PT94802B

PT94802B - Processo para o melhoramento da superficie de artigos de material plastico reforcado por fibras.

Info

Publication number: PT94802B
Application number: PT94802A
Authority: PT
Inventors: David George Jeffs; Peter Liam Wallace
Original assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1997-03-31
Also published as: NO178294C; ES2080120T3; NO304270B1; EP0410678B1; JP2568133B2; ATE166903T1; EP0588374B1; NO903212L; NZ234596A; FI903672A0; EP0410678A2; DE69032377D1; AU5919590A; FI102740B1; NO178294B; NO940295L; NO940295D0; BR9003561A; KR910002976A; DE69023407D1

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA

O presente invento refere-se a uin melhoramento da superfície de artigos de reforçado por fibra.

processo para o material plástico

Patente dos Estados Unidos No. 4 734 321 estabelece um processo de produção de um material permeável tipo folha compreendido por plásticos em partículas não consolidadas (especialmente materiais termoplásticos, e fibras reforçadoras relativamente curtas, tipicamente, com 50 milímetros, ou menos, de comprimento). Após processamento intermédio, para que o componente plástico seja levado a um estado fundido e molhe completamente as fibras reforçadoras, o material é adequado para a moldagem em coquilha de artigos de plástico reforçado por fibras. Podem ser usadas várias vias de processamento intermédio.

Assim, por exemplo, e tal como descrito na Patente dos Estados Unidos já mencionada, o material permeável pode ser submetido a calor e pressão e, então, arrefecido para formar uma folha consolidada. Antes do uso num processo de moldagem, a folha é re-aquecida para que o componente plástico amoleça e permita que as tensões no reforço de fibra relaxem e re-expandam a folha, que pode, então, ser moldada em coquilha.

O uso de fibras curtas únicas no material vantagens consideráveis já que, quando sujeitas molde, elas fluem prontamente com o termoplástico estão incorporadas. Tsto resulta numa distribuição das fibras em todo o moldado, dando um reforço toda a estrutura moldada, mesmo nos moldados mais de partida tem a pressão no fundido.no qual muito regular consistente em i ntrincados.

No processo de moldagem em coquilha, uma carga de material pré-aquecido acima da temperatura de fusão do componente plástico é carregada num molde^no qual as partes do molde são controladas a uma temperatura mais baixa do que aquela à qual o componente plástico solidificará. É, então, aplicada à carga quente, pressão para moldagem, com rapidez suficiente para que os componentes de da carga fibra e do plástico/fluam para a configuração do molde antes de ocorrer a solidificação do componente plástico.

306

AJBB/SPY/W.147

-3A moldagem em coquilha é uma técnica bem conhecida para a moldagem de materiais plásticos não reforçados. No entanto, verificou-se que o seu uso para a moldagem de materiais plásticos reforçados por fibras curtas pode resultar era deterioração da superfície do moldado final. Por razões diferentes, outros tipos de materiais termoplásticos reforçados por fibras podem, também, sofrer de defeitos da superfície devidos à protuberância da f i bra.

O processo de produção para o material inicial, como estabelecido na Patente dos Estados Unidos NP. 4 734 321, obriga as fibras componentes a orientarem-se, geralmente, no plano da folha. Foi, no entanto, verificado que quando ocorre deterioração da superfície durante a moldagem subsequente, esta é causada pela projecção das fibras através da superfície da folha.

Produz-se uma outra forma de folha de plástico reforçado por fibra, laminando em conjunto, numa prensa de quadro, camadas de manta de agulhas de fibra de vidro e resina termoplástica tal como polipropileno. Métodos usados para produzir tais produtos são descritos nas Patentes dos Estados Unidos N’s 3 664 909, 3 664 645, 3 713 962 e 3 850 723. No entanto, verificou-se que o uso de tais folhas em moldagem em coquilha ou operações de cunhagem resulta em ligeira protuberância das fibras nas superfícies do moldado resultante, de modo que ocorrem, na superfície, irregularidades visuais, aparentes.

Um outro sistema para a formação de folhas de plástico reforçado por fibra é divulgado na Patente dos Estados Unidos NP.

328 383, no qual, uma mistura de fibras de vidro e de termoplástico é depositada numa superfície plana e, então, consolidada por pressão, após aquecimento. Aqui, de novo, a moldagem subsequente da folha consolidada resulta no trespasse da superfície da folha pelas fibras.

Está entre os objectos do presente invento o melhoramento do acabamento da superfície de moldados formados a partir de folhas do tipo aqui anteriormente descrito.

De acordo com o presente invento, um processo para preparar

306

AJBB/SPY/W.147

-4uma folha permeável de material termoplástico reforçado por fibra de vidro para moldagem num produto conformado, inclui ligar à folha uma camada superficial de material em partículas, que é compatível com ou inerte para, o conteúdo termoplástico da dita folha e que actua para melhorar o acabamento da superfície da folha, quando a folha é, subsequentemente, aquecida e moldada em coquilha, sob pressão.

O material em partículas pode ser· um material mineral de enchimento, por exemplo, uma argila, negro-de-carvão ou dióxido de titânio, carbonato de cálcio, um termoplástico, um plástico de endurecimento a quente, um material antioxidante, um pigmento, ou uma mistura de tais materiais. Em alternativa, ou em adição, materiais inorgânicos de ench imento^cfescr i tos , por exemplo, no Pedido Internacional de Patente (PCT) Nó. WO 88/006606 e Pedido do Reino Unido Nó. 2 179 665 A.

