BRPI0610587A2 - composição para formar materiais de compósito à base de fibra úmida - Google Patents

Abstract

Uma composição à base de fibra úmida que inclui fibras de vidro úmidas, uma resina polimérica dispersivel em água, e gesso é fornecida. Os componentes incluindo formaldeido de melamina, um material de carga, agentes de acoplamento, ácido acético, um acelerador, e/ou um endurecedor também podem ser adicionados à composição. O gesso pode ser um <244>-gesso, <225>-gesso, ou combinações destes. As fibras de vidro úmidas são fibras de vidro cortadas úmidas ou uma mecha contínua úmida. A combinação das fibras de vidro úmidas, a resina polimérica dispersivel em água, e o gesso tem um efeito sinergistico que cria um produto de compósito que é resistente à água, resistente ao fogo, e tem propriedades mecânicas melhoradas. Em uma modalidade exemplar, a composição à base de fibra úmida é empregada para formar uma folha de gesso que pode ser moldada em vários produtos de compósito. Em outras modalidades exemplares, as folhas de gesso de multi-dobras finas podem ser formadas alternadamente estendendo-se em camadas os enchimentos de vidro com camadas de uma lama de gesso<sym>polimero.

Description

"COMPOSIÇÃO PARA FORMAR MATERIAIS DE COMPÓSITO COMBASE EM FIBRA ÚMIDA"

CAMPO TÉCNICO E APLICABILIDADE INDUSTRIAL DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se geralmente aos arti-gos de compósito, e mais particularmente, a uma composiçãocom base em fibra úmida para formar artigos de compósito re-forçados. Os artigos de compósito formados da composiçãocom base em fibra úmida também são fornecidos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As folhas de fibra formadas de um núcleo de gessoem sanduíche entre as camadas de cobertura são geralmenteempregadas na indústria de construção como paredes internase tetos tanto para construções residenciais quanto comerci-ais. Os materiais de cobertura vantajosamente contribuemcom a flexibilidade, resistência ao puxão de unha, e forçade impacto para os materiais que formam o núcleo de gesso.Além disso,.o material de revestimento pode fornecer uma su-perfície bastante durável e/ou outras propriedades desejá-veis (tal como uma superfície decorativa) á folha de gesso.0 núcleo de gesso tipicamente contém gesso, opcionalmentealgumas fibras de vidro cortadas úmidas, substâncias quími-cas resistentes à água, aglutinantes, aceleradores, e cargasde baixa densidade. Ele é conhecido na técnica por formarfolhas de gesso fornecendo-se uma camada continua de um ma-terial de revestimento, tal como um véu fibroso, e deposi-tando uma lama de gesso sobre a superfície de fundo do mate-rial de revestimento. Uma segunda camada continua de mate-rial de revestimento é então aplicada à superfície de topoda lama de gesso. A lama de gesso em sanduíche é então di-mensionada quanto às espessuras e secada para endurecer onúcleo de gesso e formar uma folha de gesso. Em seguida, afolha de gesso pode ser cortada a um comprimento predetermi-nado para uso final.

As fibras de vidro são geralmente empregadas naprodução de folhas de parede de gesso para melhorar a resis-tência à dilaceração e à tração dos produtos. As fibras po-dem ser empregadas em muitas formas, incluindo fibras indi-viduais, filamentos que contêm uma pluralidade de fibras, emechas. Estes produtos de fibra, sucessivamente, podem serempregados na forma discreta ou podem ser montados em teci-dos ou enchimentos tecidos ou não tecidos e incorporados emuma matriz de gesso. Alternativamente, os enchimentos fi-brosos podem ser empregados como o material de revestimento.Por exemplo, as fibras de vidro podem ser formadas puxando-se o vidro fundido em filamentos através de um mancai ouplaca de orifício e aplicando uma composição de engomaduraaquosa contendo lubrificantes, agentes de acoplamento, e re-sinas aglutinantes de formação de película aos filamentos.

A composição de engomadura fornece proteção às fibras de a-brasão de interfilamento e promove compatibilidade entre asfibras de vidro e a matriz na qual, as fibras de vidro serãoempregadas. Depois da composição de engomadura ser aplica-da, as fibras úmidas podem ser acumuladas em um ou mais fi-lamentos, podem ser cortadas, e podem ser coletadas como fi-lamentos de fibra cortada úmida.As fibras cortadas úmidas podem ser então emprega-das em processos de deposição úmida nos quais as fibras cor-tadas úmidas são espalhadas em uma lama de água que contémtensoativos, modificadores de viscosidade, agentes desespu-mantes, e/ou outros agentes quimicos. A lama que contém asfibras cortadas é então agitada de forma que as fibras sejamdispersas em toda a lama. Em seguida, a lama que contém asfibras é depositada sobre uma peneira em movimento onde umaporção substancial da água é removida para formar um tecido.

Um aglutinante é então aplicado, e o enchimento resultante ésecado para remover qualquer água restante e curar o agluti-nante. 0 véu não tecido formado é uma montagem de filamen-tos de vidro individuais espalhados, aleatoriamente orienta-dos .

Tem sido comum na indústria utilizar tais véus fi-brosos, não tecidos de deposição úmida, como materiais derevestimento para folhas de parede de gesso. Os revestimen-tos de fibra de vidro fornecem estabilidade dimensional au-mentada na presença de umidade, resistência biológica, emaiores propriedades fisicas e mecânicas do que as folhas degesso convencionais revestidas com papel ou outros materiaisde revestimento celulósicos. Além disso, o gesso é o compo-nente principal dos produtos e folhas de compósito de fibrade gesso/celulose. A Patente U.S. No. 5.100.474 de Hawkinsdescreve uma composição de gesso reforçada por vidro que in-clui uma mistura curável composta de 55-65% em peso de umgesso de gesso, 20-30% em peso de uma mistura de uma resinade formaldeido de fenol com base em água, 3-5% em peso de umendurecedor ácido, e mais do que 10% em peso de um reforçode fibra (fibras de vidro).

Certas propriedades do gesso o tornam muito popu-lar para uso em fabricação industrial e produtos de constru-ção e materiais de moldagem. Por exemplo, o gesso é uma ma-téria-prima abundante e geralmente barata que, por um pro-cesso de desidratação e reidratação, pode ser fundido, mol-dado, ou de outro modo formado em formas úteis. Além disso,os materiais com base em gesso podem ser formados, moldados,e processados dentro de um periodo curto de tempo devido àscaracterísticas de endurecimento e fixação rápida do gesso.

Os compostos moldáveis ou de moldagem podem ser formados demateriais que incluem gesso. Por exemplo, a Patente U.S.No. 3.944.515 por Foley e outros, descreve uma composição demoldagem fenólica que inclui fenol, formaldeido, cimento dePortland, uréia, gesso, alumina, estearato de zinco, e gelo.

Esta composição é então co-depositada com fibrasde vidro para formar compostos de moldagem de folha. Na Pa-tente U.S. No. 5.288.775 por Bischoff e outros, um compósitode construção estrutural moldável é descrito. A composiçãoempregada para formar o compósito moldável inclui um políme-ro acrilico (FORTON VF 812), a-gesso, fibras de celulose na-turais, um material de carga, e opcionalmente um agente deendurecimento (cloreto de amônio) e formaldeido de melamina.

É preferido que as fibras de celulose sejam embebidas comuma mistura dos polímeros acrílicos e água de forma que asfibras fiquem bem embebidas e impregnadas com o material a-crilico. A Patente U.S. No. 4.355.128 por Mercer descreve aformação de artigos moldados duráveis por um processo de (1)misturar 25-90% em peso de um sistema de resina endurecivel,3-60% em peso de uma carga de gesso, e 1-15% em peso de fi-bras de vidro, (2) moldar a mistura em um artigo desejado, e(3) endurecer o artigo moldado através de calor ou pelo usode um agente de endurecimento. 0 sistema de resina endure-civel inclui pelo menos uma resina endurecivel tal como for-ma Ide ido de uréia e pode opcionalmente incluir uma segundaresina endurecivel tal como uma resina de acetato de polivi-nila. As proporções dos componentes do sistema de resinasão escolhidas para dar os acabamentos de superfície deseja-dos ao produto moldado.

