BRPI0621117A2

BRPI0621117A2 - polpa, material de filtro, material de selagem de fluidos, tixotropo, material de concreto ou de construção e processos para a fabricação de uma polpa de poliareneazol e termoplástica fibrilada

Info

Publication number: BRPI0621117A2
Application number: BRPI0621117-8A
Authority: BR
Inventors: Achim Amma; Stephen D Maloney; Mikhail R Levit
Original assignee: Du Pont
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2011-11-29
Also published as: KR20080083163A; HK1128313A1; US7744724B2; KR101368026B1; EP1969180B1; CN101341296B; US20100193144A1; US20070144695A1; WO2007075578A2; CA2629754A1; WO2007075578A3; CN101341296A; DE602006017437D1; JP5221378B2; EP1969180A2; US8444816B2; CA2629754C; JP2009521618A

Abstract

POLPA, MATERIAL DE FILTRO, MATERIAL DE SELAGEM DE FLUIDOS, TIXOTROPO, MATERIAL DE CONCRETO OU DE CONSTRUçãO E PROCESSOS PARA A FABRICAçãO DE UMA POLPA DE POLIARENEAZOL E TERMOPLáSTICA FIBRILADA. A presente invenção se refere a uma polpa termoplástica e de poliareneazol para a utilização como um material de reforço nos produtos incluindo, por exemplo, os materiais de selagem de fluidos como um auxiliar do processamento incluindo seu uso como um tixotropo e como um material de filtro. A polpa compreende: (a) estruturas fibrosas de fibras termoplásticas com formato irregular, (b) estruturas fibrosas de poliareneazol com formato irregular, e (c) água, em que as fibrilas e/ou hastes de fibras termoplásticas são substancialmente entrelaçadas com as fibrilas e/ou hastes de poliareneazol. A presente invenção ainda se refere aos processos para a fabricação de tal polpa termoplástica e de poliareneazol.

Description

"POLPA, MATERIAL DE FILTRO, MATERIAL DE SELAGEM DE FLUIDOS, TIXOTROPO, MATERIAL DE CONCRETO OU DE CONSTRUÇÃO E PROCESSOS PARA A FABRICAÇÃO DE UMA POLPA DE POLIARENEAZOL E TERMOPLÁSTICA FIBRILADA"

Campo da Invenção

A presente invenção se refere a uma polpa termoplástica e de poliareneazol para a utilização como um material de reforço em produtos incluindo, por exemplo, os materiais de selagem de fluidos, como um auxiliar do processamento incluindo seu uso como um tixotropo e como um material de filtro. A presente invenção ainda se refere aos processos para a fabricação de tal polpa.

Antecedentes da Invenção

Os materiais de reforço fibrosos e não fibrosos foram utilizados por muitos anos nos produtos de fricção, produtos de selagem e outros produtos plásticos ou de borracha. Tipicamente, tais materiais de reforço devem exibir alta resistência ao desgaste e ao calor.

As fibras de amianto foram historicamente utilizadas como materiais de reforço, mas devido aos seus riscos à saúde, foram realizadas ou propostas substituições. Entretanto, muitas destas substituições não desempenham tão bem quanto o amianto de uma forma ou de outra.

A divulgação da pesquisa 74-75, publicada em fevereiro de 1980, descreve a fabricação de polpa fabricada a partir de fibras de para-aramida da marca Kevlar® fibrilada de comprimentos variáveis e a utilização de tal polpa como um material de reforço em diversas aplicações. Esta publicação descreve que a polpa fabricada a partir das fibras de para-aramida da marca Kevlar® podem ser utilizadas em produtos de folhas sozinhos ou em combinação com as fibras de outros materiais, tal como a meta-aramida de marca Nomex®, polpa de madeira, algodão e outras celuloses naturais, raiom, poliéster, poliolefina, náilon, politetrafluoroetileno, amianto e outros minerais, fibras de vidro e outras cerâmicas, aço e outros materiais e carbono. A publicação também descreve a utilização de polpa da fibra de para-aramida da marca Kevlar® sozinha ou com fibras descontínuas curtas de para-aramida da marca Kevlar®, nos materiais de fricção para substituir uma fração do volume do amianto, com o restante do volume de amianto sendo substituído pelas cargas ou outras fibras.