A formação de um revestimento de superfície em partículas tem vantagens especiais em termos do manejo da folha quando usado com materiais de folha do tipo dos divulgados na Patente dos Estados Unidos No. 4 734 321. Porque cada partícula está ligada individualmente, directa ou indirectaniente, à superfície da folha, não interfere nem com a flexibilidade da folha nem, significativamente, com a sua permeabilidade. Como resultado, a folha pode ser bobinada e^^re-aquecida antes da moldagem pela transmissão de ar quente através da folha, como descrito, por exemplo, no Pedido de Patente Europeia NO. 85.300033 (Publicação NO. 0 148 762).

Tais revestimentos em partículas também têm vantagens para uso com outras formas de folha de plástico reforçado por fibras. Assim, verificou-se que o uso de um material mineral de enchimento na camada de acabamento , aumenta a viscosidade do conteúdo plástico da superfície da folha,de modo que resiste ao trespassar da superfície pelas fibras reforçadoras. O uso de materiais plásticos ero partículas na camada de acabamento da superfície produz um enriquecimento do conteúdo em plástico à superfície, com resultado idêntico.

306

AJBB/SPY/W.147

-5A camada de superfície em partículas pode ser aplicada através de várias técnicas. Assim, por exemplo, um revestimento aquoso de uma dispersão do material em partículas pode ser aplicado, de maneira convencional, num revestidor aquoso. Em alternativa, pode-se adicionar um surfactante e agitar-se a dispersão em condições de turbulência para se formar uma espuma, sendo, então, a espuma aplicada como um revestimento, como descrito na Patente R.U. No, 1 039 540 ou na Patente dos Estados Unidos NQ. 4 263 344.

De outra forma, o material em partículas pode ser aplicado como um pó seco, por várias técnicas, desde que as condições de processo sejam tais que assegurem que o pó se liga à folha.

Pode-se aplicar uma dispersão aquosa, com uma consistência em água de 0,5 a 30% (p/p) ou de 5 a 300 gramas por litro de água. Para uma velocidade de produção típica de 7 metros por minuto de folha a ser revestida, o revestimento seria aplicado a uma velocidade de 0,8 a 500 litros por minuto por metro de largura da folha.

Um revestimento em espuma pode ser aplicado a uma velocidade de entre 50 e 500 gramas por metro quadrado, sendo a consistência em espuma de 0,5 a 10% (p/p) ou de 5 a 100 gramas por litro de água. Para um conteúdo de ar de 67% isto é equivalente a 1,6 a 33 gramas por litro de espuma.

A folha é revestida a uma velocidade típica de produção de 5 metros por minuto, sendo a gama de caudais, para a espuma, de 8 a 4000 litros por minuto por metro de largura da folha.

Podem ser aplicados pós secos a uma velocidade de gramas por metro quadrado para uma velocidade típica de de 7 metros quadrados por minuto.

a 500 produção

Num processo conhecido para a produção de material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, para folha, uma mistura de fibras de vidro cortadas, pó de polipropileno e um material inorgânico de enchimento, tal como, caulino, carbonato ou de cálcio, talco, mica, dióxido de titânio/ tri-hidrato de

306

AJBB/SPY/W.147

-6alumina, é dispersa em água contendo um surfactante (que pode ser aniónico ou não iónico), usando um misturador de alta velocidade, para formar uma espuma estável, com um conteúdo de sólidos relativamente baixo. Esta espuma é espalhada uniformemente sobre a superfície de uma tela de arame em movimento, tal como a usada, convencionalmente, numa máquina de fazer papel de Fourdrinier, e a fase aquosa é retirada através da tela de arame por gravidade e sucção. A manta de materiais sólidos assim superfície superior da tela de arame é, então, temperatura de cerca de 100°C. A manta seca usualmente depois de ser cortada em pedaços de tamanho adequado e empilhada para formar um material multicamada para folha, é prensada entre placas de aço a uma temperatura de cerca de 200°C e, então, deixada arrefecer na prensa, para formar um componente idêntico a uma folha, tal como um painel para o corpo de um carro.

formada na seca a uma resultante, podem ser

Em alternativa, as pilhas dos pedaços cortados aquecidas até cerca de 200°C por meio de uma corrente de ar quente ou por radiação de infravermelhos e, subsequentemente, deixada arrefecer numa prensa até cerca de 60°C, para formar um material idêntico a folha.

Em adição às fibras de vidro, ao polipropileno e ao material inorgânico de enchimento, é, frequentemente, necessário incluir na mistura de partida para o material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, uma pequena quantidade de negro-de-carvão, normalmente até cerca de 4%, em peso, do material sólido total. (Negro-de-carvão é o ternio largamente usado para descrever uma gama de produtos de carbono, finos, que podem ser feitos por combustão parcial ou decomposição térmica de hidrocarbonetos em fase de vapor. As unidades coloidais definitivas de negro-de-carvão podem ocorrer como agregados, que são assembleias fundidas de partículas até 500 nanómetros. A maior parte dos negros-de-carvão têm uma composição elementar em carbono superior a 90%). O negro-de-carvão é introduzido, não só para tornar negro o material final para folha, tal como é, frequentemente, necessário no comércio, mas também para proporcionar um efeito de blindagem contra a acção nociva no material da radiação