Apesar da existência de folhas de parede de gesso,permanece uma necessidade na técnica para uma folha de gessomelhorada que seja de baixo custo, demonstre resistência àágua melhorada, propriedades mecânicas melhoradas, e que se-ja pelo menos comparavelmente resistente ao fogo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É um objetivo da presente invenção, fornecer umacomposição com base em fibra úmida que inclui fibras de vi-dro úmidas, uma resina polimérica que é dispersivel em água,e gesso. Os componentes adicionais incluem agente de reti-culação tal como formaldeido de melamina, um material decarga, agentes de acoplamento, ácido acético, um acelerador,e/ou um endurecedor podem ser adicionados à composição. Asfibras de vidro úmidas utilizadas na composição podem serfibras de vidro cortadas úmidas ou uma mecha continua úmida.As fibras de vidro úmidas são um reforço de baixo custo oqual fornece resistência ao impacto, estabilidade dimensio-nal, e propriedades mecânicas melhoradas tal como força edureza melhoradas, ao produto de composito acabado. As fi-bras de vidro de filamento cortado empregadas úmidas têm umavantagem adicional de ser facilmente misturadas e podem sercompletamente dispersas na composição. Os exemplos adequa-dos de resinas poliméricas para uso na composição incluempolímeros com base em acrílico, emulsões de poliéster, emul-sões de vinilacetato, emulsões de epóxi, e polímeros com ba-se em fenólicos. O polimero pode ou não pode ser auto-reticulante. Um polimero adicional tal como melamina-formaldeido ou uréia-formaldeido, que atua como agentes dereticulação, pode ser adicionado para ajudar na reação dereticulação, independente se ou não o polimero é auto-reticulante. A resina polimérica fornece força, flexibili-dade, dureza, durabilidade, e resistência à água para o pro-duto final. O gesso pode ser a-gesso, |3-gesso, ou combina-ções destes. O gesso absorve a água e fornece uma proprie-dade de resistência ao fogo ao composito final.

É outro objetivo da presente invenção fornecer umproduto de composito de gesso reforçado de fibra de vidro(tal como uma folha de gesso) formado da composição com baseem fibra úmida descrita acima. A folha de gesso pode serformada aplicando-se uma camada formada da composição combase em fibra de vidro úmida na metade de um molde para to-mar a forma desejada ou predeterminada da folha (ou outroproduto de composito). O molde pode ser pelo menos parcial-mente coberto com o agente de liberação, tal como uma cera,para permitir que a folha seja facilmente removida depois doprocesso de cura ter sido completado. Além disso, o moldepode ser pré-tratado com um pré-revestimento de gesso de po-límero para ajudar com a fácil remoção do componente ou ar-tigo e criar um acabamento liso na superfície. No produtofinal, as fibras de vidro cortadas são distribuídas substan-cialmente uniformemente. A folha de gesso pode incluir umasuperfície padronizada, tal como grão de madeira ou outrasuperfície esteticamente agradável. Deve ser apreciado quea composição de gesso com base em fibra úmida inventiva per-mita a folha de gesso facilmente capturar um desígnio ou pa-drão. Além disso, a superfície da folha de gesso pode serfornecida com uma pintura, mancha, ou o selador protetor pa-ra aumentar as estéticas ou a resistência à ação das intem-péries da folha. A folha de gesso é extremamente resistenteà água devido à resina de polímero na composição inventiva epossui propriedades mecânicas elevadas devido à presença dasfibras de vidro do filamento cortado empregadas úmidas.

É ainda outro objeto da presente invenção fornecerum material de parede de gesso reforçado de vidro fino. Umafolha de parede de gesso fina, de uma camada, pode ser for-mada de uma camada de fibra de vidro úmida em sanduíche en-tre duas camadas de uma lama de polimero/gesso moldável (fo-lha de gesso modificada). Uma folha de parede de gesso demulti dobra ou multi camada pode ser formada alternadamenteestendendo-se em camadas as camadas adicionais das fibras devidro úmidas e a lama de polimero/gesso moldável. A camadade fibra de vidro úmida é formada de fibras de vidro úmidase pode ser um enchimento formado úmido que inclui fibras devidro de filamento cortado empregadas úmidas (WUCS). Os en-chimentos preferidos para uso como a camada de vidro incluemenchimentos de ripa com base em WUCS disponíveis de OwensCorning (Toledo, Ohio, U.S.A.) com pesos entre cerca de 0,5e cerca de 5,0 lb/100 sq.ft. A folha de parede de gesso fi-na e a folha de parede de gesso de multicamadas podem serempregadas como substituições para folhas de gesso conven-cionais. Diferentes das folhas de parede de gesso convên-cionais, as folhas finas de parede de gesso têm vantagens deser de peso leve, tendo força aumentada, resistência ao im-pacto aumentada, e resistência à água aumentada. Adicional-mente, as folhas de parede de gesso (tanto de uma dobraquanto de multi-dobras) são mais finas do que as folhas con-vencionais de parede de gesso e podem alcançar propriedadessimilares a pesos mais baixos. Similar à folha de gessodescrita acima, a folha de parede de gesso de uma dobra e afolha de parede de gesso de multicamada fina pode incluiruma superfície padronizada, tal como grão de madeira, parafornecer estéticas realçadas.

É uma vantagem da presente invenção que a formula-ção de fibra de vidro úmida da presente invenção concedapropriedades fisicas melhoradas, tal como força aumentada,dureza, e resistência ao impacto, ao produto de compósitoacabado.

É uma vantagem adicional da presente invenção queas fibras de vidro de filamento cortadas empregadas úmidas(WUCS) sejam um reforço de custo baixo que forneça resistên-cia ao impacto, estabilidade dimensional, e propriedades me-cânicas melhoradas tal como força e dureza melhorada ao pro-duto de composito acabado. Além disso, com WUCS, o produtode composito final é compatível com os sistemas de fixaçãotal como unhas, grampos, e parafusos utilizados em processosde construção e reduz a ocorrência de rachaduras e outrasfalhas mecânicas.

É outra vantagem da presente invenção que as fi-bras de WUCS sejam facilmente misturadas e possam ser dis-persas completamente na composição de fibra de vidro úmida.

É uma vantagem adicional da presente invenção quea composição de fibra de vidro úmida seja resistente ao fogode Classe A. Não somente a presença das fibras de vidro nogesso porém também o próprio gesso fornecem resistência aofogo ao produto de composito. Esta avaliação do fogo daClasse A significa que um produto de composito formado dacomposição de fibra de vidro úmida inventiva não suportará aexpansão ou propagação das chamas.

Também é uma vantagem da presente invenção que aresina polimérica forneça força, flexibilidade, dureza, du-rabilidade, e resistência à água ao produto final. Em par-ticular, as combinações de resina de melamina-formaldeido eresina acrílica produzem revestimentos de boa qualidade, edetermina boa resistência às intempéries, resistência à á-gua, e resistência quimica ao produto de composito final.

Ainda é outra vantagem da presente invenção que acomposição de gesso com base em fibra úmida inventiva permi-ta uma folha de gesso formada do composito facilmente captu-rar um desígnio ou padrão.

O antecedente e outros objetos, características, evantagens da invenção aparecerão mais completamente a seguirde uma consideração da descrição detalhada que segue.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As vantagens desta invenção serão evidentes emconsideração da seguinte descrição detalhada da invenção,especialmente quando tomada em conjunto com os desenhos a-companhantes onde:

FIG. 1 é uma ilustração esquemática de uma folhade gesso de acordo com pelo menos uma modalidade exemplar dapresente invenção;

FIG. 2 é uma ilustração esquemática de uma folhade gesso moldada de acordo com pelo menos uma modalidade e-xemplar da presente invenção;

FIG. 3 é uma ilustração esquemática da folha deparede de gesso convencional;

FIG. 4 é uma ilustração esquemática de uma folhade parede de gesso fina de uma dobra de acordo com pelo me-nos uma modalidade exemplar da presente invenção;

FIG. 5 é uma ilustração esquemática de uma folhade parede de gesso em multicamada de acordo com pelo menosuma modalidade exemplar da presente invenção; e

FIG. 6 é uma ilustração gráfica do teste de impac-to de Gardner em uma folha de revestimento isolante de com-pósito inventiva, um produto de revestimento isolante de vi-nil, e um produto de revestimento isolante de fibra/cimento.

DESCRIÇÃO DETALHADA E MODALIDADES PREFERIDAS DAINVENÇÃO

A menos que definido de outro modo, todos os ter-mos técnicos e científicos empregados aqui têm o mesmo sig-nificado como geralmente entendido por alguém de experiênciaordinária na técnica à qual a invenção pertence. Emboraqualquer método e materiais similares ou equivalentes àque-les descritos aqui possam ser empregados na prática ou testeda presente invenção, os métodos e materiais preferidos sãodescritos aqui.

Nos desenhos, as espessuras das linhas, camadas, eregiões podem ser exageradas para claridade. Deve ser ob-servado que números parecidos encontrados em todas as figu-ras significam elementos parecidos. Os termos "topo", "fun-do", "lado", "superior", "inferior" e outros são empregadosaqui com a finalidade de explicação somente. Será entendidoque quando um elemento é referido como estando "sobre" outroelemento, ele pode estar diretamente sobre ou contra o outroelemento ou elementos intervenientes podem estar presentes.

Os termos "formulação" e "composição" podem ser empregadosalternadamente aqui. Além disso, os termos "polímero" e"resina polimérica" podem ser empregados alternadamente.

Além disso, os termos "carga" e "material de carga" podemser alternadamente empregados aqui.

A presente invenção refere-se a uma composição combase em fibra úmida e produtos de composito reforçados for-mados deste. A composição com base em fibra úmida utilizadapara formar um produto de composito reforçado que inclui fi-bras de vidro úmidas, uma resina polimérica que é dispersi-vel em água, e gesso. A combinação destes três componentestem um efeito sinergistico que cria um produto de compósitofinal que é resistente à água, resistente ao fogo, e tempropriedades mecânicas melhoradas. Os aditivos tais como ummaterial de carga de redução de densidade e os agentes deacoplamento podem ser adicionados à composição. Outros ma-teriais podem ser empregados na composição dependendo do mé-todo de processo escolhido e último uso do artigo de compó-sito.

