PT87579B

PT87579B - Chumacos isoladores termicos nao tecidos

Info

Publication number: PT87579B
Application number: PT87579A
Authority: PT
Original assignee: Minnesota Mining & Mfg
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1993-09-30
Also published as: EP0295038B1; MX166234B; US4837067A; DE3883088T2; DE3883088D1; PT87579A; KR890000717A; EP0295038A3; JPS63309658A; CA1295471C; CN1013970B; HK101094A; JP2595044B2; EP0295038A2; CN88103385A; KR960001405B1

Description

Descrição do objecto do invento que

MINNESOTA MINING AND MANUFACTURING COMPANY, norte-americana, (Estado de Delaware), industrial, com sede em 3M Center, Saint Paul, Minnesota 55144 - 1000, Estados Unidos da América, pretende obter em Portugal, para: CHUMAÇOS ISOLADORES TÉRMICOS NAO TECIDOS.

O presente invento refere-se a estruturas de isolamento e almofadagem fabricadas a partir de materiais fibrosos sintéticos e mais particularmente a materiais de isolamento térmico que têm um comportamento de isolamento com parável à felpa.

Uma grande variedade de materiais de enchimento naturais e sintéticos para aplicações de isolamento térmico, tais como em vestuário exterior, por exemplo blusões para esquiar e roupa deslizável na neve, sacos de dormir e roupa de cama, por exemplo cobertores e colchas, são já conhecidos.

A felpa de penas naturais encontrou larga aceitação para aplicações de isolamento térmico, principalmente devido à sua eficiência e elasticidade em relação ao peso. Adequadamente afogada e contida num invólucro para con trolar a migração dentro de um artigo de vestuário, a felpa é geralmente reconhecida como o material de isolamento por

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- 10 000 βχ - 4-87 ( 25 excelência. Contudo, a felpa compacta-se e perde as suas pro priedades de isolamento quando se torna húmida e apresenta além disso um cheiro desagradável quando exposta a humidade. Também se torna necessário um processo de limpeza e secagem cuidadosamente controlado para restaurar o toque de fofo e as propriedades de isolamento térmicas resultantes em relação a uma peça de vestuário na qual a felpa se compactou.

Têm sido feitas várias tentativas para prepa rar substitutos sintéticos à base de fibras para felpa que tenham resultados de isolamento térmico equivalente sem a sensibilidade á humidade da felpa natural,

A patente norte-americana N?. 3.θ92.9Ο9 (Mi_l ler) descreve corpos fibrosos que simulam felpa de penas naturais que incluem maiores corpos circulares, ou figuras de revolução, e corpos mais pequenos de penas, tendendo os corpos plumosos a encher os vazios formados pelos corpos circulares maiores. Os corpos fibrosos são de preferência formados a partir de fibras de cânhamo sintético.

A patente norte-americana N? 4.588.635 (Dono van) descreve materiais de isolamento térmico de felpa sint<í tica que são chumaços de voltas de cargas pregueadas de uma mistura de 80 a 95 por cento em peso de microfibras poliméricas sintéticas de fibras encrespadas, fiadas e torcidas que têm um diâmetro de 3 a 12 microns e 5 a 20 por cento em peso de microfibras de fios poliméricos sintéticos que têm um diâmetro de mais de 12 até 50 microns. Donovan descreve esta mistura de fibras comparando favoravelmente com a felpa ou misturas de felpas com penas como um isolador em que será proporcionada uma barreira térmica igualmente eficiente, que sendo de densidade equivalente, proporcionam propriedades de compressão semelhantes, têm características melhoradas de hu medecimento e secagem, e têm um retenção por cima superior enquanto molhadas. Estes chumaços são formados por embaraçamento físico das fibras conseguindo durante a cardação. Uma

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Mod. 71 - 10 000 ex - 4-87 discussão alargada destes mesmos materiais pode ser encontra da em Dent, Robin W e outros, DESENVOLVIMENTO DE ALTERNATI VAS À FELPA SINTÉTICA, Relatório Técnico Natick/TR-86/O21L-Relatório Final, Fase 1.

A patente norte-americana N? 4.392.903 (Endo e outros) descreve um produto volumoso de isolamento térmico que tem uma combinação estrutural de filamentos finos simples, essencialmente contínuos, de cerca de 0,01 a cerca de 2 deniers que são estabilizados no produto por um aglutinante de superfícies. Geralmente, o aglutinante é um polímero termoplástico tal como álcool polivinílico ou ésteres poliacrílicos que é depositado sobre os filamentos como uma névoa de partículas deminutas de emulsão antes da acumulação dos filamentos.

A patente norte-americana N? 4.118.531 (Hauser) descreve um material de isolamento térmico que é uma teia de microfibras misturadas com fibras grossas encrespadas que estão intermisturadas ao acaso e cuidadosamente e en trelaçadas com as microfibras. As fibras grossas encrespadas são geralmente introduzidas numa corrente de microfibras inchadas antes da sua reunião. Esta teia combina elevada resistência por unidade de espessura e peso moderado.