306

AJBB/SPY/W.147

-7ultravioleta. No entanto, quando se introduz negro-de-carvão na mistura de partida experimentam-se problemas por causa das bem conhecidas dificuldades de manipulação de pó fino de negro-de-carvão sem que se forme uma nuvem de partículas negras que se vai depositar sobre uma vasta área. Este problema é especialmente grave quando se mistura o negro-de-carvão seco com termoplástico seco. Verificou-se que a retenção

-carvão na fibra,na manta₍durante a operação de formação na tela de arame é pobre, e acredita-se, geralmente, que o negro-de-carvão está disperso irregularmente no material final prensado e com o resultado de o material da folha ter uma aparência e pintalgada, com áreas escuras, tendo uma concentração de negro-de-carvão, alternando com áreas que são de cor um material do negro-deseco, raiada elevada clara e quase translúcidas.

na mistura por manta de de do

É também, muitas vezes, vantajoso incluir partida para o material termoplástico reforçado fibra de vidro, de 0,1% a 10%, em peso, baseado no peso material inorgânico de enchimento, de um antioxidante.

GB-A-2 179 665 descrevia um processo para a preparação de um material inorgânico de enchimento, processo este que compreende tratar um material inorgânico de enchimento em partículas com uma composição de látex natural ou sintético, e, remover a água e secar a mistura resultante. 0 material inorgânico de enchimento com a superfície tratada pode ser usado, com composição de resina polimérica.

vantagem, numa

Foi, agora, verificado que um material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, melhorado, pode ser obtido se a manta de materiais sólidos formada na superfície superior da tela de arame da máquina de Fourdrinier de fazer papel, for revestida com uma composição compreendendo uma suspensão aquosa de uma mistura de pó de polipropileno, grânulos de material inorgânico de enchimento, um agente espumante e, opcionalmente, sólidos de látex natural ou sintético, adicionais. Verificou-se que quando o material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, na forma de uma pilha de pedaços cortados, é prensado a

306

AJBB/SPY/W.147

-8quente, como descrito anteriormente, há uma tendência para que as fibras de vidro reforçadoras sejam empurradas através da superfície do material da folha dando uma textura peluda, regular, à superfície. No entanto, se, pelo menos, um dos lados de cada manta está revestido com uma composição do tipo descrito acima, e se se preparar uma pilha de pedaços de manta, cortados, de modo que, em cada lado da pilha, esteja uma superfície exterior revestida, a superfície do componente prensado, idêntico a folha, está, efectivamente selada de modo que as fibras de vidro são impedidas de se projectarem através da superfície.

Um material granular de enchimento para uso no presente invento, apropriado para a incorporação numa composição para uso no revestimento da superfície de um material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, compreende (a) um material inorgânico em partículas (b) de 0,1% a 10%, em peso, com base no peso do material inorgânico, de negro-de-carvão fino, e (c) suficiente composição de látex, natural ou sintético, para proporcionar de 1% a 10%, em peso, de sólidos elastoméricos, com base no peso do material inorgânico, e, onde, os grânulos têm diâmetros na gama de 0,01 mm a 0,1 mm.

Uma composição para uso no revestimento da superfície de um material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, de acordo com o invento, compreende uma suspensão aquosa de um pó de polipropileno, um material granular de enchimento, de acordo com o referido aspecto do invento, e um agente espumante. Vantajosamente, a composição também inclui sólidos de látex, natural ou sintético, em adição aos presentes no material de enchimento granular.

invento será, referência aos desenhos agora, descrito eni mais aqui incluídos, nos quais:

detalhe com a Figura 1 é um alçado da secção de um material de plástico, permeável, reforçado por fibra, camada superficial em partículas de acordo com o para folha tendo uma invento, a Figura 2 é um alçado da secção da folha da Figura 1 após consolidação sob pressão e calor,

306

AJBB/SPY/W.147

-9a Figura 3 é um alçado da secção de outra folha de plástico permeável reforçado por fibra de acordo com o invento, a Figura 4 é um alçado da secção da folha da Figura 3 após consolidação sob pressão e calor, a Figura 5 é uma representação esquemática da sequência de operações num processo para a manufactura de um material plástico reforçado por fibra e, no qual, uma camada superficial em partículas, de acordo com o invento, pode ser aplicada, as Figuras 6 a 9 são quatro alçados semi-esquemáticos mostrando quatro tipos diferentes de aparelhos para a formação de material plástico permeável reforçado por fibra, para folha, de acordo com o invento, as Figuras 10 a 12 são vistas semi-esquemáticas mostrando várias técnicas para a distribuição de partículas secas sobre uma teia de material para folha, a Figura 13 é uma ilustração esquemática do processo contínuo de laminação para produção de folhas de plástico reforçado por fibra.

Referindo, primeiro, a figura 1, ela mostra um material permeável para folha compreendido por um substrato 2, feito de acordo com o processo descrito na Patente dos Estados Unidos NB. 4 734 321, ao qual foi ligado uma camada superficial em partículas 3. Quando arrefecido, após ter sido submetido a calor e pressão, num processo de moldagem em coquilha, é formada uma folha consolidada ou um moldado 4, como mostrado na figura 2, tendo o moldado 4 uma camada base reforçada por fibra 5 e uma camada superficial não reforçada 6, sendo as camadas 5 e 6, derivadas, respectivamente, das camadas 2 e 3 da figura 1.