As fibras de vidro úmidas utilizadas na composiçãopodem ser fibras de vidro cortadas úmidas ou uma fibra con-tinua úmida tal como uma mecha continua úmida. Como empre-gado aqui, o termo "fibras continuas" é pretendido incluirnão somente fibras que são praticamente indefinidas em com-primento, mas também fibras que não são cortadas intencio-nalmente em comprimentos discretos. As fibras de vidro,tais como vidro tipo A, vidro tipo C, vidro tipo E, vidrotipo R, vidro tipo S, ou vidro tipo ECR tal como as fibrasde vidro Owens Corning's Advantex® (comercialmente disponi-vel de Owens Corning (Toledo, Ohio, U.S.A.)) podem ser em-pregadas na composição. Preferivelmente, as fibras de vidroúmidas são formadas de vidro tipo E, vidro tipo S, vidro ti-po ECR, ou um vidro resistente alcalino. Em pelo menos umamodalidade preferida, as fibras de vidro úmidas são fibrasde vidro de filamento cortadas empregadas úmidas (WUCS). Asfibras de vidro de filamento cortadas empregadas úmidas po-dem ser formadas por processos convencionais conhecidos natécnica. É desejável que as fibras de vidro úmidas tenhamum teor de umidade de cerca de 5 a cerca de 30%, e aindamais desejavelmente um teor de umidade de cerca de 10 a cer-ca de 20%.

As fibras de WUCS são um reforço de custo baixoque fornece resistência ao impacto, estabilidade dimensio-nal, e propriedades mecânicas melhoradas, tal como força edureza melhoradas ao produto de compósito acabado. Alémdisso, com WUCS, o produto de compósito final tem as propri-edades mecânicas para levar unhas e parafusos em processosde construção sem rachaduras ou outras falhas mecânicas.Além disso, as fibras de WUCS são facilmente misturadas epodem ser dispersas completamente ou quase completamentedispersadas na composição. Deve ser observado que embora asfibras de vidro dispersem bem na composição, as formulaçõesde gesso reforçadas de vidro seco convencionais diferentes,uma quantidade grande de fibras de vidro úmidas não são ne-cessárias para alcançar resistência ao impacto melhorada epropriedades mecânicas melhoradas. As.fibras de vidro úmi-das tal como WUCS ou mechas continuas úmidas são pré-hidratadas e incluem uma quantidade substancial de água quepode ser absorvida na estrutura cristalina de gesso que fazcom que o gesso na composição endureça sem a aplicação decalor. Isto é oposto das fibras de reforço convencionaisempregadas nos produtos de gesso reforçados nos quais os re-forços de fibras convencionais devem ser secados antes douso, desse modo criando uma etapa de processamento extra ecusto extra. Portanto, as fibras de vidro úmidas da presen-te invenção trazem uma vantagem de processo bem como umavantagem econômica.

As fibras de vidro úmidas podem ter um diâmetro decerca de 5 micron a cerca de 25 micron, pref erivelmente decerca de 12 micron a cerca de 19 micron. Se as fibras devidro úmidas são fibras cortadas tal como WUCS, elas podemter um comprimento de cerca de 1/8 polegadas a cerca de 2polegadas e preferivelmente um comprimento de cerca de H po-legada a cerca de 3/4 polegada. As fibras de vidro úmidaspodem estar presentes na composição em uma quantidade decerca de 1,0% a cerca de 25% em peso dos sólidos ativos nacomposição, preferivelmente de cerca de 5,0% a cerca de 10%em peso dos sólidos ativos. Adicionalmente, as fibras devidro úmidas são tipicamente pelo menos parcialmente cober-tas com uma composição quimica de engomadura que inclui umou mais agentes de formação de pelicula (tal como um forma-dor de pelicula de poliuretano, um formador de pelicula depoliéster, e/ou um formador de pelicula de resina de epóxi),pelo menos um lubrificante, e pelo menos um agente de aco-plamento de silano (tal como um agente de acoplamento de si-lano de metacrilóxi e aminossilano) em uma quantidade decerca de 0,01 a 0,2 por cento em peso.

Além de fibras de vidro úmidas, a composição combase em fibra de vidro úmida inclui uma ou mais resinas po-liméricas que são pelo menos parcialmente dispersiveis emágua, e mais preferivelmente, completamente dispersiveis emágua. A resina polimérica fornece força, flexibilidade, du-reza, durabilidade, e resistência à água ao produto final.O polímero pode estar na forma de um liquido, uma emulsão,e/ou um pó. A resina polimérica não é limitada particular-mente, contanto que seja pelo menos parcialmente dispersivelem água. 0 polimero pode ou não pode ser auto-reticulante.Um polimero adicional tal como melamina-formaldeido ou u-réia-formaldeido, que atua como agentes de reticulação, podeser adicionado para ajudar na reação de reticulação, se ounão o polimero é auto-reticulante. Entretanto, deve ser a-preciado que se o polimero não for auto-reticulante, o agen-te de reticulação, tal como melamina-formaldeido será dese-javelmente adicionado para catalisar e ajudar na reação dereticulação.

A reação de reticulação pode ocorrer lentamentecom o passar do tempo a condições atmosféricas (tipicamentedurante um periodo de aproximadamente duas semanas). Quandoa reticulação entre o polimero ocorre e uma rede poliméricaé formada ao redor do gesso, o peso molecular do polimeroaumenta. Quando o peso molecular do polimero aumenta, acomposição torna-se mais rigida. A reação de reticulaçãopode ser acelerada sob aquecimento da composição a uma tem-peratura moderada, tal como a uma temperatura entre cerca de60°C a cerca de 71,1°C, durante um periodo predeterminado detempo. Entretanto, é preferido que a reação de reticulaçãoseja permitida acontecer com o passar do tempo em temperatu-ra ambiente. Também deve ser notado que além da reticulaçãode polimero, as fibras de vidro úmidas podem reagir quimica-mente com o polimero(s) e se ligarem a este devido aos agen-tes de acoplamento previamente aderidos às fibras de vidroem uma composição de engomadura.As resinas poliméricas adequadas para uso na com-posição podem incluir, porém não estão limitadas a, políme-ros com base em acrílicos, emulsões de poliéster, emulsõesde vinilacetato, emulsões de epóxi, e polímeros com base emfenólicos. Os exemplos específicos de polímeros que podemser empregados na composição com base em fibra de vidro in-cluem álcool polivinilico (PVA), cloreto de polivinila(PVC), cloreto de polivinila clorado (CPVC), polietileno,polipropileno, policarbonatos, poliestireno, estirenoacrilo-nitrila, estireno de butadieno de acrilonitrila, terpolimerode bloco acrilico/estireno/acrilonitrila (ASA), polissulfo-na, poliuretano, polifenilenossulfeto, resinas de acetal,poliamidas, poliaramidas, poliimidas, poliésteres, elastôme-ros de poliéster, ésteres de ácido acrílico, copolimeros deetileno e propileno, copolimeros de estireno e butadieno,copolimeros de vinilacetato e etileno, e combinações destes.Além disso, a resina polimérica pode ser pós-industrial oude grau de consumidor (re-moagem).

Os polímeros preferidos vêm da família de látexacrílicos. Os monômeros acrílicos empregados para fabricaros látex acrílicos incluem acrilato de metila, acrilato deetila, acrilato de butila, e ácido acrílico. As combinaçõesdestes monômeros pode ser emulsão polimerizada para fabricaras resinas acrílicas. Estes polímeros tipicamente contêmmonômeros de acrilato de hidroxietila para conceder gruposde hidroxila ao longo da cadeia de polímero. Estes políme-ros que contêm hidroxila são chamados acrílicos termocurá-veis. O acrílico (R-OH) permite a reticulação com outrospolímeros tal como melamina-formaldeido ou uréia-formaldeído. A reticulação ocorre através de grupos tantohidroxila quanto éter no melamina-formaldeido, e é catalisa-da por um ácido. Os ácidos e agentes produtores de ácidotal como ácido p- toluenossulfônico e cloreto de amônio, queforma ácido clorídrico, são catalisadores adequados para areação de reticulação. As combinações de resina de melami-na-f ormaldeido e resina acrilica produzem revestimentos deboa qualidade e determina resistência à ação de intempéries,resistência à água, e resistência quimica ao produto de com-pósito final. O uso destes polímeros permite o produto decompósito formado pela composição da presente invenção serfabricado sem estireno e requer controles ambientais. A re-sinais) polimérica pode estar presente na composição em umaquantidade de cerca de 4,0% a cerca de 40% em peso dos sóli-dos ativos na composição, preferivelmente de cerca de 10% acerca de 30% em peso dos sólidos ativos.