O pedido de patente US 2003/0022961 (de Kusaka et al.) descreve materiais de fricção fabricados a partir de um modificador de fricção, um ligante e um reforço fibroso fabricado a partir de uma mistura de (a) polpa de aramida seca e (b) polpa de aramida úmida, polpa de madeira ou polpa acrílica. A polpa de aramida seca é definida como uma polpa de aramida obtida pelo "método de fibrilação a seco". O método de fibrilação a seco é a moagem a seco das fibras de aramida entre um cortador giratório e um filtro para preparar a polpa. A polpa de aramida úmida é definida como uma polpa de aramida obtida pelo "método de fibrilação a úmido". O método de fibrilação a úmido é a moagem das fibras de aramida curtas em água entre dois discos giratórios para formar as fibras fibriladas e, então, desidratar as fibras fibriladas, isto é, a polpa. Kusaka et al., ainda descreve um método de mistura de fibras fibriladas ao primeiro misturar os múltiplos tipos fibras orgânicas que fibrilam em uma proporção definida e, então, fibrilando a mistura para produzir a polpa.

O polímero de polipiridobisimidazol é um polímero em haste rígida. A fibra fabricada a partir deste polímero (tal como a composição polimérica a qual é referida como PIPD e é conhecida como o polímero utilizado na fabricação de fibra M5®) é conhecida como sendo útil no corte e na resistência à chama de equipamentos protetores. As fibras de polímero de haste rígida possuindo ligações de hidrogênio fortes entre as cadeias poliméricas, por exemplo, os polipiridobisimidazóis, foram descritos na patente US 5.674.969 de Sikkema et al. Um exemplo de um polipiridobisimidazol é o poliíl^^.S-dihidróxOfenileno^.e-pirido^.S-diõ.e-d^isimidazol), que pode ser preparado pela polimerização por condensação da tetraaminopiridina e do ácido 2,5-diidroxitereftálico em ácido polifosfórico. Sikkema descreve que a polpa pode ser fabricada a partir destas fibras. Sikkema também descreve que na fabricação de um ou mais objetos uni ou bidimensionais, tais como fibras, filmes, fitas e similares, é desejável que os polipiridobisimidazóis possuam um elevado peso molecular correspondente a uma viscosidade relativa ("Vrel" ou "hrel") de pelo menos cerca de 3,5, de preferência, pelo menos cerca de 5 e, de maior preferência, igual ou mais a cerca de 10, quando medido em uma concentração polimérica de 0,25 g/dL em ácido metano sulfônico a 25° C. Sikkema também descreve que os bons resultados de fiação da fibra são obtidos com o poli[piridobisimidazol-2,6-diil(2,5-diidróxi-p-fenileno)] possuindo viscosidades relativas superiores a cerca de 12 e estas viscosidades relativas de mais de 50 (correspondendo às viscosidades inerentes superiores a cerca de 15,6 dl_/g) podem ser obtidas.

Há uma necessidade contínua de fornecer polpas alternativas que desempenhem bem nos produtos e que sejam de baixo custo. Apesar das numerosas descrições propondo materiais de reforço alternativos de custo mais baixo, muitos destes produtos propostos não desempenham adequadamente na utilização, custam significativamente mais do que os produtos comerciais atuais ou possuem outros atributos negativos. Como tal, permanece uma necessidade por materiais de reforço que exibem alta resistência ao desgaste e ao calor que é comparável ou menos caro do que outros materiais de reforço disponíveis comercialmente.

Descrição Resumida da Invenção

Uma realização da presente invenção se refere a uma polpa para uso como material de reforço ou processamento, que compreende: (a) estruturas fibrosas termoplásticas fibriladas com formato irregular; em que as estruturas sendo que representam de 60 a 97% em peso dos sólidos totais;

(b) estruturas fibrosas de poliareneazol fi briladas com formato irregular; em que as estruturas representam de 3 a 40% em peso dos sólidos totais; e

(c) água,

em que as estruturas fibrosas de poliareneazol e termoplásticas possuem dimensão máxima média de não mais de 5 mm, um comprimento da média ponderada do comprimento de não mais de 1,3 mm, e hastes e fibrilas em que as fibrilas e/ou hastes termoplásticas estão substancialmente entrelaçadas com as fibrilas e/ou hastes de poliareneazol.