Se desejado, o substrato 2 pode ser formado, alternativamente, por deposição a seco de uma mistura de fibras reforçadoras e material termoplástico, como descrito, na generalidade, na Patente dos Estados Unidos NQ. 3 328 383, cuja descrição se inclui aqui como referência, sendo aplicada, então, uma camada em

306

AJBB/SPY/W.147

-10partículas ao substrato resultante, antes do aquecimento até à fusão numa estrutura permeável.

Referindo, agora, folha que compreende d quais se extrudiu uma modo a ligá-las uma superfície 9 de materi das mantas de fibra de a Figura 3, esta mostra uma estrutura uas mantas de fibra de vidro 7, entre camada 8 de um material termoplástico à outra. Uma camada de acabamento al em partículas é, também, ligada a vidro.

de as de de uma

A Figura 4 mostra a estrutura da Figura 3 quando arrefecida após ter sido submetida a temperatura e pressão, num processo de moldagem em coquilha. A camada termoplástica 8 encheu os interstícios da rnanta de fibra de vidro 7 para formar uma estrutura integrada, de base 10, sendo formada, simultaneamente, uma camada de superfície, contínua 11 a partir da camada em partículas 9.

O carácter das camadas em partículas 3 e 9 nas Figuras 1 e 3 pode variar dependendo do carácter do substrato a que são aplicados e do resultado final no artigo moldado. Assim, podem ser adequadas, em alguns casos, partículas de um material mineral de enchimento misturados com uma quantidade suficiente de um ligante para que adiram à superfície do substrato. Durante o processo de moldagem, o material de enchimento actua no sentido de aumentar a viscosidade do termoplástico próximo da superfície da camada de base resistir ao trespasse pelas fibras

Al ternat i vaniente , podem ser usadas partículas de termoplástico que, quando fundidas, têm o efeito de enriquecer as partes superficiais do laminado com termoplástico, e impedir o trespasse pelas fibras. Uma vez mais, partículas minerais revestidas por termoplástico podem ser usadas sós, ou em combinação com partículas termoplásticas, para formar a camada de superfície. Materiais em partículas adequados são descritos na Publicação Internacional (PCT) ΝΘ. WO 88/00608 e no Pedido de Patente do Reino Unido NQ. 2 179 7665 A. O material em partículas, adicionado como uma camada de superfície pode, também, incluir material antioxidante em partículas.

306

AJBB/SPY/W.147

-11Referindo, agora, a Figura 5, esta mostra uma sequência de operações para a manufactura de um moldado de plástico reforçado por fibra. Como será explicado, subsequentemente, a camada de acabamento de superfície, em partículas, pode ser aplicada em várias pontos desta sequência.

A Figura 5 mostra uma tela de Fourdrinier 12 na qual é formada uma estrutura aberta, permeável, idêntica a folha, a partir· de fibras ref orçado ras e material plástico em partículas, descrito, na generalidade, na Patente dos Estados Unidos No. 4 734 221. A estrutura de folha passa através de um aquecedor/ /secador 13, como descrito nesta patente, e é, então, tratada por uma de três formas diferentes. Pode ser consolidada numa prensa de cinta dupla 14, uma vez mais, como descrito na Patente dos Estados Unidos NQ. 4 734 321. Alternativamente, a folha permeável pode ser aquecida num aquecedor 15 e, depois, consolidada e re-expandida num sistema de rolos em cunha 16, do tipo descrito no Pedido de Patente Europeia NQ. 87306602 (Publicação NQ. 0255316). Este sistema produz uma folha rígida mas permeável. Como segunda alternativa, o material permeável para folha produzido na tela de Froudrinier 12, pode ser bobinado como mostrado em 17, para uso posterior sem qualquer tratamento intermédio.

Será visto que o processo alternativo proposto resultará numa folha consolidada impermeável, numa folha impermeável semi-expandida ou numa folha permeável flexível (bobinada). Pelo uso da guilhotina 18 estas três formas de material podem ser convertidas em folhas como mostrado em 1.9.

As folhas 19 são, então, alimentadas, sequencialmente, através dum pré-aquecedor 20, antes da moldagem em coquilha num molde 21, de modo a formarem um moldado reforçado por fibra 22. O tipo do pré-aquecedor^- 20 usado, depende da natureza das folhas a aquecer. Para folhas impermeáveis, o uso de aquecimento por infravermelhos é adequado, mas quando as folhas são permeáveis, podem ser usados aquecedores de leito plano ou de circulação de ar. Aquecimento por micro-ondas pode, também, ser usado para todas as formas de folha.

306

AJBB/SPY/W.147

-12Pode parti cuias descri ta, ser aplicada uma camada de superfície de material em em várias posições da sequência de operações acima dependendo a posição óptima quer da natureza do em espuma, parti culas, material em partículas a ser aplicado quer da folha à qual é aplicado.

Λ Figura 6 mostra uma tela de Fourdrinier 30 fendo associada a ela uma caixa de fluxo múltiplo 31. A caixa de fluxo 31 alimenta uina mistura de fibras e material plástico em partículas, à teia 30 através da secção 32 e um material em em espuma, à superfície superior da teia assim depositada através duma segunda secção 33. As camadas de base e de superfície 34 e 35, assim formadas, são drenadas simultaneamente através da teia.

