-se com vantagem níveis mais elevados de tais fibras, bem como de outras fibras sintéticas e de misturas das mes mas.

Será também evidente para os entendidos na matéria que a preparação de um material compósito desta natureza e des te tipo é facilitada pela adição de vários aditivos de tratamento da água, agentes de condicionamento e similares, tais como resinas resistentes a seco e em húmido, agentes inibidores de espuma, ajustadores de pH e similares.

Muitos de tais agentes são conhecidos dos especia listas, não se pretendendo que nem o processo nem os produtos segundo a presente invenção sejam limitados po.v esse facto.

As resinas solúveis na água e resistentes à húmida de que têm sido usadas vantajosamente aqui incluem resinas de policaprolactona-epicloridrina ou poliois de epicloridrina-policaprolactona da E.F. Houghton & Co., Valley Forge, rensilvania, com

-^2?-/ a designação comercial e de qualidade REZOSOl 388-15. São polióis ilustrativos, disponíveis comercialmente na Union Carbide Corp. com a designação comercial NIAX. Particularmente úteis na prática da presente invenção são as resinas de epicloridrinapoliamida, tais como as comercialmente disponíveis na Hercules Incorporated com designações comerciais de marca e tipo KYMEME 557 e POLYCUP 361.

Ilustrativa de uma resina resistente a seco utilizável na prática da presente invenção á uma resina de policrilamida parcialmente hidrolisada disponível comercialmente na Dow Chemical Company com a designação comercial Separan 87 D.

Ilustrativas de agentes inibidores de espuma que foram aqui usados eficientemente são composições disponíveis comercialmente com as designações comerciais NOPCO NXZ da Diamond Shamrock Company, e DeAirex 1027 da E.P. Houghton í- Co. 0 alúmen, um produto químico comum no tratamento de águas, foi também usado vantajosamente aqui, bem como o hidroxido de amónio, que foi utilizado para ajustar o pH. Pode também adicionar-se uma quantidade vestigial de um antioxidante para melhorar as qualidades do produto final.

Todos estes materiais, aditivos e agentes podem ser adicionados no recipiente de mistura (20) ou alguns poderão adicionar-se mais tarde, por exemplo depois de a dispersão aquosa ser transferida para uma arca de escorrimento (24; através da conduta de alimentação (26;. Embora possa adicionar-se neste pon to uma resina aglomerante de látice, mostrou-se ser mais expedito peneirar primeiro a dispersão, como se ilustra pelo peneiro (28;, e depois transferir a dispersão aquosa para um tanque de precipitação (30) através da conduta de alimentação (32;. Além da resina aglomerante de látice, podem introduzir-se neste ponto quais quer produtos químicos e aditivos de tratamento não adicionados antes.

Os polímeros formadores de película, insolúveis na água orgânicos utilizáveis na prática da presente invenção podem ser naturais ou sintéticos e podem ser um homopolímero, um co polímero de dois ou mais monómeros etilenicamente insaturados ou uma mistura de tais polímeros. São polímeros orgânicos representativos a borracha natural, as borrachas sintéticas tais como as borrachas de estireno-butadieno, as borrachas de isopreno, as bor rachas butílicas e as borrachas de nitrilo e outros polímeros resinosos ou do tipo de borrachas de monómeros etilenicamente insaturados que sejam formadores de película, de preferencia à temperatura ambiente ou a temperaturas mais baixas , embora num caso particular possa usar-se um polímero que seja formador de pelícu la à temperatura usada na preparação dessa folha. POdem usar-se polímeros não formadores de película em misturas desde que a mis tura resultante seja formadora de película. Podem também usar-se polímeros que são tornados formadores de película pelo uso de plastificantes.

Nas formas de realização preferidas da presente invenção são usadas vantajosamente resinas acrílicas e borrachas de estireno-butadieno. Relativamente ãs resinas acrílicas, os componentes de resinas macias, compreendendo resinas acrílicas aniónicas insolúveis na água, com temperaturas de transição vítrea de -30°C a -10°C sao materiais tais como Amsco Res 6922, da Dnion Oil Co,, TR 954 da Rohm and Haas e Hycar 2671 da B.F. Goodrich.