Outra realização da presente invenção é um processo para a fabricação de uma polpa termoplástica e de poliareneazol para a utilização como material de reforço que compreende:

(a) combinar os ingredientes da polpa que incluem: (1) fibra termoplástica que é capaz de ser fibrilada e possui um comprimento médio de não mais de 10 cm e representa de 60 a 97% em peso de sólidos totais nos ingredientes;

(2) fibra de poliareneazol de haste rígida que possui um comprimento médio de não mais de 10 cm e representa de 3 a 40% em peso de sólidos totais nos ingredientes; e

(3) água, que representa de 95 a 99% em peso do total dos ingredientes;

(b) misturar os ingredientes em uma calda substancialmente uniforme;

(c) co-refinar a calda ao simultaneamente:

(1) fibrilar, cortar e triturar a fibra termoplástica fibrilada e a fibra de poliareneazol em estruturas fibrosas fibriladas com formato irregular com hastes e fibrilas; e

(2) dispersar todos os sólidos, tal que a calda refinada esteja substancialmente uniforme; e

(d) remover água da calda refinada, produzindo, desta maneira, polpa de poliareneazol e termoplástica fibrilada com estruturas fibrosas de poliareneazol e termoplásticas fibriladas que possui uma dimensão máxima média de não mais de 5 mm, um comprimento da média ponderada do comprimento de não mais de 1,3 mm, e as hastes e/ou fibrilas termoplásticas fibriladas são substancialmente entrelaçadas com as hastes e/ou fibrilas de poliareneazol.

A presente invenção ainda se refere a um processo da presente invenção para a fabricação de uma polpa de poliareneazol e termoplástica fibrilada para uso como material de reforço e processamento, que compreende:

(a) combinar os ingredientes que incluem água e primeira fibra do grupo que consiste em:

(1) fibra termoplástica que é capaz de ser fibrilada e representa de 60 a 97% em peso dos sólidos totais na polpa; e

(2) fibra de poliareneazol de haste rígida que representa de 3 a 40% em peso dos sólidos totais na polpa;

(b) misturar os ingredientes até suspensão substancialmente uniforme;

(c) refinar a suspensão em um refinador em disco cortando, desta forma, a fibra para possuir um comprimento médio de não mais de 10 cm e fibrilando e triturando pelo menos algumas das fibras em estruturas fibrosas fibriladas de formato irregular;

(d) combinar ingredientes que incluem a suspensão refinada, a segunda fibra do grupo de (a) (1 e 2) que possui um comprimento médio de não mais de 10 cm, e água, caso necessário, para aumentar a concentração de água a 95 - 99% em peso dos ingredientes totais; (e) misturar os ingredientes, caso necessário, para formar uma calda substancialmente uniforme;

(f) co-refinar a suspensão misturada ao simultaneamente: (1) fibrilar, cortar e triturar os sólidos na suspensão, tal que toda ou substancialmente toda a fibra de poliareneazol e termoplástica é convertida em estruturas fibrosas de poliareneazol e termoplásticas fibriladas com formato irregular com hastes e fibrilas; e

(2) dispersar todos os sólidos, tal que a calda refinada seja substancialmente uniforme; e

(g) remover água da calda refinada,

produzindo, desta forma, uma polpa de poliareneazol e termoplástica com estruturas fibrosas de poliareneazol e termoplásticas fibriladas que possuem uma dimensão máxima média de não mais de 5 mm, um comprimento da média ponderada do comprimento de não mais de 1,3 mm, e as fibrilas e/ou hastes termoplásticas são substancialmente entrelaçadas com as fibrilas e/ou hastes de poliareneazol.

Em algumas realizações, a presente invenção ainda está direcionada a um material de selagem de fluidos que compreende um ligante e um material de reforço fibroso que compreende a polpa da presente invenção. Em outras realizações, a presente invenção está direcionada a um tixotropo ou a um filtro que compreende a polpa da presente invenção.