A Figura 7 mostra uma configuração similar à da Figura 6. Neste caso, no entanto, são fornecidas caixas de fluxo separadas 36 e 37 para se depositarem, respectivamenfe, a camada de base e de superfície, a partir de dispersões em espuma.

A figura 8 mostra uma configuração para uso na aplicação de uma camada de superfície a partir duma dispersão aquosa. Aqui, a folha de base 34 é depositada a partir de uma dispersão em espuma através da caixa de fluxo 36, e a camada de superfície é aplicada a partir de uma dispersão aquosa por um dispositivo de revestimento em cortina 37.

A Figura 9 mostra uma configuração na qual as camadas 34 e 35 são depositadas por uma caixa de carga de camada múltipla do tipo vendido por KMW ou por Beloit sob a marca comercial Converflo. A camada base 34 é depositada a partir de um suporte em espuma alimentado através da lâmina inferior 38 da caixa de carga e a camada superficial de material em partículas é depositada a partir da lâmina superior 39 da caixa de carga.

A Figura 10 mostra um sistema utilizável entrada do O sistema secador ou do pré-secador mostrado na Figura 5 compreende um alimentador de parafuso por controlo de peso ou um alimentador de cinta 40 que pode ser do tipo vendido pela K~Tron Soder AG, da Suiça. 0 alimentador de parafuso fornece o material

306

AJBB/SPY/W.147

-13em partículas a um tabuleiro vibratório 41 o qual, por sua vez, deposita o material numa plataforma de distribuição 42 da qual cai para a teia 43. Aquecimento subsequente no secador ou no aquecedor origina a ligação do material em partículas à teia.

A Figura 11 mostra um sistema similar no qual materiais, tais como as fibras termoplásticas 45, são depositados por alimentador vibratório de parafuso por controlo de peso 46 para a plataforma 47, idêntica à plataforma 42, e, assim, para a teia 48. De novo, as fibras são ligadas à teia durante a passagem através do secador ou do aquecedor.

Os sistemas mostrados nas Figuras 10 e 11 podem, também, ser usados nas saidas do secador ou do aquecedor, desde que a temperatura do material de base, emergente, seja suficiente para causar a fusão do material em partículas naquele.

A Figura 12 mostra um sistema para a aplicação do material em partículas a uma teia porosa dentro de um secador ou aquecedor. O ar de uma ventoinha circula através de um circuito de conduta 51 que inclui uma zona de aquecimento 52 e uma câmara de aquecimento 53 através da qual passa a teia 54. Um alimentador de parafuso 55 alimenta o material em partículas 56 à câmara de aquecimento acima da teia, sendo o material distribuído sobre a teia por turbulência do ar e ligado, simultaneamente, à teia para formar uma camada superficial 57.

Como mostrado na figura 13, é empregue uma máquina de laminação de cinta dupla para produzir uma folha contínua 72 que é composta por uma resina e mania de fibra de vidro. No processo descrito, as mantas de fibra de vidro 71 e 71’ são alimentadas entre duas cintas de? laminação 73 e 74. A resina fundida 75 é alimentada entre as duas mantas 71 e 71’ a partir de uma fenda ajustável 76, localizada ao longo do comprimento de uma matriz de extrusão 77. O material em partículas 78 é, também, distribuído na superfície da manta 71’ por um sistema alimentador de pó 79, que pode ser do tipo mostrado na Figura 10, acima.

A cinta 74, à medida que passa à volta do cilindro 81, é pré-aquecida por um aquecedor 83, antes de engatar no cilindro de

306

AJBB/SPY/W.147 aZ-14pressão e aquecimento 85. Duma forma similar, a cinta 73 é pré-aquecida pelo aquecedor 86 antes da sua passagem no rolo de pressão 85. O rolo de pressão e aquecimento está equipado com aquecedores 88. Aplica-se pressão ao laminado 72 por aplicação de tensão às cintas 73 e 74. A tensão aplicada às cintas 73 e 74 resulta na aplicação de forças radiais ao compósito de manta e resina. As forças radiais e as pressões resultantes ajudam à saturação das mantas 71 e 71’ com resina, quando acopladas com o calor aplicado à medida que a tensão é aplicada. O rolo 94 aplica tensão à cinta 73 e o rolo 95 aplica tensão à cinta 74. 0 material, como uma folha compacta de resina e fibra de vidro, que resulta da passagem dos materiais çm torno do rolo de pressão 85 é, então, passado a um rolo de arrefecimento 90 entre as cintas 73 e 74 e, durante a sua passagem sobre este rolo, é arrefecido pareialraente, mas não completamente solidificado. O rolo 90 está equipado com um arrefecedor 91 para reduzir a temperatura das cintas e da resina. A folha, depois de sair do rolo 90 entre as cintas 73 e 74, passa através de outra zona de arrefecimento elongada 92, para se reduzir ainda mais a temperatura das cintas 73 e 74, para arrefecer e solidificar mais as mantas e a resina na folha 72. A cinta 73 é, então, flectida sobre o rolo 95 para retorno ao rolo de tensão 94 e a cinta é re-enviada, sobre o rolo 95, para o rolo 81, sendo o produto 72 removido no ponto onde as cintas 73 e 74 se separam.

O material em partículas 78 pode ser termoplástico, um plástico de endurecimento antioxidante, ou misturas um mineral, um a quente ou um tais materiais.

fibra de vidro, partículas, (b) ou composições de Quando incorporados na folha produzida tem o efeito, pelas razões expostas acima, de impedir que as fibras trespassem a superfície.