Um terceiro componente da composição inventiva é ogesso. O gesso, também conhecido como diidrato de sulfatode cálcio (CaS04»2 H20) , é um mineral natural derivado daterra. Quando calcinado, três quartos da água de cristali-zação são expelidos para produzir hemiidrato de sulfato decálcio (CaS04«l/2 H20) . Se a calcinação é realizada sobpressão, uma a-forma de gesso é produzida. O a-gesso tempartículas em forma de agulha (acicular) , ou bastão regular.Por outro lado, se a calcinação é conduzida em pressão at-mosférica, uma |3-forma de gesso é produzida com partículasporosas, irregularmente moldadas. Embora o gesso empregadona composição inventiva possa ser a-gesso, (3-gesso, ou com-binações destes, o p-gesso é mais preferido devido ao seucusto mais baixo e capacidade aumentada de absorver águaquando comparado com a-gesso. Uma vantagem de materiais combase em gesso é em geral que os materiais com base em gessopodem ser formados, moldados, e processados dentro de um pe-ríodo curto de tempo devido às características de endureci-mento e fixação rápida de ocorrência natural do gesso. Alémdisso, o gesso fornece uma propriedade de resistência ao fo-go ao composito final. Na composição inventiva, o gesso ab-sorve a água nas fibras de vidro úmidas e vai de um estadoparcialmente hidratado (estado de ocorrência natural) a umestado completamente hidratado e endurece. 0 gesso pode es-tar presente na formulação com base em fibra de vidro úmidaem uma quantidade de cerca de 30% a cerca de 70% em peso dossólidos ativos na composição, preferivelmente de cerca de40% a cerca de 60% em peso dos sólidos ativos.

Os componentes adicionais podem ser adicionados àcomposição para modificar as propriedades da parte do compó-sito final ou eles podem ser adicionados por causa do pro-cesso especifico sendo empregado para formar a parte de com-posito final. Por exemplo, as cargas de densidade baixa po-dem ser adicionadas para reduzir o custo, a densidade totaldo produto de composito final, e também podem ser empregadascomo um extensor. Os exemplos não limitantes de cargas ade-quadas que podem ser empregadas na composição incluem perli-ta (perlita expandida), carbonato de cálcio, areia, talco,vermiculita, triidrato de alumínio, materiais de polímeroreciclados, microesferas, microbolhas, pó de madeira, fibrasnaturais, argilas, silicato de cálcio, grafita, caulim, oxi-do de magnésio, dissulfeto de molibdênio, pó de ardósia,sais de zinco, zeólitas, sulfato de cálcio, sais de bário,terra diatomácea, mica, volastonita, xisto expandido, argilaexpandida, ardósia expandida, púmice, fibras de vidro de pe-daço redondo, vidro escamado, nano-particulas (tal como na-no-argilas, nano-talcos, e nano-TiC>2) , e/ou materiais fina-mente divididos que reagem com hidróxido de cálcio e álcalispara formar compostos que possuem propriedades cimenticiastal como cinza volante, escória de carvão, e silica. O ter-mo "fibra natural" quando empregado em conjunto com a pre-sente invenção se refere às fibras de planta extraida dequalquer parte de uma planta, incluindo, porém não limitadoao tronco, sementes, folhas, raizes, ou floema. Os exemplosde fibras naturais adequadas para uso como o material de fi-bra de reforço incluem algodão, juta, bambu, rami, bagaço,cânhamo, fibra de coco, linho, kenaf, sisal, fibra do linho,henequén, e combinações destes.

A presença de pelo menos um agente de acoplamentona formulação pode também fornecer atributos desejáveis adi-cionados. Por exemplo, a presença de um agente de acopla-mento ajuda a ligar as porções orgânicas (resina polimérica)e inorgânicas (fibras de vidro) da composição. Em particu-lar, a adição de um agente de acoplamento à composição au-menta a força de ligação entre as fibras de vidro úmidas e opolímero. Os agentes de acoplamento de silano são preferi-dos devido à sua capacidade de distribuir rapidamente na á-gua. Os exemplos de agentes de acoplamento de silano quepodem ser empregados na presente composição de engomadurapodem ser caracterizados pelos grupos funcionais amino, epó-xi, vinila, metacrilóxi, ureido, e isocianato. Em modalida-des preferidas, os agentes de acoplamento de silano incluemsilanos que contêm um ou mais átomos de nitrogênio que têmum ou mais grupos funcionais tal como amina (primária, se-cundária, terciária, e quaternária), amino, imino, amido,imido, ureido, ou isocianato. Os agentes de acoplamento desilano adequados incluem, porém não estão limitados a, ami-nossilanos, ésteres de silano, silanos de vinila, silanos demetacrilóxi, silanos de epóxi, silanos de enxofre, silanosde ureido, e silanos de isocianato. Quando os agentes deacoplamento de silano são empregados, uma quantidade pequenade um ácido orgânico (tal como ácido acético, ácido fórmico,ácido sucinico, e/ou ácido citrico) podem ser adicionadospara regular o pH da composição, preferivelmente para um pHde cerca de 4 a cerca de 5,5. O ácido acético é o ácido or-gânico mais preferido para uso na composição inventiva.

Os exemplos não limitantes específicos de agentesde acoplamento de silano para uso na composição inventivaincluem Y-aminoProPÍltrietoxissilano (A-1100), n-trimetóxi-silil-propil-etileno-diamina (A-1120), e y-glicidoxipropiltrimetoxissilano (A-187). Outros exemplosnão limitantes de agentes de acoplamento de silano adequadossão apresentados na Tabela 1. Todos os agentes de acopla-mento identificados acima e na Tabela 1 estão comercialmentedisponíveis de GE Silicones.TABELA 1

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Preferivelmente, o agente de acoplamento de silanoé um aminossilano ou um diaminossilano. 0 agente de acopla-mento pode estar presente na composição em uma quantidade decerca de 0% a cerca de 5,0% em peso dos sólidos ativos nacomposição, preferivelmente de cerca de 0,1% a cerca de 1,0%em peso dos sólidos ativos.

Um acelerador pode ser adicionado à composição pa-ra aumentar a taxa na qual o gesso endurece ou fixa. Um a-celerador preferido é sulfato de aluminio. Entretanto,qualquer acelerador adequado identificável por alguém versa-do na técnica pode ser empregado, tal como, por exemplo,sulfato de potássio, terra alba, hexafluorossilicato de só-dio, cloreto de sódio, fluoreto de sódio, sulfato de sódio,sulfato de magnésio, e cloreto de magnésio. O aceleradorpode estar presente na composição em uma quantidade até cer-ca de 1,0% em peso dos sólidos ativos na composição. Deveser apreciado que a soma ou quantidade de acelerador adicio-nado à composição pode dramaticamente afetar como rapidamen-te o gesso endurece. Por exemplo, uma grande quantidade deacelerador adicionado à composição fará com que gesso fixemais rapidamente do que se uma quantidade menor de acelera-dor fosse adicionada à composição. Em outras palavras, umaquantidade maior de acelerador aumentará mais rapidamente avelocidade na qual o gesso endurece comparado a uma quanti-dade menor de acelerador adicionado.

Além disso, um endurecedor ou agente de endureci-mento tal como sulfato de amônio ou cloreto de amônio podemser adicionados à composição para aumentar tanto a taxa dereticulação quanto a densidade de reticulação. 0 endurece-dor pode estar presente na composição em uma quantidade atécerca de 1,0% em peso dos sólidos ativos na composição.

Os aditivos adicionais tal como dispersantes, a-gentes de antiespumantes, modificadores de viscosidade, e/ououtros agentes de processamento podem ser adicionados à com-posição dependendo do uso e/ou processo desejado do produtode compósito final.

Para criar uma mistura formada da composição in-ventiva que pode ser utilizada para formar uma parte do com-pósito final, os componentes secos da composição, tal como,por exemplo, melaniina-formaldeido, gesso, e carga (perlita)são misturados a seco em um recipiente para formar uma mis-tura seca. Os componentes úmidos da composição, tal como umpouco de água, o polimero de emulsão, e agente(s) de acopla-mento, são agitados em um segundo recipiente até que elessejam misturados. A mistura seca é lentamente adicionada aoscomponentes úmidos no segundo recipiente com agitação atéque toda a mistura seca seja adicionada e a composição re-sultante fique bem misturada. As fibras de vidro úmidas(fibras de vidro cortadas úmidas) são adicionadas à composi-ção para formar uma lama de polimero/gesso com uma viscosi-dade elevada. As fibras de vidro úmidas podem ser combina-das com a lama de polimero/gesso com um misturador ou à mãocom uma espátula para formar uma composição que tenha umaconsistência similar àquela de papel-mache. A quantidade deágua adicionada pode variar dramaticamente com base na téc-nica industrial a ser empregada e com base nas propriedadesmecânicas desejadas da parte do composito final.