Os componentes de resina dura, compreendendo resinas acrílicas aniónicas solúveis na água, que têm temperaturas de transição vítrea de cerca de 20°C a 40°C são materiais tais como Amsco Res 3112, da Union Oil Co., TR 407 da Rohm and Haas e Hycar 26138 da B.F. Goodrich.

Outras resinas acrílicas apropriadas, com temperaturas de transição vítrea de -10°0 a 20°0 sao materiais tais como Bur-O-Cryl 720 da National Starch and Chemical Corp. e Hycar 2600X349 da B.F. Goodrich.

Embora se prefiram as resinas acrílicas como aglomerante para o Exemplo II, outros polímeros orgânicos formadores de película e insolúveis na água utilizáveis na prática da presente invenção são a borracha natural, borrachas sintéticas tais como estireno-butadieno, isopreno butílicas e polímeros e copolímeros de nitrilo e polímeros e copolímeros de cloreto de vinilo e de vinilideno, conforme as propriedades particulares de sejadas.

Os látices de borracha de estireno-butadieno mais ) utilizáveis na prática da presente invenção, particularmente como se indica no Exemplo I, compreendem copolímeros aniónicos insolúveis na água ou misturas de copolímeros de estireno e butadieno, juntamente com modificadores para carboxilação e estabilização. As temperaturas de transição vítrea típicas destes látices estarão dentro da gama de cerca de -20°0 a cerca de +45°0 . látices apropriados que têm sido empregados vantajosamente incluem as re sinas de estireno-butadieno comercialmente disponíveis na Dow Che mical Company com as designações comerciais XIF5O636.O2, X13O571.4O e X130192 e na General Tire and Rubber Co. com a designação co-26mercial Genflr 2526.

A dispersão aquosa assim preparada é em seguida transferida para uma arca mecânica 04) através da conduta de alimentação (56; onde a dispersão é submetida a uma agitação contínua, como se ilustra pelos meios de agitaçao 08). Da arca mecâ nica (54) a dispersão é transportada por quaiquer meios tais como uma bomba inserida na conduta (40), novamente submetida a peneira ção, ilustrada em (42) e depois transferida através da conduta de alimentação (44) para a caixa da cabeça (50) de uma máquina de fa brico de papel Fourdrinier substancialmente normalizada, represen tada globalmente em (60). Entre· a bomba (42) e a caixa de cabeça (50), uma conduta de alimentaçao suplementar (46) liga a conduta (44) de alimentação. Pode introduzir-se, conforme necessário, um agente floculante proveniente do reservatório (48) através da con duta de alimentação (46),.

Este floculante é utilizado, se necessário, para maximizar a facilidade do processamento e as propriedades físicas da folha final, tipicamente nas quantidades de 0 % a cerca de 0,25 7> . Embora se conheçam na técnica muitos floculantes utilizáveis para este fim, é particularmente preferido e utilizado aqui vantajosamente um polímero e copolímero de acrilamida tal co mo o disponível comercialmente com a designação RETEN 521 da Hércules Incorporated. Também se usa vantajosamente, em especial quando a cor tem pouco interesse, um produto disponível na E.F. Houghton Corp. com a designação STABILEX 573 e uma amida poliacrí lica catiónica disponível na Dow Chemical Company com a designação XD 8494.

Empregando técnicas relativamente normalizadas no fabrico de papel, a massa que coagula rapidamente é tomada num ara me de moldaçao (52) e drenada, sendo a água da drenagem transporta da através da caixa de drenagem (54)· A folha compósita resultante (56) θ vantajosamente consolidada pela passagem por um rolo de compressão (58) e depois trahsportada através de uma serie de rolos aquecidos (62; para realizar a secagem por evaporação da folha compósita até um nível de humidade de aproxímadamente 6 %.

rode aplicar-se uma goma dispersa num meio aquoso numa ou nas duas superfícies da folha compósita formada (56), após algumas ou todas as fases de secagem por evaporação. Na forma de realização preferida da presente invenção, uma tal aplicação de goma é utilizada para assegurar uma superfície lisa e não interrom pida isenta de fibras errantes ou similares. Esta goma serve também para assegurar a aderência de quaisquer resíduos mínimos de impurezas, de material de enchimento ou de fibras que possam ficar soltos ou acima da superfície da folha formada.