Um material granular de enchimento adequado para a incorporação numa composição para uso no revestimento da superfície de um material termoplástico reforçado por manta de compreende (a) um material inorgânico em de 0,1% a 10%, em peso, baseado no peso do material inorgânico de negro-de-carvão fino, e (c) suficiente composição de látex natural ou sintético, para proporcionar de 1%

306

AJBB/SPY/W.147

-15a 10%, em peso, de sólidos elastoméricos, baseado no peso do material inorgânico, e onde os grãos têm diâmetros na gama de 0,01 mm a 0,1 mui.

Uma composição, para uso no revestimento da superfície de um material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, de acordo cora o invento, compreende uma suspensão aquosa de um pó de polipropi1eno, um material granular de enchimento,de acordo com o referido aspecto do invento, e um agente espumante. Vant. a josamente, a composição também inclui sólidos de látex natural ou sintético, em adição aos presentes no material granular de enchimento.

O tamanho dos grãos que constituem o material de enchimento é importante porque é necessário que os grãos sejam relativamente finos para que o material inorgânico, os sólidos de látex e o negro-de-carvão, que constituem os grânulos, sejam dispersos duma forma substancialmente uniforme na camada de superfície do material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro. Também, se os grânulos são relativamente finos, é menos provável que o negro-de-carvão esteja num estado agregado, obtendo-se, assim, uma pigmentação negra mais intensa e mais uniforme.

Os grânulos do material de enchimento podem, também, conter de 0,1% a 10% em peso, baseado no peso do material inorgânico, de um antioxidante para o polipropi1eno. O antioxidante pode ser, convenientemente, do tipo feno! impedido que não tinge.

material inorgânico em partículas pode ser uma argila caulinitica (e.g. caulino ou argila plástica), uma argila caulinitica calcinada, um carbonato de cálcio, um silic.ato de alumínio e cálcio (e.g. o silicato natural conhecido como wol1astonite), bauxite, talco, tri-hidrato de alumina, sílica, carbonatos e hidróxidos de magnésia (e.g. hidrotalcite natural), dolomite (i.e. o carbonato duplo de cálcio e magnésio natural), sulfato de cálcio (e.g. gipso) e dióxido de titânio. O material inorgânico pode ser natural ou sintético e, em particular, ambas as formas, natural e sintética, do carbonato de cálcio, silicatos de alumínio e cálcio, sílica, carbonatos e hidróxido de magnésio,

306

AJRB/SPY/W.147

-16tri-hidrato de aluniina, sulfato de cálcio e dióxido de titânio, estão no âmbito deste invento. Quando o material é sintético, ele pode ser precipitado (como,com o carbonato de cálcio, a silica e o dióxido de titânio). Mais geralmente, verificou-se que os materiais inorgânicos que são mais adequados para o uso neste invento são aqueles que podem ser considerados coroo materiais inorgânicos brancos. (Deve ser notado que o termo branco usado em ligação com material inorgânico não significa que o mineral tenha, necessariamente, uma cor branca pura, mas substancialmente isento de quaisquer* tonalidade forte). Muitos dos materiais inorgânicos que podem ser que está não-branca no presente invento parti cuias devem ser são cristalinos. De não maiores do que 50 empregues preferência, as microns, e mais preferivelmente, não maiores do que 30 microns, em diâmetro.

Os grânulos do material de enchimento são, preferivelmente, preparados na forma de micro-esferas ocas e podem, muito adequadamente, ser produzidos por secagem por pulverização de uma solução aquosa. Muito preferivelmente, a solução é num pulverizador—secador do tipo agulheta de automática já que, este tipo de pulverizador-secador permite controlo sobre o tamanho das micro-esferas produzidas na desejada de 0,01 mm a 0,1 mm. Uma suspensão aquosa adequada ser preparada pela dispersão conjunto em água que contém, desidratada alimentação bom gama pode de preferência, um negro-de-carvão, ant i oxi danto .

agente dispersante, o material inorgânico, e uma composição de látex e, opcionalmente, um

Um processo preferido para a preparação dos grânulos material de enchimento compreende os seguintes passos:

a) o negro-de-carvão fino é misturado com água contendo agente dispersante para formar uma suspensão, preferência, contendo de cerca de 5% até cerca de 35%, peso, de negro-de-carvão;

do uin de em

b) uma suspensão, de preferência, contendo 50% a 65%, de peso seco de um material inorgânico branco agente dispersante para o material inorgânico, é numa base e de um mi sturada

306

AJBB/SPY/W.147

-17com a suspensão de negro-de-carvâo formada no passo a), em proporções tais que a quantidade de negro-de-carvão está, de preferência, na gama de 0,1% a 10%, numa base de peso seco, com base no peso do material inorgânico;

é misturado com a suspensão de material inorgânico/negro-de-carvão _f formada no passo b), uma quantidade suficiente de uma composição de látex natural ou sintético para originar de 1% a 10%, em peso, de sólidos de látex, baseado no peso do material inorgânico, e a suspensão mista formada no passo c) é seca por pulverização para formar micro-esferas ocas de material substancialmente seco, com diâmetros na gama de desde 0,01 mm até 0,1 mm.