A patente norte-americana N? 4.418.103 (Tani e outros) descreve a preparação de um material de enchimento sintético composto por um conjunto de fibras de monofilamentos encrespados que têm crespas localizadas em fases mutuamente desviadas, fibras essas que estão conjuntamente a uma extremidade para conseguir uma porção de elevada densidade, enquanto as outras extremidades das fibras permanecem livres, Este material de enchimento é descrito como tendo propriedades de tamanho e isolamento térmico superiores. 0 material de enchimento é descrito como sendo adequado para encher col^ chães, camas, almofadas, travesseiros, bonecas, sofás ou análogos, assim como sendo um substituto de felpa adequado

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Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 para encher blusões, sacos de dormir, vestuário para esquiar e vestidos de noite.

A patente norte-americana N? 4.259.400 (Bolliand) descreve um material de almofadagem que simula a felpa natural, estando o material na forma de um núcleo filifor me central que é relativamente denso e rígido e ao qual estão ligadas fibras que são orientadas essencialmente de maneira transversal em relação a este núcleo, sendo as fibras embaraçadas umas com as outras de modo a formar uma teia del gada homogénea e estando situadas em ambos os lados do núcleo, essencialmente no mesmo plano.

A patente norte-americana N?.· 4.433.019 (Chumbley) descreve outra aproximação aos tecidos de isolamento térmico em que a fibra de fio é picotada por agulha através de uma película metalizada e através de uma folha de poliéster não tecida e a pdícula e a folha são colocadas em posição adjacente uma em relação à outra de modo tal que as fibras picotadas por agulha se salientam de cada face do te^ eido para produzir um material macio, semelhante a um velo com respiração.

A patente norte-americana N? 4.065.599 (Nishiumi e outros) descreve material de enchimento sintético semelhante a felpa que compreende objectos esféricos fabricados a partir de material filamentar com uma concentração mais densa de filamentos próximo da superfície do objecto es férico que a concentração de filamentos mais afastada da superfície .

A patente norte-americana N?. 4.144.294 (Werthaiser e outros) descreve um substituto para a felpa natural que compreende folhas de poliéster juntas que são se paradas numa pluralidade de pequenos pedaços, sendo cada um dos pedaços geralmente formado num corpo arredondado. Cada um dos corpos arredondados inclui uma pluralidade de fibras de poliéster orientadas ao acaso, e cada um dos corpos arre

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Mod. 71 - 10 000 βχ 4-87 dondados proporciona uma elasticidade substancial à deformação permanente depois da aplicação de força aos mesmos.

A patente norte-americana N? 4.618.531 (Marcus) descreve um enchimento de fibras de poliéster que tem crespas em espiral, o qual está disposto ao acaso e embaraçado na forma de bolas de fibras com um mínimo de cabelos a prolongarem-se a partir da sua superfície, e tendo uma característica de re-afofamento semelhante à da felpa.

A patente norte-americana N? 3.905.057 (Willis e outros) descreve um travesseiro cheio com fibra em que o chumaço de travesseiro fibroso tem essencialmente todas as suas fibras orientadas paralelamente umas em relação as outras e perpendicularmente em relação a um plano que bissecta uma secção transversal vertical do travesseiro. Um envoltório de travesseiro é utilizado para incluir estes chumaços e para manter os mesmos numa configuração útil. Travesseiros cheios com fibra são descritos como tendo um elevado grau de elasticidade e capacidade de afofamento, mas não são contempladas como materiais de Isolamento térmico.

presente invento proporciona um chumaço de , X isolamento térmico não tecido que tem proporções de face e uma porção central entre as porções de face que compreendem fibras de fios estruturais e fibras de fio de ligação, estaji do as fibras embaraçadas e essencialmente paralelas as faces do chumbo nas porções de face do chumbo e essencialmente paralelas umas em relação às outras e essencialmente perpendiculares as porções de face do chumaço e estando as fibras de fios de ligações ligadas às fibras de fios estruturais e fibras de fios de ligação em pontos de contacto para aumentar a estabilidade estrutural do chumaço.

presente invento proporciona também um pro cesso para o fabrico de um chumaço não tecido de isolamento térmico que compreende as fases de;

a) depositar por meio de ar uma teia de fi

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Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 bras de fios estrutural e ligar as fibras de fios, tendo a teia porções de face e uma porção central entre as porções de face e estando as fibras embaraçadas e essencialmente paralelas às faces da teia nas porções de face da teia e numa configuração angular por camadas em pelo menos a porção cen trai da teia;

b) reconfigurar a referida teia de modo tal que a estrutura de fibra na porção central da teia é essenci almente paralela e essencialmente perpendicular às faces da teia, e

c) ligar as fibras da teia reconfigurada para estabilizar a teia para formar um chumaço isolador térmico não tecido.

chumaço isolador não tecido do presente in vento tem propriedades de isolamento térmico, particularmente eficiências de peso térmico, quase comparáveis a ou excedendo mesmo as da felpa, mas sem a sensibilidade à humidade apresentada pela felpa. A reconfiguração da teia aumenta a espessura e o volume específico da teia e, assim, a teia reconfigurada tem as propriedades de isolamento térmico melhoradas da mesma teia antes da reconfiguração.