Na figura, a aplicação da goma está representada por uma prensa de gomagem (64). Porém, esse agente de gomagem pode ser aplicado por qualquer sistema convencional conhecido nestas técnicas, tais como um reservatório com um revestidor de faca, um rolo com uma faca, um rolo inverso, revestidores de rolo e similares. A goma aplicada deve deixar-se curar, podendo prever-se rolos aquecidos adicionais para esse fim.

Finalmente, a folha compósita curada, com ou sem aplicação de uma goma, pode ser usada imediatamente para certos fins, tais como forro de suporte ou entretela para laminados de cobertura de superfícies. Em alternativa, a folha compósita (56) pode ser retirada e enrolada sobre si própria para armazenamento, transporte ou similar, estando isso ilustrado pelo rolo (66) para armanezamento.

Para melhor ilustrar as folhas compósitas preparadas de acordo com a presente invenção, apresentam-se os seguin tes exemplos.

Exemplo I

Transformou-se numa pasta fluida pasta de papel

Alberta Hi-Brite com um peso em seco de 250 Kg ( 550 libras) em um misturador Tornado com 12 112 litros (5 200 galões) de água do rio e deixou-se impregnar durante vários dias.

zação, determinou-se que a pasta tinha uma Canadian Standard Freeness de 400 e a consistência de 3,0 % . Todas as resinas foram

Na altura da utili preparadas de antemão.

A matéria prima foi preparada por adição de cada um dos materiais seguintes num hidropolpadçr, a intervalos de aproximadamente trinta segundos:

% na fórmula

Peso em seco

		Kg	libras
1. Água purificada	-	-	-
2. Alúmen	0,15	1,86	4,1
3. Pasta de madeira	20,00	250	550,0
4. Fibras de polietileno (Pulpex Ε A321 da Hercules, Inc.)	10,00	125	275,0
5. Inibidor de espuma (De-Airex 1027 da E.F. Houghton)	0,20	2,5	5,5
6. Talco (Vertal 7 da Vermont Tale)	29,09	563	800,0
7. Resina resistente em húmido (Kymene 557H da Hercules, Inc.)	2,40	29,9	66,0
8. Resma resistente em seco (Separan 87D da Dow Ohemical)	0,60	7,49	16,5
9. Anti-estática (Katapo.1 VP532 da GAF Oorp.)	0,02	0,32	0,7

% na formula

10. Fibra de vidro (Owens-Corning

691-20 fibra de 4,8mm(3/l6), 11yim) 14,55

11. Anti-oxidante

Peso em seco

Kg Libras

400,0

0,73 9,12

20,1

77,74 789,19

137,9

Na preparação da matéria prima como atrás se indi dicou adicionaram-se 0,5 Kg (1,1 libras) de hidróxido de amónio líquido para ajustar o pH a 7,0. 0 tempo de mistura total foi de aproximadamente 15 minutos e a consistência final de cerca de

5,4 %.

A dispemb aquosa assim preparada foi primeiramente transferida para uma arca de escorrimento, onde foi mais diluída com água para uma consistência de 2,5 e depois peneirada através de um peneiro ranhurado com aberturas de 1,14 mm (0,045“) para um tanque de pasta fluida.

Deste tanque transferiu-se uma porção da dispersão aquosa atrás referida, representando 156 Kg (344,0 libras) de peso seco, para um tanque de precipitação e combinou-se com uma quantidade de latex de estireno-butadieno (XD30571.40 da Dow Chemical) com um peso seco de 44,6 Kg (98,3 libras) e representando 22,21 % da fórmula, em peso. 0 ciclo de precipitação durou aproxi madamente 100 segundos. Nesta altura, a dispersão aquosa tinha a consistência de cerca de 3,1 % e foi transferida para uma arca me cánica.