A composição com base em fibra de vidro descritaem detalhes acima pode ser empregada em uma ampla variedadede aplicações, tal como, porém não limitado a, moldagem a-berta, armazenagem manual, alargamento do filamento, proces-sos de extrusão, processos de pultrusão, fundição, e lâminade doutor. Em uma modalidade exemplar da invenção, um arti-go com base em gesso modificado é feito por um molde aberto,processo de armazenagem manual. Em aplicações de armazena-gem, uma camada formada da composição com base em fibra devidro úmida pode ser aplicada ou depositada sobre a metadede um molde para tomar a forma do produto desejado, tal co-mo um produto de revestimento isolante residencial, produtode revestimento isolante moldado, folhas de aparo inter-nas/externas, ladrilhos de piso, ladrilhas de teto, banhei-ras de banho, compartimentos de chuveiro, ou superfícies decozinha, tal como forrações, pias, ou bacias. Após a apli-cação no molde aberto, a composição é laminada empregandolaminadores, tal como laminadores dentados. O molde podeser pelo menos parcialmente coberto com um agente de libera-ção, tal como uma cera, que permitirá que a parte seja fa-cilmente removida após o processo de cura ter sido completa-do. Além disso, o molde pode ser pré-tratado com um pré-revestimento de polimero-gesso para ajudar com a remoção fá-cil do componente ou artigo e criar um acabamento liso nasuperfície. 0 pré-revestimento é desejavelmente aplicadoapós o agente de liberação, e pode ser branco ou pigmentado.

Em um exemplo particular de uma aplicação de arma-zenagem manual, uma folha de gesso (tal como, por exemplo,um produto de revestimento isolante) é formada. Uma folhade gesso exemplar 10 formada da composição inventiva é ilus-trada na FIG. 1. Pode ser visto nas FIGs. 1-2 que as fibrasde vidro cortadas 15 são distribuídas substancialmente uni-formemente por toda a folha de gesso 10. Como empregado a-qui, o termo "substancialmente uniformemente distribuído" épretendido indicar que as fibras de vidro cortadas são dis-tribuídas uniformemente ou quase uniformemente distribuídaspor toda a folha de gesso 10. A folha de gesso 10 pode serformada substancialmente reta (como mostrado na FIG. 1), oupode ser formada para ter uma forma desejada. Por exemplo,um molde curvado pode ser empregado para produzir uma folhade gesso curvada 10 tal como é descrito na FIG. 2. Emboranão ilustrado, deve ser apreciado que a folha de gesso 10possa incluir uma superfície padronizada, tal como um pó demadeira ou outra superfície esteticamente agradável, parafornecer estéticas aumentadas, como em um produto de reves-timento isolante, em pranchas de convés cercadas, ou em ummaterial de cerca. A composição de gesso com base em fibraúmida inventiva permite a folha 10 facilmente captar um de-sígnio ou padrão. A superfície da folha de gesso 10 podetambém, ou alternativamente, ser fornecida com um revesti-mento pós-fabricação (tal como uma pintura, mancha, ou sela-dor protetor) para aumentar as estéticas ou resistência àação das intempéries da folha 10. A folha de gesso 10 é ex-tremamente resistente à água devido à resina de polimero nacomposição inventiva.

Em outra aplicação da invenção como descrito nasFIGs. 4 e 5, as folhas de parede de gesso finas podem serformadas. Como ilustrado na FIG. 4, uma folha de parede degesso fina de uma dobra 4 0 pode ser formada de uma camada defibra de vidro úmida 45 em sanduíche entre duas folhas degesso modificadas 50. As folhas de gesso modificadas 50 sãoformadas da lama de polimero/gesso descrita em detalhes aci-ma. Deve ser observado que a lama de polimero/gesso nãocontém as fibras de vidro úmidas. A camada de fibra de vi-dro úmida 45 contém as fibras de vidro úmidas e pode estarna forma de um enchimento formado úmido que inclui fibras defilamento cortadas empregadas úmidas (WUCS). Os enchimentospreferidos para uso como a camada de vidro 45 incluem os en-chimentos de telha com base em WUCS disponíveis de OwensCorning (Toledo, Ohio, U.S.A.) com pesos entre cerca de 0,5e cerca de 5,0 lb/100 sq. ft, preferivelmente entre cerca de1,5 e cerca de 2,5 lb/100 sq. ft, mais preferivelmente menosdo que cerca de 2 lb/100 sq. ft, e pref erivelmente entrecerca de 1,75 lb/100 sq. ft e cerca de 1,95 lb/100 sq. ft.Na formação da folha de parede de gesso de multi-dobra oumulticamada fina 60 ilustrada na FIG. 5, as camadas múlti-plas da folha de gesso modificada 50 são alternativamenteestendidas em camadas com camadas de fibra de vidro úmida 45.A folha de parede de gesso de uma dobra fina 40 ea folha de parede de gesso de multicamada (multi-dobra) fina60 podem ser empregadas como substituições para folhas degesso convencionais tal como a folha de parede de gesso con-vencional 30 descrita na FIG. 3. Em folhas de parede degesso convencionais 30, um núcleo de gesso 16 é posicionadoentre as duas camadas de revestimento 20. A camada de re-vestimento 20 pode ser selecionada de materiais que fornecempropriedades fisicas, mecânicas e/ou estéticas desejadas.

Os exemplos de materiais que podem ser empregados como cama-da de revestimento 20, podem incluir um tecido forte de fi-bra de vidro, véu, ou tecido, materiais tecidos ou não teci-dos, e papel ou outros artigos celulósicos. Os materiais derevestimento 20 contribuem vantajosamente com a flexibilida-de, resistência ao puxão de unha, e força de impacto para osmateriais que formam o núcleo de gesso 16. Além disso, omaterial de revestimento 20 pode fornecer uma superfíciebastante durável e/ou outras propriedades desejáveis tal co-mo uma superfície decorativa à folha de parede de gesso 30.

O núcleo de gesso 16 tipicamente contém gesso, opcionalmentealgumas fibras de vidro cortadas úmidas, substâncias quími-cas resistentes à água, aglutinantes, aceleradores, e cargasde baixa densidade. Entretanto, deve ser observado que aquantidade de fibras de vidro presente no núcleo de gesso 16é muito menor (até aproximadamente 0,2% em peso de fibras devidro) do que a quantidade de fibras de vidro utilizada napresente invenção (aproximadamente 1,0% a cerca de 25% empeso de fibras de vidro), e em pelo menos alguns casos, onúcleo de gesso 16 não contém nenhuma fibra de vidro.

As folhas de parede de gesso convencionais dife-rentes 30, a folha de parede de gesso de uma dobra fina 40 ea folha de parede de gesso de multi-dobra fina 60 têm vanta-gens de ser de peso leve e ter força aumentada, resistênciaao impacto aumentada, e resistência à água aumentada. Adi-cionalmente, ambas as folhas de parede de gesso de uma dobrae multi-dobra 40, 60 são mais finas do que as folhas de pa-rede de gesso convencionais, e podem obter propriedades van-tajosas similares em pesos mais baixos. Similar á folha degesso 10 descrita acima, a folha de parede de gesso de umadobra 40 e a folha de parede de gesso de multi-dobra 60 po-dem incluir uma superfície padronizada, tal como pó de ma-deira, para fornecer estéticas realçadas. A folha de paredede gesso fina 40 e a folha de parede de gesso de multi-dobra60 podem ser produzidas ou em linha (de uma maneira conti-nua) , ou fora de linha. Preferivelmente, as folhas de pare-de de gesso 40, 60 são conduzidas em linha para aumentar aeficiência industrial.

Em outra modalidade exemplar da presente invenção(não ilustrado), a composição com base em vidro úmido inven-tiva é empregada em um processo enrolamento de filamento.Em tal aplicação, uma mecha continua úmida é imersa em umbanho da lama de polimero/gesso descrita em detalhes acima.

Deve ser apreciado que uma mecha continua seca possa ser em-pregada alternativamente; entretanto, uma mecha continua ú-mida é preferida devido ao custo mais baixo da mecha conti-nua úmida. Após a mecha continua úmida (ou seca) ter sidoimersa no banho de lama de polimero/gesso e uma camada dalama de polimero/gesso ter sido depositada substancialmentea isto, a mecha continua revestida de gesso/polimero podeentão ser enrolada em um mandril. Como empregado aqui, otermo "substancialmente depositado a isto" é pretendido in-dicar que a lama de polimero/gesso é depositada tal que alama de polimero/gesso completamente cubra ou revista, a su-perfície da mecha continua ou que a lama de polimero/gessoquase cubra ou revista, a superfície da mecha continua. 0mandril pode ser qualquer mandril convencional tal como ummandril reutilizável, um mandril desmontável, um mandril in-tegrante, ou um mandril sacrif icatório. Uma vez a mechacontinua revestida foi colocada sobre o mandril, o mandril édesejavelmente colocado em uma área (área de armazenamento)de forma que a reação de reticulação possa ocorrer lentamen-te com o passar do tempo em condições atmosféricas. É pos-sível aquecer o mandril a uma temperatura moderada (tal comodescrito acima) para aumentar a velocidade da reação de re-ticulação. Uma vez que o composito é curado (reticulado), omandril pode ser removido. As partes do composito tal comoum tubo a serem empregadas como um invólucro externo isolan-te ou como um tubo elétrico no qual os fios elétricos inter-nos podem ser razoavelmente bem protegidos, podem ser forma-dos utilizando-se a composição com base em fibra de vidroúmida da presente invenção no processo de enrolamento de fi-lamento descrito acima. Tais partes de composito têm resis-tência ao fogo melhorada sobre os tubos enroláveis de fila-mento convencional.Uma vantagem da composição de fibra de vidro úmidada presente invenção é que o produto de compósito é resis-tente ao fogo Classe A. Não somente a presença de fibras devidro presente no gesso porém o próprio gesso fornecem re-sistência ao fogo ao produto de compósito. Esta avaliação dofogo de Classe A significa que um produto de compósito for-mado da composição de fibra de vidro úmida inventiva não su-portará a expansão ou propagação de chamas.