As propriedades mecânicas do chumaço, tais como a sua elasticidade, resistência a forças compressivas, e densidade assim como as suas propriedades de isolamento térmico podem variar dentro de uma gama significativa por alteração do denier da fibra, condições de ligação, peso de base e tipo de fibra.

FIG. 1 é uma representação da orientação de fibra normal numa teia produzida por um processo de deposição por ar sobre um Rando Webber.

FIG. 2 é uma representação da orientação da fibra num chumaço reconfigurado do presente invento.

FIG. 3 é uma representação do processo de

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Mod. 71 · 10 000 βχ - 4-87 elevação”, aumentado com uma escova, para a preparação de chumaços do presente invento.

FIG. 4 é uma representação do processo de vergar aumentando com um pente, para preparar os chumaços do presente invento.

FIG. 5 ilustra os resultados dos testes de eficiênciaem peso do isolamento térmico do Exemplo 8 e Exemplos Comparativos C1O-C11.

Fibras de fios estruturais, usualmente compo nentes simples em natureza, que são úteis no presente inventa mas que não se limitam a eles, tereftalato de polietileno, poliamida, lã, cloreto de polivinilo e poliolefina, por exemplo polipropileno. Tanto as fibras encrespadas como não encrespadas, estruturais, são úteis na preparação de chumaços do presente invento, embora fibras encrespadas, tendo de preferência 1 a 10 encrespamentos/cm, com maior preferência 3 a 5 encrespamentos/cm, sejam as preferidas.

comprimento das fibras estruturais para utilização nos chumaços do presente invento é de preferência de cerca de 15 mm a cerca de 75 mm, com maior preferência de cerca de 25 mm a cerca de 50 mm, embora fibras estruturais tão compridas como 150 mm possam ser utilizadas.

diâmetro das fibras estruturais pode ser variado sobre uma larga gama. Todavia, tais variações alteram as propriedades físicas e térmicas do chumaço estabilizado. Geralmente, fibras de denier mais fino aumentam as prci priedades de isolamento térmico e diminuem a resistência à compressão do chumaço, enquanto fibras de maior denier aumen tam a força de compressão e diminuem as propriedades de isolamento térmico do chumaço. Deniers de fibra úteis para as fibras estruturais variam de preferência de cerca de 0,2 a 15 denier, com maior preferência de cerca de 0,5 a 5 dernier com maior preferência ainda de 0,5 a 3 dernier, sendo utili30

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Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 zadas muitas vezes combinações ou misturas de deniers de fibra para se obter as desejadas propriedades térmicas ou mecâ nicas para o chumaço estabilizado. Pequenas quantidades de microfibras, por exemplo menos que 20 por cento em peso, de preferência microfibras entumescidas por fusão na gama de 2-10 microns, podem também ser incorporadas no chumaço do pre sente invento.

Uma variedade de fibras de ligação é adequada para utilização na estabilização dos chumaços do presente invento, incluindo fibras fundíveis amorfas, fibras revestidas com adesivo, que podem ser revestidas descontinuamente, e fibras de ligação bi-componentes que têm um componente ade sivo e um componente de suporte dispostos numa configuração co-extensiva lado a lado, núcleo de bainha concêntrico, ou núcleo de bainha elíptico ao longo do comprimento da fibra com o componente adesivo formando pelo menos uma porção da superfície exterior da fibra. 0 componente adesivo das fibras ligáveis pode ser ligado, por exemplo termicamente, por ligação de dissolvente, ligação de vapor dissolvente e ligação por sal. 0 componente adesivo das fibras termicamente ligadas deve ser termicamente aceitável (isto é, fundível) a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão das fibras de fios estruturais do chumaço. Uma gama de tamanhos de fibra de ligação, por exemplo de cerca de 0,5 a 15 denier é útil no presente invento, mas as propriedades de isolamento térmico óptimas são conseguidas se as fibras de ligação forem menores que cerca de quatro denier e de preferência menores que cerca de dois denier em tamanho. Tal como com as fibras estruturais, fibras de ligação de denier mais pequeno aumen tam as propriedades de isolamento térmico e diminuem a forçe compressiva do chumbo, enquanto que fibras de ligação de maior denier aumentam a força compressiva e diminuem as propriedades de isolamento térmico do chumaço. 0 comprimento da fibra de ligação é de preferência de cerca de 15 mm a 75 mm, com maior preferência de cerca de 25 mm a 50 mm, em

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Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 bora as fibras tão compridas como 150 mm sejam também úteis. De preferência, as fibras de ligação são encrespadas, tendo 1 a 10 encrespamentos/cm, tendo mais preferivelmente cerca de 3 a 5 encrespamentos/cm. Evidentemente, pós e pulverizadores adesivos podem também ser utilizados para ligar fibras estruturais, embora dificuldades em obter uma distribuição uniforme sobre toda a teia reduzam a sua preferência.