Esta dispersão aquosa mais diluída até uma consis tência final de cerca de 1 %, representando 99,95 da fórmula em peso, foi novamente peneirada através de ranhuras horizontais de 0,35 mm (0,014”) e fornecida para a caixa de cabeça com um caudal f

-30- / < _.....de 6041 litros/minuto (1 596 galões/minuto). A este fluxo adicionou-se antes do fornecimento à caixa de cabeça um fluxo de 3,785 litros/minuto (1,0 galão/minuto) de um floculante ^slde toque*', diluído em água adicional até 0,2 % (XD8494 da Dow Chemical). Este floculante representava os últimos cinco centésimos da fórmula, em peso.

A massa de coagulação rápida foi introduzida na caixa de cabeça de uma máquina de fabricação de papel relativamen te normalizada e recebida num arame de moldação para formar uma folha. A folha foi parcialmente seca e revestida dos dois lados.

Secou-se depois completamente a folha e retornou-se num rolo para armazenamento. As propriedades físicas da folha compósita preparada deste modo estão indicadas no Quadro seguinte.

Exemplo II

Transformaram-se em pasta fluida 454 Kg ( 1 000 libras de pasta de madeira Alberta Hi-Brite ) em misturador Tornado -β deixou-se impregnar como no Exemplo I. Na altura da utilização, esta pasta tinha uma Oanadian Standard Freeness de 540 e a consistência era de 3,0 % .

Preparou-se a matéria prima por adição de cada um dos materiais seguintes num hidropolpador, a intervalos de cerca de 60 segundos:

% na fórmula Peso seco

	Kg	libras
1. Água purificada	-	-	-
2. Talco (Vertal 7 da Vermont Tale)	31,07	567,5	1 250
3. Carbonato de cálcio Π2 4 da H.M. Royal	9,92	181,4	400

-31- /

G.% na fórmula

Peso seco

		libras
4. Pasta de madeira	24,86	454	1 000
5. Anti-estática (Katapol VP-532
da GAP)	0,05	0,9	2
6. Fibras de vidro (Owens Corning
691-20, 3,75mm(l/8”), 7,5/im)	12,43	227	500
7. Inibidor de espuma (NXZ da Diamond
Shamrock)	0,15	1,8	4
	78,48 1	I 432,6	3 156

tempo total de mistura foi de aproximadamente 12 minutos e a consistência era de cex’ca de 6 %.

A dispersão total aquosa assim preparada foi trans ferida para uma arca de escorrimento onde foi diluída ulteriormen te com água purificada ate uma consistência de cerca de 2,5 %· A esta arca foram também adicionados 18,14 Kg (40 libras) (peso seco) de uma resina de resistência em húmido (Kymene 557H da Hércules Inc.) e representando 1,0 % do total da fórmula em peso. Esta no va dispersão aquosa foi então transferida através de um peneiro com aberturas de 1,143 inn (0,045”) de largura, para um tanque da pasta fluida.

Deste tanque, transferiu-se uma porção da dispersão aquosa anterior representando 149,7 Kg (330,0 Libras), em peso seco, para um tanque de precipitação onde foi combinada com uma quan tidade de emulsão de látice acrílico (Hycar 26138 da B.F. Goodrich.) com um peso seco de 37,5 Kg (82,5 libras) representando 19,95% da fórmula, em peso. A esta dispersão aquosa, depois da adição do lá tice, adicionou-se também 0,68 Kg (1,5 libras) de sulfato de alumínio, representando 0,37 % da fórmula em peso. Após a agitação

durante cerca de 10 segundos, rompeu-se a emulsão de látex e as partículas de látex deposítaram-se uniformemente nas partículas da pasta fluída. Nesta altura, a pasta fluída tinha o aspecto de partículas muito finas que seriam drenadas lentamente numa máquina de fabrico de papel. Enquanto esta dispersão aquosa estava ainda sob a agitação, adicionou-se um agente floculante aniónico de co polímero à base de acrilamida de elevado peso molecular (RETEN 521, da Hercules, Inc.), com um peso em seco de 0,38 Kg (0,85 libras). Este material transformou a aprência de pasta fina numa pasta grosseira do tipo que seria de esparar que drenasse mais rapidamente numa máquina de fabrico de papel. 0 tempo total de agitação necessário para a adiçao de sulfato de alumínio e de RETEN 521 des ta maneira foi de cerca de 45 segundos. Nesta altura, a dispersão aquosa tinha a consistência de cerca de 3,0%, e foi transferida para uma arca mecânica.