No passo a) o agente dispersante pode ser, por exemplo, um sal solúvel em água de poli(ácido acrílico), poli(ácido metaerilico) ou um co-polímero contendo 10% a 80%, em peso, de unidades monomérieas de aerilonitrilo ou meta-acrilonitrilo e de 90% a 20%, em peso, de unidades monomérieas de ácido acrílico ou ácido meta-acrí1ico. A massa molecular numérica média do polímero solúvel em água e, de preferência, não mais de cerca de 10 000. A quantidade do agente dispersante usada está, de preferência, na gama de 0,1% até 5%, em peso, baseada no peso do negro-de-carvão seco.

No passo b) o agente dispersante para o material inorgânico é, vantajosamente, um sal solúvel em água de poli(ácido acrílico) ou de poli(ácido metaerilico), com uma massa molecular numérica média de não mais de 10 000. De preferência, o agente dispersante usado para o material inorgânico é o mesmo usado par-a o negro-de-carvão. A quantidade de agente de dispersão usada está, de preferência, na gama de 0,05% até 0,5%, em peso, baseada no peso do material inorgânico seco. O material inorgânico não necessita de qualquer pré-tratamento químico além da dispersão com um agente dispersante.

No passo c) o látex pode ser um de uma borracha natural, ou de uma borracha natural que foi substituída com grupos

306

AJBB/SPY/W.147

-18funcionais, ou de uma borracha sintética tal como uma borracha de estireno-butadieno (SBR). Outras matrizes adequadas incluem as que são formadas a partir de co-polímeros acrílicos (quer elastoméricos quer não elastoméricos, embora sejam preferidos os elastoméricos) e materiais não elastoméricos tais como polifacetato de vinilo) e co-polímeros de acetato de vinilo.

O co-polímero acrílico pode ser um co-polímero de uin éster de alquilo inferior de um ácido acrílico com um éster de alquilo inferior do ácido metacrílico. Particularmente preferidos são os co-polímeros de acrilato de etilo e metacrilato de metilo. Também adequados são os co-polímeros de um, ou de outro, ou dos dois, de ura éster de alquilo inferior ou ácido acrílico e um éster de alquilo inferior do ácido metacrílico com um outro monómero escolhido de entre acetato de vinilo, estireno, acri1onitri1o ou suas misturas. As cadeias alquilo dos ésteres de alquilo inferior do ácido acrílico e do ácido metacrílico têm, de preferência, de um a quatro átomos de carbono.

Os co-polímeros de acetato de vinilo podem ser formados por co-polimerização do acetato de vinilo com um monómero copolimerizador escolhido de entre um éster de alquilo inferior do ácido acrílico, um éster de alquilo inferior do ácido metacrílico, estireno, acrilonitrilo e suas misturas.

A composição do látex, que é uma suspensão estabilizada de partículas de polímero em água, contém, tipicamente, cerca de 40% a 60%, em peso, de sólidos. 0 látex pode ser estabilizado com a ajuda de um surfactante ou de um colóide solúvel era água, apesar de se usar, normal mente um surfactante, já que, usualmente, dá um látex com viscosidade mais baixa.

A suspensão mista formada no passo c) pode, também, conter um antioxidante, adequadamente, do tipo fenol impedido que não tinge. Convenciona]mente, um tal antioxidante é misturado com água para formar uma suspensão contendo cerca de 40%, em peso, a cerca de 60%, em peso, do antioxidante seco, e a suspensão misturada com a suspensão formulada no passo c), em proporções tais que originem de 0,1% a 10%,em peso, do antioxidante seco,

306

AJBB/SPY/W. 1 47

-19baseado no peso do material inorgânico seco.

No passo d) a secador-pulverizador é muito preferivelmente, degradação térmica do negro-de-carvâo.

temperatura do orifício , preferivelmente, menos menos do que 350°C, material elastomérico de admi ssão do que 400°C para evitar ou combustão do ^e» a

do

Os grânulos do material de enchimento, de; acordo com o invento, podem ser incorporados numa composição de revestimento para um material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, adicionando a água, os grânulos e o pó de polipropileno em proporções variando de 5 partes, em peso, de grânulos para 95 partes, em peso, de; polipropileno, a 95 partes, em peso, de grânulos, para 5 partes, em peso, de polipropileno. De preferência, adiciona-se, então, suficiente composição de látex dos tipos descritos acima, para originar de 0,5 a 10 partes, em peso, de sólidos de látex por 100 partes, em peso, de grânulos e polipropileno. Finalmente, um agente espumante é adicionado: ele pode ser aniónico, por exemplo dodeci1-sulfonato de sódio^ou não iónico. Os ingredientes são, então, vigorosamente misturados para se formar uma espuma que é aplicada, convenientemente, por meio de um dispositivo de revestimento em cortina, à composição termoplástica reforçada por manta de fibra de vidro, sobre a máquina de fazer papel de Fourdrinier. O invento é ilustrado adicionalmente pelo exemplo seguinte.

Exemplo

Um pó de negro-de-carvão com diâmetro médio de partícula de 0,02 milímetro foi disperso numa quantidade de água de modo a formar uma suspensão contendo 20% , em peso, de negro-de-carvão, estando dissolvido na água 2%, em peso, baseado no peso do negro-de-carvão, em agente dispersante de poli-acri1ato de sódio, com uma massa molecular numérica de 1680. A suspensão de negro-de-carvão foi, então, adicionada a uma suspensão contendo 60%, em peso, de uma argila caulinitica de grau de material de enchimento para papel e 0,2%, em peso, baseado no peso do caulino seco, do mesmo agente de dispersão usado para o negro-de-carvão.