Uma fibra de ligação particularmente útil para estabilizar os chumaços do presente invento é uma fibra de ligação de núcleo de bainha que tem um núcleo de tereftíi lato de polietileno cristalino circundado por uma bainha de um polímero adesivo formado a partir de ésteres de isoftalato e tereftalato. A bainha é amaciável pelo calor a uma temperatura inferior à do material de núcleo. Tais fibras, venTM didas como fibras Melty pela Unitika Corp., de Osaka, Japão, são particularmente úteis na preparação de chumaços do presente invento. Outras fibras adesivas de bainha/núcleo p£ dem ser utilizadas para melhorar as propriedades dos chumaços do presente invento. Exemplos representativos incluem fibras que têm um núcleo de módulo mais elevado para melhorar a elasticidade do chumaço ou fibras que têm bainhas com maioi tolerância ao dissolvente para melhorar a capacidade de limpeza a seco dos chumaços.

As quantidades de fibra de fios estruturais e de fibra de fios de ligação nos chumaços do presente inven to podem variar numa larga gama. Geralmente os chumaços contêm de preferência cerca de 20 a 90 por cento em peso de fibra estrutural e cerca de 10 a 80 por cento em peso de fibra de ligação, com maior preferência de cerca de 50 a 70 por cento em peso de fibra estrutural e cerca de 30 a 50 por cen to em peso de fibra de ligação.

Os chumaços de isolamento térmico não tecidos do invento são capazes de proporcionar eficiências de pjs so térmico de preferência de pelo menos cerca de 20 clo/g/m

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Mod. 71 - 10 000 6x - 4-87 x 1000, com maior preferência de pelo menos cerca de 25 cio/ /g/m x 1000, com maior preferência ainda de pelo menos cerca de 30 clo/g/m x 1000. Os chumaços não tecidos do presente invento têm de preferência uma densidade a granel inferior a cerca de 0,1 g/cm , mais preferivelmente menos que cerca de

0,005 g/cm , com maior preferência ainda menos que cerca de 0,003 g/cm. As propriedades de isolamento térmico efectivas são conseguidas com densidades a granel tão baixas como 0,001 g/cnr ou menos. Para se conseguirem estas densidades a granel, os chumaços têm de preferência uma espessura numa gama de cerca de 0,5 a 15 cm, mais preferivelmente de 1 a 10 cm, com maior preferência de 2 a 8 cm, e de preferência têm um peso de base de 10 a 400 g/m , com maior preferência 30 a 2* 2

25O g/m > com maior preferência ainda 50 a 150 g/m .

Os chumaços do presente invento são formados a partir de teias depositadas por ar de misturas de fibras de fios estruturais e fibras de fios de ligação. Estas teias,que podem ser produzidas sobre equipamento, tal como Rando WebTM ber de deposição por ar, vendido pela Rando Machine Corp., têm uma estrutura encurtada que é inerente ao processo. A FIG. 1 ilustra uma teia típica de deposição por ar 10 formada TM sobre um equipamento de deposição por ar Rando Webber . As fibras são depositadas em pedaços em forma de telha 11 que normalmente estão inclinados segundo um ângulo entre cerca de 10° e 40° em relação âs faces de teia. Alguns dos factores mais importantes que influenciam o ângulo dos pedaços em forma de telha incluem o comprimento da fibra utilizada para for mar a teia, o tipo de colector utilizado na máquina, e o peso de base da teia.

De um modo geral, fibras mais compridas produzem uma teia que tem um ângulo de telha maior que o das fibras mais pequenas. Uma teia que tem um peso de base inferior tem geralmente um ângulo de telha inferior ao da teia semelhante a um peso de base mais elevado. 0 colector é geralmente um arame inclinado ou um cilindro de metal perfurado, sen

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Mod. 71 - 10 OOO fix - 4-87 do o cilindro o preferido. Cilindros de diâmetros mais peque^ nos produzem teias que têm um ângulo de telha maior que aquele que os cilindros de diâmetro maior produzem. 0 comprimento da zona de contacto de teia sobre o colector, isto é, a distância segundo a qual a teia está em contacto com o cilindro colector também afecta o ângulo da telha com uma distância maior criando um ângulo de teia inferior.

A estrutura em forma de telha da teia pode ser utilizada com vantagem na criação de uma estrutura de t£ lha que tem eficiência de peso térmico superior em relação à felpa e que tem a elasticidade da felpa. Reconfigurando a estrutura de telha a partir do sen ângulo raso original de 10° a 40°, como está representado na FIG. 1, até um ângulo de pelo menos cerca de 50°, de preferência de pelo menos cerca de 60°, e mais preferivelmente aproximando-se de 90°, isto é, 80-90°, como ilustrado na FIG. 2_t a teia torna-se uma estrutura substancialmente colunar que e capaz de suportar desafios de compressão e proporcionar densidades a granel inferiores às associadas com a teia de partida. A estrutura de teia reconfigurada tira partido da elasticidade natu ral das fibras pela orientação das mesmas essencialmente a todo o comprimento das forças compressivas exercidas sobre a teia.

Vários métodos estão presentemente disponíveis para efectuar a reconfiguração da estrutura em forma de telha numa teia depositada por ar, incluindo, mas não estando a isso limitada, ao curso de duas correias transportadoras a velocidades diferentes de modo a mover uma face da teia a uma velocidade da teia de felpa superior à outra, um processo de elevação, um processo de vergar e uma fase facultativa de penteadura ou escovamento que pode ser adicionada aos processo tanto de elevação como de vergar para provocar uma reconfiguração adicional, ou re posicionamento, das fibras na teia.