Da arca mecânica, a dispersão aquosa foi transferi da para a caixa de cabeça da máquina de fabrico de papel. Durante o transporte, a dispersão aquosa foi ainda mais diluída com a água até 1 % de consistência, e foi peneirada a.través de um peneiro com ranhuras horizontais com 0,36 mr>i(0,014) de largura. 0 fornecimen to da dispersão a caixa de cabeça foi feito com um caudal de 6 623,7 1/m (1 750 galoes/m). A este caudal adicionou-se, antes do fornecimento à caixa de cabeça, um caudal de 15,14 1/m (4 A g^^Ses/m) de floculante *Ue toque?’, diluído em água até 0,25% (RETEN 521 da Hercules). A quantidade deste floculante adicionado representava 0,2 % da formula, em peso.

A massa que coagula rapidamente foi introduzida na caixa de cabeça de uma máquina de fabrico de papel relativamente

normalizada e recebida num arame ae moldação para formar uma folha. A folha foi seca parcialmente e revestida dos dois lados.

A folha foi depois seca completamente e recebida num rolo de armazenamento. As propriedades físicas da folha assim preparada estão indicadas no Quadro seguinte.

QUADRO

Propriedade	Unidade	Exemplo	Controlo
			1	2
Peso da resma	libras por	480 pés
	quadrados		26,0	24,1	57,0
Peso por jarda	Libras por	jarda
quadrada	quadrada		0,49	0,45	1,0
Espessura	Polegadas :	x 1000	14,0	14,6	20,0
Espessura por	Calibre por peso de	resma 0,54	0,61	0,3
relação de peso
Resistência de	Libras por polegada	89	71
tracção ao ambi-
ente
Alongamento	%	2,8	2,3	2,3
Mullen	Libras por	polegada	qua-
	drada		103	96	56
Rigidez T/2	Unidades/2		33	50	43
Resistência à	Libras por	polegada	21	19	8
tracçãq a quep
te(l77°C, 55O^eP)
Absorção de água	/0	51	108	38
Dilatação na água	C?	0,14	0,20	0,43

Folha feltrada sem asbesto dimensionalmente estável comercialmente disponível na Congoleum Corporation com a designação comercial

020 White Shield II (WSIIB).

Os termos que aparecem no Quadro 5 são definidos

-34- /

Í!

da seguinte maneira:

Resistência de tracção ao ambiente: Resistência à tracção do material compósito condicionado durante 24 horas a 22,8° C (73° F) e 50 % de humidade relativa. Cortam-se porções das folhas em tiras de 25,4 mm (1”) por 177,8 mm (7”) e determina-se a espessura mínima na área do ensaio. Coloca-se a tira ensaiada numa máquina de ensaio Instron com um vão de 12,7 em (5”) e medem-se o alongamento e as libras na rotura, quando se opera a máquina com uma ve locidade da cruzeta de 2,54 cm (1”) por minuto.

Alongamento: A percentagem de alongamento do material compósito é determinada a 22,8°C (73°F) num vão de 12,7 cm (5) na altura em que se faz a tracção condicionada pelo ambiente.

Wtullen: Rebentamento lateral do material compósito determinado pe lo processo TAPPI T 4C3-OS-76.

Rigidez (T/2): Rigidez regular do material compósito determinada de acordo com o processo de ensaio TAPPI T489-os-76.O valor Taber e obtido em gramas centímetros e divido por 2.

Resistência â tracção a quente : Ê a resistência à tracção do material compósito a 177° 0 (35O°F)·· Esta propriedade física é ensaiada da mesma maneira que a resistência à tracção ao ambiente, excepto que o espécime em ensaio é aquecido a 177°C (35O°F) duran te 2 minutos enquanto ê apertado nas maxilas da máquina de ensaio Instron.