306

AJBB/SPY/W.147

-20A argila caulinitica tinha uma distribuição de tamanho de partículas tal que 20%, em peso, consistia em partículas com um diâmetro esférico equivalente maior do que 10 microns e 35%, em peso, consistia em partículas com um diâmetro esférico equivalente menor do que 2 microns. A suspensão de negro-de-carvão foi misturada com a suspensão de caulino em proporções tais que a quantidade do negro-de-carvão seco era 5,6%, em peso, baseado no peso da argila caulinitica seca.

Adicionaro-se, então, à suspensão de caulino/negro-de-carvão assim formada, primeiro, um látex contendo 50%, em peso, de um co-polímero acrílico elastomérico de acrilato de etilo e inetacrilato de metilo, era proporções tais que a quantidade do co-polímero elastomérico seco é de 5,6%, em peso, baseado no peso da argila caulinitica seca; e, segundo, uma suspensão contendo 50%, em peso, de um antioxidante que não tinge, do tipo fenol impedido, em proporções tais que a quantidade do antioxidante era 1,1%, em peso, baseado no peso da argila caulinitica seca.

A suspensão mista, resultante, foi seca por pulverização num pulverizador secador com agulheta de alimentação automática em que a temperatura do orifício de alimentação era 300C e os ajustamentos da agulheta eram tais que os componentes sólidos da mistura eram recuperados na forma de micro-esferas ocas, secas, de diâmetros na gama de 0,01 a 0,1 mm.

Prepararam-se duas composições de revestimento: em cada caso quantidades de grânulos e pó de polipropi1eno foram agitados na água, seguido por dodeci1-sulfonato de sódio como agente espumante e por uma quantidade de látex de poli(acetato de cada caso os ingredientes vinilo). Em vigorosamente foram misturados se produzir uma espuma que foi aplicada à superfície superior de um material de polipropileno reforçado por manta de fibra de vidro, na tela de arame em movimento de uma máquina de Fourdrinier de fazer papel.

As em peso em peso para duas composições continham, respectivamente, 30 partes, dos grânulos, do material de enchimento para 70 partes, do pó de polipropileno e 50 partes, em peso, dos

306

AJBB/SPY/W.147

-21grânulos do material de enchimento para 50 partes, em peso, de pó de polipropileno. Em cada caso, após o material termoplástico reforçado por manta de fibra de vidro, revestido, ter sido cortado em pedaços, e os pedaços empilhados e prensados a 200°C entre placas de aço e deixados arrefecer na prensa, o material de folha resultante tinha uma superfície suave com uma cor negra uniforme e sem fibras de vidro protuberantes.

Claims

REIVINDICAÇÔES

1 - Processo para a produção de uma folha permeável de material termoplástico reforçado por fibra de vidro, para moldagem de um produto conformado, caracterizado por compreender a ligação à folha, de uma camada superficial de um material em partículas, compatível ou inerte em relação ao conteúdo termoplástico da referida folha e que actua de modo a melhorar o acabamento da superfície quando a folha é, subsequentemente, aquecida e moldada em coquilha sob pressão.
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, em partículas ser um material caracterizado mineral de por o material ench i mento.
3 - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o material mineral de enchimento ser argila, negro-de-carvão ou dióxido dti titânio, carbonato de cálcio, ura termoplástico, um plástico de endurecimento a quente, um material antioxidante, um pigmento ou uma mistura de tais materiais.
4 - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o material em partículas ser, ou incluir, um material inorgânico de enchimento com um revestimento polimérico.
5 - Processo de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por compreender aplicar a camada de superfície em partículas, por revestimento aquoso de uma dispersão do material em partículas.
6 - Processo de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por se adicionar um surfactante, e a dispersão ser agitada em condições de turbulência para formar uma espuma que é, então, aplicada como um revestimento.
7 - Processo de acordo cora as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por· o material em partículas ser aplicado como pó seco um

24. JUL. 1990

Lisboa,

Por THE WIGGINS TEAPE GROUP LIMITED

OFICIAL

71 306

AJBB/SPY/W.147

-23caracterizado por se associar (a) um material inorgânico em partículas, (b) de 0,1% a 10% em peso, com base no peso do material inorgânico, de negro-de-carvão fino, com (c) uma quantidade suficiente de uma composição de látex natural ou sintético, para proporcionar de 1% a 10%, em peso, de sólidos elastoméricos, com base no peso do material inorgânico, e tendo os grânulos um diâmetro de 0,01 mm a 0,1 mm.

')
9 - Processo para a preparação de uma composição para uso no revestimento de um material termoplástico reforçado cora manta de fibra de vidro, caracterizado por se fazer uma suspensão aquosa de um pó de propileno, de um material granular de enchimento, de acordo com a reivindicação 8, e de um agente espumante.
10 - Processo de acordo com a reivindicação 8 ou de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o material inorgânico em partículas ser uma argila caulinítica, uma argila caulinítica calcinada, um carbonato de cálcio, um silicato de alumínio e cálcio, bauxite, talco, mica, tri-hidrato de alumina, sílica, um carbonato ou hidróxido de magnésia, dolomite, sulfato de cálcio ou dióxido de titânio.
11 - Processo de acordo com a reivindicação 8 ou 9 ou 10, caracterizado por as partículas inorgânicas terem um diâmetro não superior a 50 microns.