No processo deelevação , representado na

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Figura 3, a teia 31 depositada por ar, que tem a estrutura de telha acima descrita, passa a partir de um primeiro meio de transporte 32, tal como uma correia transportadora, para um segundo meio de transporte 33, tal como uma segunda correia transportadora, a qual está colocada ligeiramente mais acima que o primeiro meio de transporte 32. Pelo levantamento da teia deste modo, a superfície de fundo da teia 34 é deslocada para a frente em relação à superfície de topo da teia e a estrutura em forma de telha 35 θ concomitantemen te movida para uma configuração de fibra mais vertical em que as telhas da telha se tornam mais perpendicular em relação à superfície. Este processo pode exigir vários levantamentos para se conseguir a desejada quantidade de reconfi guração. Na FIG. 3, uma escova 36, a qual consiste numa peça rectangular com 40 cardas 37 que está dobrada no seu bordo de topo 3θ de modo que o bordo de fundo 39 escova ligeiramente o topo da teia, é utilizado para introduzir outra reconfiguração da estrutura de telha.

No proceseo de vergar representado na FIG. 4, a teia depositada por ar 41, que tem a estrutura de telha acima descrita, é deixada cair a partir de um primeiro meio de transporte 42, tal como uma correia transportadora, de uma maneira não suportada, e depois desenvelve-se um encurvamento 43 antes de ser apanhada por um segundo meio de transporte 44, tal como uma segunda correia transportadora. O encurvamento faz com que as telhas fibrosas da teia se movam em relação umas as outras e para as faces da teia de tal modo que uma estrutura de fibra mais vertical é produzida na teia, pelo que as telhas se tornam mais perpendiculares em relação a superfície. A adição de um pente 45, tal como um pente de dentes 15 que contacta ligeiramente a superfície de topo da teia depois do encurvamento pode ser utilizada para introduzir outra reconfiguração das fibras, isto é, para fazer com que as fibras estejam mesmo mais próximas da vertical em relação à face da teia. Este processo

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Mod. 71 - 10 000 ex - 4-87 de encurvamento é geralmente mais eficiente que o processo de levantamento, mas pode ser menos controlável e, portantc o processo de levantamento é geralmente o preferido.

Embora cada um destes processo resulte numa configuração de estrutura de telha na porção central da teia, a estrutura de fibra embaraçada altamente não direccional na: faces de topo e de fundo do chumaço que resulta da deposição por ar da teia não é significativamente alterada.

Depois de a teia ter sido reconfigurada, a mesma é aquecida suficientemente para efectuar a ligação inter-fibras mediante as fibras de ligação com outras fibras, estruturais para estabilizar a teia reconfigurada para formar o chumaço de isolamento térmico não tecido do invento. A temperatura do forno em que a teia é aquecida é de preferência de cerca de 40 a 70°C acima da temperatura à qual a porção adesiva da fibra ligável se funde.

Os chumaços de isolamento térmico não tecidos do presente invento apresentam propriedades de isolamento térmico relevantes, mais ou menos comparáveis ao mesmo excedendo as dos produtos de felpa naturais ou sintéticos. Embora as razões para este rendimento relevante não sejam completamente compreensíveis neste momento, especula-se que a estrutura colunar da teia reconfigurada contribui não apenas para a elasticidade da teia mas também para reduzir as perdas de calor proveniente de .radiação. Suspeita-se que esta possível contribuição da estrutura colunar para reduzir a perda de calor por radiação pode ser devida ao facto de as fibras irradiarem calor para fora a partir da sua superfície e com fibras perpendiculares a radiação, se efectuar predominantemente dentro do plano do chumaço em vez de para fora a partir do chumaço.

Embora a aplicação principal para os chumaços do presente invento assente na área dos materiais de iso lamento térmico de peso leve, os mesmos são também úteis pa13

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25.MAI.lS88.

t /

Mod. 71 - 10 000 β* - 4-87 ra um certo número de outras áreas, incluindo isolamento acústico e aplicações em colchoaria onde o trabalho para comprimir, a elasticidade, e as propriedades de retenção por ci ma dos chumaços podem ser vantajosamente utilizadas.

Os exemplos seguintes ilustram melhor o pre sente invento, mas os materiais e quantidades particulares do mesmo nestes exemplos, assim como outras condições e pormenores, não devem ser considerados para indevidamente limitar o presente invento. Nos exemplos, todas as partes e percentagens são indicadas em peso, a menos que de outro modo seja especificado.

Nos exemplos, a resistência térmica dos chumaços foi avaliada com o fluxo de calor para cima, de acordo com a ASTM-D-1518-64, para determinar a perda de calor combinada devida aos mecanismos de convecção, condução e radiação. Perdas de calor devidas ao mecanismo de radiação foram determinadas utilizando uma unidade Rapid-K (Dynatech R/D Company, de Cambridge, MA) com o fluxo de vapor para baixo.