Absorção de água : Absorção de agua de uma porção pré-determinada de material mantido durante 24 horas a 22,8°C (73°P) a 50 % de hu midade relativa, determinada por imersão da amostra (JO x30 cm 12 x 12 ) em água durante 24 horas e registando-se o aumento de

peso e calculando a percentagem do aumento.

Dilatação na água : Depois de seguir o mesmo procedimento que no ensaio de absorção de água, compara-se a percentagem do aumento da largura da amostra tanto no sentido da máquina como na direç ção perpendicular, que se compara com a amostra condicionada ori ginal.

É evidente que os termos e expressões aqui usados são utilizados como termos de descrição e não de limitação. Não há a intenção, de usar tais termos e expressões, de excluir equivalentes das características representadas e descritas ou parte das mesmas e reconhece-se que são possíveis várias modificações dentro do escopo da invenção.

Claims

1.- Processo para a fabricação de uma folha compósita não tecida e estável dimensionalmente, que inclui um aglomerante polimêrico, fibras celulósicas e fibras de vidro, caracterizado por compreender as fases seguintes A) a D) , em sequência:

A) formação de uma dispersão aquosa de: (i). fibras celulósicas sob a forma de polpa de madeira constituída essencialmente por fibras de madeira macia com uma fibrilação externa caracteriza da por uma drenagem de 260 a 600 cm3 (Canadian Standard Freeness) e uma fibrilação interna caracterizada por um comprimento de rotura de 4 a 12 Km medida ã temperatura ambiente e uma densidade de cerca de 0,50 a 0,75 g/cm3, determinada a partir de um Tappi Standard Handsheet e medidos de acordo com TAPPI T494 om 81 e T220 om 83, respectivamente, sendo a quantidade de polpa na referida dispersão tal que a sua consistência esteja compreendida entre cerca de 0,75 e cerca de 5 %, medida a uma temperatura de cerca de 21,l°C(70°F) a 26,7°C (80°F); e Cíil um agente tensioactivo solúvel na água e compreendendo um auxiliar de dispersão para as referidas fibras de vidro em uma quantidade suficiente para dispersar as referidas fibras de vidro na referida dispersão;

B) adição a referida dispersão contendo as referidas fibras celulósicas e o referido agente tensioactivo de fibras de vidro cortadas em pedaços em uma quantidade tal que a consistência parcial das referidas fibras de vidro na referida dispersão esteja compreendida entre cerca de 0,5 e cerca de 0, 3 % , .

tendo as referidas fibras de vidro adicionadas um teor apenas resi.

dual de água, um comprimento médio de cerca de 2,54 mm CO,!) a

17,78 mm (0,7) e um diâmetro de cerca de 6^/«<m a cerca de 13/c-m;

C) adição ã referida dispersão contendo o referido agente tensioactivo e as referidas fibras de um aglomerante orgânico, insolúvel na água, formador de película e polimêrico; e

D) formação a partir da referida dispersão aquosa de uma folha compósita seca, não tecida e dimensionalmente estável compreendendo entre cerca de 5 e cerca de 50 %, em peso, das referidas fibras celulósicas, e entre cerca de 5 e cerca de 25 %, em peso, das referidas fibras de vidro.

2, - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a concentração do referido agente tensioactivo na dispersão formada na fase A) estar compreendida entre cerca de 0,01 e cerca de 0,05 %, em peso.

3, - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida dispersão formada na fase Al incluir um agente tensioactivo de alquilamina polioxietilada,

4, - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido agente tensioactivo ser uma nonilamina ou decilami na polioxietilada,

5, - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o aglomerante adicionado na fase Cl compreender um polímero acrílico ou um polímero de estireno-butadieno,

6, - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se incluir um material de enchimento ou carga na dispersão for mada na fase Al.

7, - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a carga ser talco ou carbonato de cálcio ou uma mistura de talco e de carbonato de cálcio.