Além disso, a formulação de fibra de vidro úmidada presente invenção concede propriedades fisicas melhora-das, tal como força melhorada, dureza, e resistência ao im-pacto melhorada, ao produto de compósito acabado.

A presente invenção também é vantajosa pelo fatode que as fibras de WUCS completamente dispersam na composi-ção. Esta dispersão aumentada das fibras de vidro úmidascausa uma estrutura mais homogênea com forças mecânicas re-alçadas e menos defeitos visuais. As fibras de vidro úmidasutilizadas na composição inventiva também são reforços debaixo custo, especialmente quando comparadas com fibras se-cas convencionais, que requerem etapas de processamento ex-tras. Desse modo, o uso de uma fibra de vidro úmida (WUCSou mechas de vidro úmidas) fornece um sistema de custo maisbaixo para obter o produto final.

Além disso, as fibras de WUCS fornecem resistênciaao impacto, estabilidade dimensional, e propriedades mecâni-cas melhoradas tal como força e dureza melhoradas ao produtode compósito acabado. Além disso, com WUCS, o produto decompósito final é compatível com sistemas de fixação tal co-mo unhas, grampos, e parafusos utilizados em processos deconstrução e reduz a ocorrência de rachadura e outras falhasmecânicas.

É uma vantagem adicional da composição com base emfibra de vidro que a composição, uma vez misturada, é moldá-vel. Esta moldabilidade da composição permite a composiçãoinventiva ser formada em qualquer número de formas para for-mar compósitos para numerosos usos desejados. O produto fi-nal também pode ser pigmentado, pintado, ou manchado paratambém realçar a estética.

Também é vantajoso que a resina polimérica forneçaforça, flexibilidade, dureza, durabilidade, e resistência àágua, ao produto final. Em particular, as combinações deresina de formaldeido de melamina e produto de resina acri-lica produzem revestimentos de boa qualidade e determina boaresistência à ação das intempéries, resistência à água, eresistência quimica ao produto de composito final.

Geralmente tendo descrito esta invenção, um outroentendimento pode ser obtido em referência a certos exemplosespecíficos ilustrados abaixo os quais são fornecidos parapropósitos de ilustração somente e não é pretendido seremtodos inclusivos ou limitantes a menos que de outro modo es-pecificado.

EXEMPLOS

Exemplo 1 - Propriedades Fisicas e Mecânicas deProduto de Revestimento isolante de Composito Inventivo

Uma folha de revestimento isolante de gesso refor-çado de fibra de 12 pés, foi formada empregando a composiçãoinventiva mostrada na Tabela 2. Em particular, o gesso (ex-cesso) e uma resina (formaldeido de melamina) foram pesadose colocados em um balde. A perlita foi pesada e colocada emum balde separado. Um endurecedor (sulfato de amônio) foipesado em uma proveta pequena. A água foi pesada água em umbalde grande. Um acelerador (sulfato de aluminio), um agen-te de acoplamento de silano (Y~aminopropiltrietoxissilano(A-1100), disponivel de GE Silicones), e ácido acético foiadicionado à água nesta ordem, com agitação entre cada adi-ção. Em seguida, um polimero (emulsão poliacrilica) foi pe-sado em um balde de mistura grande, colocado sob um mistura-dor, e o misturador foi iniciado. Uma vez que o misturadorfoi ligado, o endurecedor foi adicionado ao balde de mistu-ra, seguido pela mistura de água/acelerador/silano/ácido a-cético. A mistura de gesso/resina e perlita foram adiciona-dos com colher, alternando as colheradas entre colheradas demistura de resina de gesso/polimero e colheradas de perlita.O misturador foi permitido funcionar durante 2 minutos apóstoda a mistura de gesso/polimero e perlita ter sido adicio-nada. As fibras de vidro de filamento cortadas empregadasúmidas que têm um diâmetro de 16 micron, um comprimento de2,54 centímetros, e um teor de água de cerca de 13%, foramentão adicionadas à mistura com uma espátula.

TABELA 2

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A composição foi empregada para formar um produtode revestimento isolante de 12 pés. Em particular, a compo-sição inventiva da Tabela 2 foi colocada em um molde e per-mitida curar em temperatura ambiente durante 1 dia. O pro-duto de revestimento isolante foi então desmoldado e compa-rado com vários exemplos comerciais para várias propriedadesfisicas e mecânicas.

Os dados apresentados na Tabela 3 ilustram as va-riações em densidade entre o produto de revestimento isolan-te formado da composição inventiva (folha de compósito in-ventiva na Tabela 3) e os produtos comerciais dos Exemplos1-3. Pode ser visto da Tabela 3 que o produto de revesti-mento isolante formado da composição inventiva teve o pesode folha mais baixo dos produtos comerciais testados. O pe-so de folha baixo do produto de revestimento isolante decomposito inventivo permite produto de revestimento isolanteser transportado facilmente e instalado.

TABELA 3

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(1) produto de revestimento isolante de fi-bra/cimento

(2) folha de filamento orientado de lascas de ma-deira e aglutinantes de polímero

(3) produto de revestimento isolante de fi-bra/ cimento

O teste mecânico comparativo também foi conduzidona folha de revestimento isolante inventiva, os produtos co-merciais dos Exemplos 1-3, e um produto de revestimento iso-lante de vinila (Exemplo 4). Os testes foram conduzidos deacordo com ASTM D638 (resultados apresentados na Tabela 4),ASTM D790 (resultados apresentados na Tabela 5), e ASTMD4812 e ASTM D570 (resultados apresentados na Tabela 6).

TABELA 4

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(1) produto de revestimento isolante de fi-bra/cimento

(2) folha de filamento orientada formada de lascasde madeira e aglutinantes de polimero

(3) produto de revestimento isolante de fi-bra/ cimento

(4)produto de revestimento isolante de vinila

Foi observado que a despeito de composições simi-lares, os dois produtos de fibra/cimento (Exemplos 1 e 3)tiveram desempenho muito diferente durante um teste mecâni-co. 0 Exemplo 1 teve a resistência à tração mais baixa comodeterminado por ASTM D638 (Tabela 4). Além disso, como mos-trado na Tabela 4, o Exemplo 1 demonstrou aproximadamentemetade da resistência à tração de Exemplo 3 (880 psi vs.1580 psi) . A resistência à tração do revestimento isolantede compósito inventivo ficou entre os dois produtos de fi-bra/cimento (Exemplos 1 e 3) com uma resistência à tração de1410 psi. Embora a resistência à tração do revestimentoisolante de compósito inventivo não possua a resistência àtração mais elevada dos produtos testados, a resistência àtração demonstrada (1410 psi) foi razoavelmente boa e clara-mente mostrou que o produto de revestimento isolante inven-tivo é competitivo em resistência à tração com os outrosprodutos de revestimento isolante testados. Nos produtos derevestimento isolante, a resistência à tração é uma conside-ração secundária na determinação da qualidade do produto,como revestimento isolante é raramente alongado ou mantidoem tensão e desse modo não tem uma necessidade de uma resis-tência à tração elevada.

A mesma tendência que foi notada com respeito aoteste de resistência à tração, foi observada durante o testede módulo elástico. Em particular, o Exemplo 1 demonstrou ovalor mais baixo ou menos dureza dos quatro revestimento i-solantes de prancha a 1110 ksi, seguiu pelo revestimento i-solante de compósito inventivo a 1750 ksi e Exemplo 3 a 1870ksi. O Exemplo 2 demonstrou a resistência à tração mais e-levada e o módulo elástico mais baixo nestas avaliações. Noteste de módulo elástico (dureza), o único produto testadoque teve um kPa mais elevado do que o revestimento isolantede compósito inventivo foi Exemplo 3, um produto com base emfibra/cimento. Entretanto, diferente do revestimento iso-lante de compósito inventivo, os produtos de revestimentoisolante de fibra/cimento são muito mais pesados, os tornan-do mais dificeis de transportar e instalar, e são mais frá-geis, o que os tornam mais fáceis de quebrar. Por outro la-do, o produto de revestimento isolante de compósito inventi-vo é de peso leve e fácil tanto para instalar quanto trans-portar. Portanto, os resultados apresentados na Tabela 4demonstram que o produto de revestimento isolante de compó-sito inventivo é similar em força mecânica aos produtos atu-almente comercialmente disponíveis e pelo menos seria comer-cialmente competitivo com eles.