Exemplos 1—6

Figras estruturais (SF) e fibras de ligação (BF) foram abertas e misturadas utilizando equipamento TM de deposição por ar Rando Webber , tipo B, com as quantidades e tipos de fibras como segue:

ΈΜ Exemplo 1: 60$ SF/Fortrel Tipo 51θ, uma fibra de tereftalato de polietileno, 1,2 denier, 3,θ cm de comprimento, vendida pela Celanese Corp.) e 40$ BF (Melty™ Ti po 4080, uma fibra de ligação núcleo/baínha, 2 denier, 5,1 cm de compri mento, vendida pela Unitika Corp.);

TM

Exemplo 2; 60% SF (Fortrel Tipo 417, uma fibra de teref

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talato de polietileno, 1,5 denier, 3,8 cm de comprimento, vendido pela Celanese Corp.) e rpi<

40$ BF (Melty Tipo 4θ8θ, uma fibra de ligação núcleo/baínha, 4 denier, 5,1 cm de compri mento, vendido pela Unitika C_orp).

Exemplo 3: 60 % SF (Fortel™ Tipo 510) e

4θ % BF (Melty™ Tipo 4θ8θ, 4 denier, 5,1 cm de comprimento);

Mod, 71 - 10 000 βχ - 4-87

Exemplo 4; 45 % SF (Fortrel Tipo 510), % SF (Kodel™ Tipo 431, uma fibra de tereftalato de polietileno, 6 denier, 3,8 cm de comprimento, vendido pela Eastman Chemical Pro ducts, Inc.) , e % BF (Melty™ Tipo 4θ8θ, 2 denier, 5,1 cm de comprimento);

Exemplo 5í

Exemplo 6:

e

65^-SF (Fortrel™ Tipo 510) e % BF (Melty Tipo 4θ8θ, 4 denier, de comprimento); e

5,1 cm % SF (Fortrel™ Tipo 510) e

4θ % BF (Melty™ Tipo 4θ8θ, 2 denier, 5,1 cm de comprimento).

Os conjuntos de fibras abertas e misturadas foram depois depositadas por ar utilizando um equipamento TM de deposição por ar Rando Webber do tipo B para produzir teias depositadas por ar. Nos Exemplos 1-4, a teia foi reconfigurada deixando a teia vergar até uma profundidade de cerca de 7 cm de uma maneira não suportada entre um primeiro transportador, um transportador de fenda e um segundo transportador, um transportador de rede de arame galvaniza15

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Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 do, tendo 10 cm de intervalo linerar entre transportadores, estando o segundo transportador a cerca de 30 cm acima do primeiro transportador, movimentando—se o primeiro transpor tador a uma velocidade de 2,4 m/min. e movimentando-se o se gundo transportador a uma velocidade de 2,7 n/min. Nos exem pios 5 e 6, a teia foi reconfigurada por levantamento da teia a partir de um primeiro transportador para um segundo transportador, estando o segundo transportador distante 0 cn linearmente e 30 cm acima do primeiro transportador, e movi mentando-se ambos os transportadores a uma velocidade de 2,7 m/minuto. Nos Exemplos 1, 5 ® 6, a teia foi ainda recon figurada por escovamento do topo da mesma oom um painel dobrado de papel de suporte rijo de 18 kg/resma. No Exemplo 2, a teia foi ainda reconfigurada penteando o topo da mesma com um pente de tear têxtil com 15 dentes. Cada teia reconfigurada foi então passada através de um forno com circulação de ar a uma temperatura e tempo de permanência indicados na Tabela I para se conseguir um chumaço estabilizado que tem o peso de base indicado na Tabela I. A espessura de cada chumaço foi determinada com uma força de 13,8 Pa sobre a face do chumaço e foi medido o ângulo da telha reconfugurada. 0 valor de isolamento térmico para cada chumaço foi medido e a eficiência de peso e o valor de isolamento térmico por centímetro de espessura foi determinado. Os resultados estão indicados na Tabela I.

TABELA I

Exemplo	1	2	. 3	4	.5	6
Temperatura do forno (°C)	16o	155	155	155	160	16o
Tempo de perma nência (segundos)	120	120	150	120	135	120
Base de peso	67	70	90	149	142	68

(g/m²)

MA’. 1988

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Ref: 42378 POR IA

Tabela I (Cont.)

Exemplo	1	2	3	4	5	6
Espessura (cm)	2,5	2,0	2,6	^,5	3,8	2,8
Densidade a „ granel (g/crn )	0,0027	0,0035	0,0035	0,0033	0,0037	0,0024
Ângulo da telha reconfigurada( )	60-70	60-70	60-70	80-90	70-80	60-70
Resistência Térmi^ ca (cio)	2,12	1,91	2,42	3,56	2,78	5,08
Eficiência de^ peso (clo/g/m x x 1000)	31,6	27,3	26,9	23,9	19,6	30,6
Espessura clo/cm	0,85	0,95	0,92	0,79	0,73	0,75

Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-07

Como pode ver-se pelos dados da Tabela I, os chumaços de isolamento térmico do presente invento têm excje lentes resistência térmica. Os chumaços dos Exemplos 1 e 6 possuem eficiências de peso térmico excepcionalmente superior a densidades baixas a granel.