8. - Folha compósita não tecida e dimensionalmente estável, caracterizada por ter um teor relativamente elevado de fibras de vidro e ser utilizável como forro de suporte ou entretela para laminados de cobertura de superfícies, e que compreende:

a) desde cerca de 5 a cerca de 50 %, em peso, de fibras de madeira macia com uma fibrilação externa caracterizada por uma dre nagem de 260 a 600 cm3 (Canadian Standard Freeness}, uma fibrilação interna caracterizada por um comprimento de rotura de 4 a 12 Km â temperatura ambiente e uma densidade de cerca de 0,50 a cerca de 0_?75 g/cm3, determinada a partir de um TAPPI Standard Handsheet e medidos de acordo com TAPPI T49.4 om 81 e T220. om 83, respectivamente; um comprimento médio das fibras de cerca de 1,27 mm <0,05).

a cerca dé 5,08 mm (0,2).. e uma relação entre o comprimento e o diâmetro de cerca de 60:1 a 120:1;

b) desde cerca de 5 a cerca de 25 %, em peso, de fibras de vidro cortadas em pedaços com um comprimento médio de cerca de 2,54 mm (0^1). a cerca de 17,78 mm <0,7I e um diâmetro médio de cerca de 6yo a cerca de 13/z- m;

c) . pelo menos cerca de 15 %, em peso, de material de enchimento ; e dl um aglomerante polimérico, orgânico, insolúvel na água e formador de película,

9. - Folha de acordo com a reivindicação 8_f caracterizada por compreender de cerca de 15 a cerca de 45 %, em peso, do referido material de enchimento,

10. - Folha de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por compreender de cerca de 18 a cerca de 50 %, em peso, das referidas fibras de madeira e de cerca de 9 a cerca de 20 %, em peso, das re feridas fibras de vidro.

11. - Folha de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por compreender de cerca de 20 a cerca de 25 %, em peso, das referidas fibras de madeira e cerca de 12,5 a cerca de 15 %, em peso, das referidas fibras de vidro.

12.- Folha de acordo com a reivindicação

8, caracterizada em peso, das refe ridas fibras de vidro.

13.- Folha de acordo com a reivindicação por compreender de cerca de 12,5 a cerca de 15

12, caracterizada %, em peso, das referidas fibras de vidro.

Lisboa, 12 de Agosto de 1987

O Agenta Oficiai da Propriedade industrial

-40RESUMO

Materiais compósitos e processo para a sua fabricação

A invenção refere-se a um processo para o fabrico de uma folha compósita não tecida e estável dimensionálmente, que inclui um aglomerante polimêrico, fibras celulósicas e fibras de vidro, que compreende as fases Al a Dl seguintes, em sequência:

Al formação de uma dispersão aquosa de: til fibras celulõ sicas sob a forma de uma polpa de madeira constituída essencialmen te por fibras de madeira macia de um tipo particular; e Ciil um agente tensioactivo solúvel na ãgua que compreende um auxiliar de dispersão para as referidas fibras de vidro em uma quantidade suficiente para dispersar as referidas fibras de vidro na referida dispersão;

B1 adição ã referida dispersão contendo as referidas fibras celulósicas e o referido agente tensioactivo de fibras de vidro cortadas em pedaços em uma quantidade tal que a consistência par'ciai das referidas fibras de vidro na referida dispersão ê cerca de Q,5 a cerca de 3,0 %, tendo as referidas fibras de vidro adicionadas apenas um teor de ãgua residual, um comp r irnento médio de cerca de 2,54 mm C0,ll a 17,78 mm CQ,7I e um diâmetro de cer ca de 6 micrómetros a cerca de 13 micrómetros;

Cl adição ã referida dispersão contendo o referido agente tensioactivo e as referidas fibras de um aglomerante orgânico, insolúvel na água, formando película e polimêrico, e.

Dl formação a partir da referida dispersão aquosa de uma folha compósita seca, não tecida, estável dimensionalmente, compreendendo desde cerca de 5 atê cerca de 50 em peso, das referi

-41· das fibras celulósicas e desde cerca de 5 até cerca de 25 %, em peso, das referidas fibras de vidro.

Lisboa, 12 de Agosto de 1987 0 Agenta Oficial da Propriedade Industrial