TABELA 5

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(1) produto de revestimento isolante de fi-bra/ cimento

(2) folha de filamento orientada formada de lascasde madeira e aglutinantes de polímero

(3)produto de revestimento isolante de fi-bra/ cimento

(4)produto de revestimento isolante de vinilaComo mostrado na Tabela 5, os produtos de revesti-mento isolante de fibra/cimento (Exemplos 1 e 3) demonstra-ram a força flexural mais baixa. O Exemplo 2, a folha defilamento orientado formada de pó de madeira e aglutinantesde polímero, demonstrou a força flexural mais alta, com orevestimento isolante de compósito inventivo incluindo-se nomeio. No teste de força flexural, o único produto testadoque teve uma força flexural mais elevada do que o revesti-mento isolante de compósito inventivo foi o Exemplo 2, umproduto com base em madeira. Entretanto, os produtos combase em madeira têm várias desvantagens, incluindo apodreci-mento, mofo, térmita ou outra infestação de bicho, e elesnão são resistentes ao fogo. Na realidade, um produto de re-vestimento isolante com base em madeira propagaria a expan-são de fogo. Por outro lado, o produto de revestimento iso-lante inventivo é resistente ao fogo, não espalha o fogo, enão está sujeito a infestação de animal ou inseto ou cresci-mento de mofo devido ao fato de não haver nenhuma madeira nacomposição de revestimento isolante inventiva.

TABELA 6

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(1) produto de revestimento isolante de fi-bra/ cimento

(2) folha de filamento orientada formada de lascasde madeira e aglutinantes de polimero

(3) produto de revestimento isolante de fi-bra/cimento

(4) produto de revestimento isolante de vinilaComo mostrado na Tabela 6, o produto de revesti-mento isolante de compósito inventivo demonstrou a maior re-sistência ao impacto e menos absorção de água no teste deASTM D4812 e D570, respectivamente. Os exemplos 1 e 3 (osprodutos de revestimento isolante de fibra/cimento) exibirama resistência ao impacto de Izod mais baixa, com valores a-baixo de 1 ft-lb. Em termos de absorção de água, o produtode revestimento isolante de compósito inventivo experimentouum ganho de peso de menos do que 1% após um embebimento deágua de 24-h. Em contraste, os Exemplos 2 e 3 absorveram a-proximadamente 20% e o Exemplo 1 absorveu aproximadamente40%. A resistência ao impacto elevada e baixa absorção deágua demonstram que o produto de revestimento isolante decompósito inventivo tem resistência superior aos impactostal como de granizo, escombros em queda livre (tal como égerado de furacões), e resistência à água superior que gran-demente beneficiaria os consumidores em uma planicie de i-nundação ou em uma área geográfica propensa ao furacão.

Além do teste de impacto de Izod, o teste de im-pacto de Gardner foi realizado durante o Exemplo 1 (um pro-duto de revestimento isolante de fibra/cimento) , Exemplo 2(um produto de revestimento isolante de vinila), e o produtode revestimento isolante de compósito inventivo (FIG. 6). Umpeso de 4-lb foi empregado para impactar os produtos de re-vestimento isolante. O primeiro impacto foi realizado em38,1 cm (60 em-lb), e os impactos subseqüentes foram reali-zados em incrementos de 8 in-lb (5,08 centímetros). Deveriaser observado que este teste, como descrito em ASTM D4226, éespecifico para vinila. Portanto, ele conta com a inspeçãovisual para determinar se ou não a falha ocorreu. A falhadeve então ser classificada como frágil (buraco perfurado,despedaçado, ou quebrado/rachado com ângulo de 0o na ponta)ou dúctil (cisalhar/fenda com ângulo não zero na ponta).Porque o sistema de polimero-gesso inventivo não falha damesma maneira como vinila, a falha de uma maneira convencio-nal foi um pouco dificil de determinar. Como um resultado,em vez de um sistema ultrapassado/sem êxito ou sistema dú-til/frágil, foi observado quando a denteação, rachadura, ex-posição do substrato e perfuração ocorreu. Os resultadossão resumidos na FIG. 6.

Os dados descritos na FIG. 6 são de acordo com osresultados do teste de impacto de Izod mostrado acima na Ta-bela 6. Como mostrado na FIG. 6, o produto de revestimentoisolante de fibra/cimento demonstrou menos resistência aoimpacto, mostrando denteação em somente 20 in-lb. O Exemplo2 mostrou denteação em cerca de 40 in-lb, rachadura logo emseguida, e uma "perfuração" completa em um impacto aproxima-do de 85 in-lb. O Exemplo 1 foi "perfurado" em cerca de 90in-lb. O produto de revestimento isolante de compósito in-ventivo mostrou resistência ao impacto significante alémdestes valores. Embora denteado em cerca de 50 in-lb e ra-chado em aproximadamente 70 in-lb, o produto de revestimentoisolante de compósito inventivo permaneceu intacto depois deum impacto aproximado de 120 in-lb. Deve ser apreciado queembora a força flexural seja uma propriedade importante tan-to na manipulação quanto na instalação do revestimento iso-lante, a resistência ao impacto é um fator importante na du-rabilidade do material de revestimento isolante, tal comopara a resistência ao impacto de bolas de beisebol perdidasou bolas de golfe, granizo, e/ou outro escombros.

Os dados apresentados nas Tabelas 1-6 e na FIG. 6mostram que o produto de revestimento isolante inventivo de-sempenha bem como, e em alguns casos, melhor do que os pro-dutos comerciais testados. Como mostrado acima, o produtode revestimento isolante inventivo possuiu a resistência àágua mais elevada e resistência ao impacto mais elevada.Estes são dois fatores principais determinando a qualidadede produtos de revestimento isolante, porque um consumidorse interessaria por resistência à ação das intempéries (re-sistência à água) e resistência ao impacto (tal como impactode granizo, beisebol, etc.). Além disso, o revestimento i-solante de compósito inventivo desempenhou mais do que ade-quadamente no teste mecânico, que é um fator secundário nadeterminação da viabilidade comercial do produto de revesti-mento isolante.

Exemplo 2 - Teste de Fogo do Produto de Revesti-mento isolante de Compósito Inventivo

O teste adicional para resistência ao fogo foiconduzido em produtos de revestimento isolante formados dacomposição inventiva na Tabela 2 utilizando ASTM E84 (Métodode Teste Padrão para Características de Queima de Superfíciede Materiais de Construção). De acordo com os procedimentosde teste padrão ASTM E84, o teste foi conduzido em um túnelde aproximadamente 2 ft de largura por 24 ft de comprimento.O túnel conteve dois queimadores de gás em uma extremidadeque direcionou uma chama sobre a superfície do produto derevestimento isolante que é testado sob um fluxo de ar con-trolado. O revestimento isolante de compósito inventivo,produtos de revestimento isolante comerciais, e cedro foramcortados a 59,69 centímetros em comprimento e postos no tú-nel como se eles estivessem sendo instalados, com uma sobre-posição aproximada de 2,54 centímetros. A distância que aschamas percorreram e a taxa na qual a frente da chama avan-çou durante uma exposição de dez minutos foi empregada paracalcular o indice de propagação da chama. 0 indice desen-volvido pela fumaça foi determinado empregando um sistema defotômetro montado na extremidade do túnel para monitorar asmudanças na atenuação de luz de incidente devido à passagemde fumaça, particulado, e outro efluente.

O indice para cada material foi determinado compa-rando-se seu desempenho com aquele da folha de fibra/cimentoe pavimentação de carvalho vermelho de grau seleto, que foiarbitrariamente estabelecido como 0 e 100, respectivamente.

Os materiais com um indice de expansão de chama de 0-25 fo-ram considerados Classe I ou A. Os materiais de Classe II(B) tiveram um indice entre 26 e 75, e os materiais de Clas-se III (C) tiveram um indice de 76 ou mais. Como os produ-tos de revestimento isolante de fibra/cimento, o produto.derevestimento isolante de compósito inventivo demonstrou umaavaliação de fogo de Classe I (A). Os resultados dos testessão apresentados na Tabela 7.

TABELA 7 - ASTM E8 4

<table>table see original document page 44</column></row><table><table>table see original document page 45</column></row><table>

(1) produto de revestimento isolante de fi-bra/cimento

(2) folha de filamento orientada formada de lascasde madeira e aglutinantes de polímero

(3) produto de revestimento isolante de fi-bra/cimento

(4)produto de revestimento isolante de vinilaExemplo 3 - Painéis de Gesso de Polímero Reforçadode Enchimento

Os painéis de gesso de polímero reforçado de en-chimento foram preparados primeiro formando-se uma lama depolimero/gesso formada de a-gesso, uma emulsão de látex po-liacrilico, um agente de acoplamento de silano, melamina-formaldeido, e um acelerador (sulfato de amônio) de acordocom o percentual em peso apresentado na Tabela 8. Os compo-nentes secos (a-gesso, formaldeido de melamina, e sulfato deamônio) foram misturados secos em um recipiente. Os compo-nentes úmidos (a emulsão de látex poliacrilico e agente deacoplamento de silano) foram misturados em um recipiente demistura. Os componentes secos foram adicionados gradualmen-te ao recipiente de mistura até que os componentes ficassemcompletamente misturados. A lama de polimero/gesso resul-tante foi empregada para fabricar painéis reforçados de fi-bra de 12" x 12" que incluíram entre 1 a 5 camadas do enchi-mento de telha de 1,95 lb./ft2 de Owens Corning. As propri-edades fisicas dos vários painéis são mostradas na Tabela 9.