Exemplo 7 ^e Exemplos Comparativos C1-C3

TM

Amostras de Quallofil , vendidas pela DuTM

Pont, Inc. (Exemplo comparativo Cl), Hollofil 808, vendido pela DuPont, Inc. (Exemplo O_omp_arativo C2), um material de isolamento térmico de ligação por resina, comercialmente dij3 ponível sem marca, (Exemplo 3), e uma amostra de chumaço pre parada como no Exemplo 1, excepto pelo facto de ter uma base de peso de 75 g/m , (Exemplo 7) foram testadas para peso de base, espessura, valor cio, e eficiência de peso. Depois uma amostra de cada chumaço, 28 cm x 56 cm foi colocada entre duas folhas de tecido de nylon entrelaçado 28 cm x 56 cm, e os bordos periféricos foram cosidos para formar um painel

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Ref: 42378 POR IA que simula a construção do vestuário. Cada painel foi utilizado como uma almofada de assento, sendo submetido a repetidas compressões, torceduras e forças laterais, durante oito dias. Cada painel foi depois afofado durante 45 minutos num secador de tecidos sobre um ciclo de afofamento, o chumaço medido quanto a espessura, valor cio, e eficiência de peso, depois lavado numa máquina de lavar doméstica Maytag utilizando 41 minutos de agitação contínua com água quente, e um ciclo suave seguido por enxaguamento e rotação normais, e secagem num secador doméstico Whirlpool com aquecimento nuí dio sobre um ciclo de pressão permanente depois de cada lavagem. A espessura, valor cio, e eficiência de peso de cada chumaço foram de novo medidos. Todos os resultados de teste estão indicados na Tabela II.

Mod. 71 - W 000 ex - 4-07

TABELA II

Exemplo	7	Cl	C2	C3
Peso de base (g/m )	75	145	116	157
O Densidade a granel (g/cnr)
Inicial	0,0024	0,0044	0,0054	0,0052
Afofado	0,0051	0,0055	0,0056	0,0067
Lavado	0,0045	0,0055	0,0059	0,0069

Espessura (cm)

Inicial	3,2	3,3	2,2	3,0
Afofado	1,5	2,7	2,1	2,4
Lavado	1,7	2,7	2,0	2,3
Resistência térmica (cio)
Inicial	2,6	3,3	2,8	2,8
Afofado	1,9	2,8	2,2	2,5
Lavado	2,0	2,4	1,9	2,3

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Ref: 42378 POR IA

Mod. 71 - 10 000 ex - 4-87

Tabela II (Con t.)

Exemplo

Peso de base (g/m )

Eficiência de peso (cio/g/m^ x ÍOOO)

Inicial

Afofado

Lavado

7	Cl	C2	C3
75	145	116	157

34,9	22,4	23,7	17,5
25,5	19,3	19,2	15,7
26,4	16,7	16,2	14,3

Como se pode ver pelos dados indicados na Tabela II, o chumaço do Exemplo 7 tinha inicialmente uma efi ciência de peso térmico maior e depois da compressão, afofamento e lavagem oum os materiais de isolamento térmico comparativo .

Exemplo 8 e Exemplos Comparativos 4-9

Para o Exemplo 8, foi preparado um chumaço como no Exemplo 1, excepto em que o peso de base foi de 70 g/m . A condutividade térmica para este chumaço foi deter minada utilizando uma unidade Rapid-K com fluxo de calor para baixo e séries de espaçamentos reduzidos entre as placas quente e fria para aumentar a densidade a granel. A análise de regressão linear dos dados utilizando densidade a granel (kg/m^J) e o produto da densidade a granel e condutividade térmica (WmK) proporcionaram uma equação onde o parâmetro de radiação é dado pela intercepção da equação à densidade a granel zero. Determinações semelhantes foram também determinadas para dois materiais comercialmente disponíveis: Qual, lofil , 145 g/m , vendidos pela DuPont, Inc., e um materiz 2 % al de isolamento térmico ligado por resina, 157 s/^m , à ven da no comércio. Os resultados estão indicados na Tabela III

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Ref: 42378

Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87 juntamente com os parâmetros de radiação calculados a partir dos outros dados publicados para os materiais de isolamento listados.

parâmetro de radiação é particularmente útil na determinação da emissividade térmica relativa dos ma. teriais de isolamento térmico. As perdas de calor por radiação tornam-se um factor mais importante em materiais de densidade muito baixa onde a massa de fibra é pequena e a perda

10	de calor devida à conductividade térmica é to menor for o parâmetro de radiação, menor calor devida à radiação térmica.	minimizada. Quan será a perda de
		TABELA III
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		Material de isolamento	Parâmetro
	Exemplo	térmico	de Radiação
	8	Chumaço do invento	114
20	C4	TM Quallofil	184
	C5	Material sem marca	290
	C6	Felpa sintética
		(Patente norte-americana
		N° 4.588.635	137
25	C7	TM Polarguard	233
	C8	TM Hollofil II	295
	C9	Felpa	137

Como pode ver-se pelos dados indicados na Tabela III, o chumaço de isolamento térmico do Exemplo 8 proporcionou um parâmetro de radiação inferior a qualquer dos materiais de isolamento térmico comparativos incluindo felpa

Exemplo 9 e Exemplos Comparativos C1O-C11

Foram efectuadas determinações de eficiência

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Ref: 42378 POR IA

Mod. 71 - 10 000 ex - 4-87 de peso de isolamento térmico sobre um chumaço preparado comc mu no Exemplo 2 (Exemplo 9), Quallofil como material de isolamento térmico tendo um peso de base de 145 g/m e uma espessi ra de 3,3 cm (Exemplo Comparativo CIO), e material de isolamento térmico, sem marca, à venda no comércio, que tem um peso de base de 157 g/m e uma espessura de 3,1 cm (Exemplo Con parativo 11). Amostras de cada um dos materiais foram subme tidas a forças de compressão e testadas quanto á eficiência térmica sob compressão. Os resultados destes testes estão in dicados na FIG. 5, onde a linha cheia (a) representa a eficji ência em peso do chumaço do Exemplo 9 e a linha tracejada (b) e a linha interrompida (c) representam as eficiências em peso dos materiais de isolamento térmico dos Exemplos Comparativos CIO e Cll, respectivamente.

Como se pode ver na FIG. 5, o chumaço de isolamento térmico do Exemplo 9 tinha menor eficiência de peso térmico a várias fracções de espessura que quer o QualloTM fil quer os materiais de isolamento térmico sem marca.

depósito do primeiro pedido para o invento acima descrito foi efectuado nos Estados Unidos da América em 8 de Junho de 1987 sob o N?. 6θ.θ41.

Claims

— REIVINDICAÇÕES1? - Chumaço isolador térmico não tecido que possui porções de face e uma porção central entre as porções de face, caracterizado por compreender fibras de fios estruturais e fibras de fios de ligação, estando as fibras embaraçadas e essencialmente paralelas as faces do chumaço nas porções de face do chumaço e essencialmente paralelas umas em relação às outras e essencialmente perpendiculares às faces do chumaço na porção central do chumaço e estando as fibras de fios de ligação ligados às fibras de fios estrutu35

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Refs 42378 POR IA rais e às fibras de fios de ligação em pontos de contacto para a estabilidade estrutural do chumaço.

2S - Chumaço de caracterizado por as fibras de sentes numa quantidade de 20 a acordo com a reivindicação 1, fios estruturais estarem pre90 por cento em peso e as re10

Mod. 71 - 10 000 βχ - 4-87

feridas fibras de f: íos de ligação estarem presentes numa qu tidade de 10 a 80 P< ar cento em peso. 3- - Chumaço de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por 0 chumaço ter uma densidade a granel infe rior a 0,1 g/ cm^. 4? Chumaço de acordo com a reivindicação 1 carac terizado por 0 mesmo ter a espessura de 0,5 a 15 cm. 5- - Chumaço de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por 0 mesmo ter um peso de base de 10 a 400 g/m². 6* Chumaço de acordo com a reivindicação 1

an caracterizado por as fibras de fios de ligação serem fibras bi-componentes que têm um componente de suporte e um componente adesivo, formando o componente adesivo pelo menos uma porção posterior das fibras.

7- - Chumaço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as fibras essencialmente perpendiculares estarem dispostas segundo um ângulo de pelo menos 50°C em r^e lação às faces.
8? - Processo para fabricar um chumaço de isç^ lamento térmico não tecido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender os seguintes passos:

a) depositar por meio de ar uma teia de fibras de fios estrutural e ligar as fibras de fios, tendo a teia porções de face e uma porção central entre as porções de face e estando as fibras embaraçadas e essencialmente paralelas às

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Ref: 42378 POR ΙΑ faces da teia nas porções de face da teia e numa configuração angular por camadas pelo menos na porção central da teia;

b) reconfigurar a teia de modo tal que a estrutura de fibra na porção central da teia é essencialmente paralela e essencialmente perpendicular às faces da teia, e

c) ligar as fibras da teia reconfigurada para estabilizar a teia constituindo um chumaço isolador térmico não tecido.

Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-ββ
9* - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por as fibras de ligação terem pelo menos uma porção exterior adesiva termicamente ligável e a ligação ser efectuada por aquecimento da teia reconfigurada a uma temperatura suficiente para ligar as fibras de fios de ligação às fibras de fios estruturais e às fibras de fios de ligação em pontos de contacto.
10* - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a referida teia ser aquecida num forno mantido a uma temperatura entre cerca de 40° a 70°C acima da temperatura à qual a porção adesiva da fibra de ligação funde.
11* - Processo de acordo com a reivindicação

10, caracterizado por a configuração ser efectuada elevando a teia de um primeiro meio de transporte para um segundo meio de transporte colocado mais acima que o primeiro para deslocar a porção de fundo da teia em relação à superfície de topo da teia.
12* - Processo de acordo com a reivindicação

11, caracterizado por a reconfiguração ser aumentada por escovamento ou penteadura da superfície de topo da teia.

8,
13* - Processo de acordo com a reivindicação caracterizado por a reconfiguração ser efectuada deixando

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Ref: 42378 POR IA a teia vergar entre um primeiro meio de transporte e um segun do meio de transporte colocado mais alto que o primeiro meio de transporte para deslocar a porção de fundo da teia para a frente em relação a superfície de topo da teia.
14? - Processo de acordo com a reivindicação

13, caracterizado por a reconfiguração ser aumentada por escovamento ou penteadura da superfície de topo da teia.