TABELA 8

<table>table see original document page 46</column></row><table><table>table see original document page 47</column></row><table> Os painéis de polímero reforçado de enchimento in-ventivos de duas dobras e três dobras foram testados quantoàs várias propriedades mecânicas, incluindo resistência àtração (ASTM D638), módulo de tensão (ASTM D638), e força deimpacto de Izod (não denteado) (ASTM D4812). Estes painéisde polímero reforçado de enchimento de vidro de duas e três-dobras também foram testados quanto à absorção de água quesegue os procedimentos apresentados em ASTM D570. Os resul-tados do teste mecânico são apresentados na Tabela 10.

TABELA 10

<table>table see original document page 47</column></row><table><table>table see original document page 48</column></row><table>

Pode ser concluído da Tabela 10 que os painéis depolímero reforçado de vidro de duas e três dobras possuíramuma resistência à tração muito maior do que a parede de ges-so convencional testada. Além disso, o reforço de vidro nospainéis inventivos causou um aumento vasto nas forças de im-pacto dos painéis inventivos sobre a parede de gesso conven-cional testada. Além disso, quando a quantidade de dobrasdos enchimentos de vidro aumentou de duas para três dobras,as resistências à tração aumentaram substancialmente. Acre-dita-se que quanto mais enchimentos de vidro são adicionadosaos painéis de polímero reforçados de vidro de um modo es-tendido em camadas, a resistência ao impacto do painel in-ventivo continuará a aumentar. Adicionalmente, pode servisto da Tabela 10 que ambos os painéis de polímero reforça-do de vidro de duas- e três-dobras absorveram significante-mente menos água do que a parede de gesso convencional. Es-ta diminuição na absorção de água é significante pelo fatode que os painéis de polímero inventivos podem ser emprega-dos em áreas propensas a receber muita água, tal como em umaplanície de inundação ou uma zona de furacão sem arruinar opainel. Além disso, deve ser notado que ambos os painéis depolímero reforçado de vidro de duas- e três-dobras forammais finos do que a parede de gesso convencional. Uma van-tagem fornecida pela fineza do painel inventivo é que maisproduto pode ser transportado de uma vez, desse modo econo-mizando em custos de transporte. Assim, pode ser concluídoda Tabela 10 que os painéis de polímero reforçado de vidroinventivo aumentaram a força de impacto, melhoraram a resis-tência à tração, e diminuíram a absorção de água em produtosque são mais finos do que a parede de gesso convencional.

A descrição precedente das modalidades especificasentão completamente revelará a natureza geral da invençãoque outros podem, aplicando-se o conhecimento dentro da ca-pacidade da técnica (incluindo os teores das referências ci-tadas aqui), facilmente modificar e/ou adaptar quanto às vá-rias aplicações tais modalidades especificas, sem experimen-tação imprópria, sem afastar-se do conceito geral da presen-te invenção. Portanto, tais adaptações e modificações sãopretendidas estarem dentro do significado e faixa de equiva-lentes das modalidades descritas, com base no ensino e ori-entação apresentados aqui. Deve ser entendido que a fraseo-logia ou terminologia nesta é com a finalidade de descriçãoe não de limitação, tal que a terminologia ou fraseologia dapresente especificação sejam interpretados pelo técnico ver-sado, levando em conta os ensinamentos e as orientações a-presentados aqui, em combinação com o conhecimento de alguémde experiência ordinária na técnica.

Claims (20)

1. Composição com base em fibra úmida para formarum produto de compósito de gesso reforçado de vidro,CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:fibras de vidro úmidas selecionadas do grupo queconsiste em fibras de vidro de filamento cortadas empregadasúmidas e mechas continuas úmidas;gesso; euma ou mais resinas poliméricas dispersiveis emágua.

2. Composição com base em fibra úmida, de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que adi-cionalmente compreende pelo menos um membro selecionado dogrupo que consiste em um material de carga, pelo menos umagente de acoplamento, um ácido orgânico, um acelerador, umendurecedor e um polimero de reticulação.

3. Composição com base em fibra úmida, de acordocom a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o re-ferido polimero de reticulação é selecionado do grupo queconsiste em formaldeido de melamina e formaldeido de uréia,o referido acelerador é selecionado do grupo que consiste emsulfato de aluminio, sulfato de potássio e terra alba, e oreferido endurecedor é . selecionado do grupo que consiste emsulfato de amônio e cloreto de amônio.

4. Composição com base em fibra úmida, de acordocom a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que a re-ferida resina polimérica é selecionada do grupo que consisteem emulsões poliacrilicas, emulsões de poliéster, emulsõesde vinilacetato, emulsões de epóxi e polímeros com base emfenólicos.

5. Composição com base em fibra úmida, de .acordocom a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que a re-ferida resina polimérica é uma emulsão poliacrilica.

6. Composição com base em fibra úmida, de acordocom a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de que o re-ferido gesso é selecionado do grupo que consiste em a-gesso,(3-gesso e combinações destes.

7. Composição com base em fibra úmida, de acordocom a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as re-feridas fibras de vidro úmidas estão presentes na referidacomposição em uma quantidade de cerca de 1,0% a cerca de 25%em peso dos sólidos ativos, o referido gesso está presentena referida composição em uma quantidade de cerca de 30% a 70% em peso dos sólidos ativos, e o referido um ou mais po-límeros dispersiveis em água está presente na referida com-posição em uma quantidade de cerca de 4,0% a cerca de 40% empeso dos sólidos ativos.

8. Produto de compósito de gesso reforçado de fi-bra de vidro, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:uma composição com base em fibra úmida moldada, areferida composição com base em fibra úmida moldada tendouma forma predeterminada, a referida composição incluindo:fibras de vidro úmidas selecionadas do grupo queconsiste em fibras de vidro de filamento cortadas empregadasúmidas e mechas continuas úmidas;gesso; euma ou mais resinas poliméricas dispersiveis emágua.

9. Produto de composito de gesso reforçado de fi-bra de vidro, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADOpelo fato de que a referida composição com base em fibra ú-mida adicionalmente inclui pelo menos um membro selecionadodo grupo que consiste em um material de carga, pelo menos umagente de acoplamento, um ácido orgânico, um acelerador, umendurecedor, formaldeido de melamina e formaldeido de uréia.

10. Produto de composito de gesso reforçado de fi-bra de vidro, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADOpelo fato de que a referida uma ou mais resinas poliméricasdispersiveis em água é selecionada do grupo que consiste ememulsões poliacrilicas, emulsões de poliéster, emulsões devinilacetato, emulsões de epóxi e polímeros com base em fe-nólico.

11. Produto de composito de gesso reforçado de fi-bra de vidro, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADOpelo fato de que a referida composição com base em fibra ú-mida moldada tem pelo menos um lado principal, o referidopelo menos um lado principal tendo uma superfície padronizada.

12. Produto de composito de gesso reforçado de fi-bra de vidro, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADOpelo fato de que a referida composição com base em fibra ú-mida moldada tem pelo menos um lado principal, o referidopelo menos um lado principal tem um revestimento pós-fabricação para realçar os estéticos ou resistência à açãodas intempéries da referida composição com base em fibra ú-mida moldada.

13. Produto de compósito de gesso reforçado de fi-bra de vidro, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADOpelo fato de que a referida forma predeterminada é uma formatipo folha e as referidas fibras de vidro úmidas são fibrasde vidro de filamento cortadas empregadas úmidas, onde asreferidas fibras de vidro de filamento cortadas empregadasúmidas são distribuídas substancialmente uniformemente emtoda a referida composição com base em fibra úmida moldada.

14. Material de parede de gesso reforçado de vidrofino, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:duas ou mais camadas de polimero/gesso; epelo menos uma camada de fibra de vidro úmida in-terposta entre a referida pelo menos duas ou mais camadas depolimero/gesso.

15. Material de parede de gesso reforçado de vidrofino, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelofato de que as referidas duas ou mais camadas de polime-ro/gesso incluem pelo menos um polímero dispersivel em águae o referido gesso é selecionado do grupo que consiste em oí-gesso, (3-gesso e combinações destes.

16. Material de parede de gesso reforçado de vidrofino, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelofato de que a referida pelo menos uma camada de fibra de vi-dro é um enchimento formado úmido que inclui fibras de fila-mento cortadas empregadas úmidas.

17. Material de parede de gesso reforçado de vidrofino, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelofato de que o referido enchimento formado úmido tem um pesodentre cerca de 0,5 e cerca de 5,0 lb/100 sq. ft.

18. Material de parede de gesso reforçado de vidrofino, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelofato de que a referida camada de polimero/gesso adicional-mente compreende pelo menos um membro selecionado do grupoque consiste em um material de carga, pelo menos um agentede acoplamento, um ácido orgânico, um acelerador, um endure-cedor, formaldeido de melamina e formaldeido de uréia.

19. Material de parede de gesso reforçado de vidrofino, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelofato de que o referido material de parede de gesso tem pelomenos um lado principal, o referido pelo menos um lado prin-cipal tendo uma superfície padronizada.

20. Material de parede de gesso reforçado de vidrofino, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelofato de que o referido material de parede de gesso é resis-tente ao fogo e água.