Breve Descrição das Figuras

A presente invenção pode ser compreendida mais amplamente a partir de sua seguinte descrição detalhada em conexão com as figuras em anexo descritas conforme segue.

A Figura 1 é um diagrama em bloco do equipamento para executar um processo a úmido para a fabricação da polpa "úmida" de acordo com a presente invenção. A Figura 2 é um diagrama em bloco do equipamento para executar um processo a seco para a fabricação da polpa "seca" de acordo com a presente invenção.

A Figura 3 é uma micrografia óptica digital do material de estado da técnica anterior que é fabricado quando a fibra termoplástica é refinada sem qualquer fibra de poliareneazol (PBO) estando presente.

A Figura 4 é uma micrografia óptica digital da fibrilação da fibra de PBO após o refinamento.

A Figura 5 é uma micrografia óptica digital da fibrilação da fibra de uma realização de fibra de PBO e de polipropileno após o co-refinamento.

A Figura 6 é uma micrografia óptica digital da fibrilação da fibra de uma outra realização de fibra de PBO e de polipropileno após o co-refinamento.

A Figura 7 é uma micrografia óptica digital da fibrilação ainda de outra da realização de fibra de PBO e de polipropileno após o co-refinamento.

Glossário

Antes de a presente invenção ser descrita, é útil definir certos termos no seguinte glossário que terá o mesmo significado por toda esta descrição, salvo indicações em contrário.

"Fibra" significa uma unidade da matéria relativamente flexível que possui uma elevada razão de comprimento para a largura através de sua área da seção transversal perpendicular ao seu comprimento. No presente, o termo "fibra" é utilizado intercambiavelmente com o termo "filamento" ou "extremidade". A seção transversal dos filamentos descritos no presente pode ser de qualquer formato, mas são tipicamente circulares ou em formato de grão. A fibra fiada sobre uma bobina em uma embalagem é referida como uma fibra contínua ou um filamento contínuo ou fios de filamento contínuos. A fibra pode ser cortada em comprimentos curtos denominados fibras descontínuas. A fibra pode ser cortada em comprimentos ainda menores denominados flocos. Os fios, fios multifilamentares ou estopas compreendem uma pluralidade de fibras. O fio pode ser entrelaçado e/ou trançado.

"Fibrila" significa uma pequena fibra que possui um diâmetro tão pequeno quanto uma fração de um micrômetro a poucos micrômetros e possuindo um comprimento de cerca de 10 a 100 pm. As fibrilas, em geral, se estendem do tronco principal de uma fibra grande possuindo um diâmetro de 4 a 50 pm. As fibrilas agem como ganchos ou fechos para enlaçar e capturar o material adjacente. Algumas fibras fibrilam, porém outras não fibrilam ou não fibrilam efetivamente e, para os propósitos da presente definição, tais fibras não fibrilam.

"Estruturas fibrosas fibriladas" significa partículas de material que possuem um haste e fibrilas que se estendem a partir do mesmo, em que haste é, em geral, colunar e cerca de 10 a 50 pm de diâmetro e as fibrilas são membros do tipo cabelo apenas uma fração de um micrometro de poucos micrometros de diâmetro ligados à haste e cerca de 10 a 100 pm de comprimento.

"Floco" significa comprimentos curtos de fibra, mais curtas do que a fibra descontínua. O comprimento do floco é de cerca de 0,5 a cerca de 15 mm e um diâmetro de 4 a 50 pm, de preferência, possuindo um comprimento de 1 a 12 mm e um diâmetro de 8 a 40 pm. O floco que é inferior a cerca de 1 mm não agrega significativamente à resistência do material em que ele é utilizado. O floco ou a fibra que é superior a cerca de 15 mm, freqüentemente não funciona bem porque as fibras individuais podem ser tornar entrelaçadas e não podem ser adequadamente e uniformemente distribuídas por todo o material ou calda. O floco de aramida é fabricado pelo corte das fibras de aramida sem fibrilação significativa ou sem qualquer fibrilação, tal como aquele preparado pelos processos descritos nas patentes US 3.063.966, US 3.133.138, US 3.767.756 e US 3.869.430. O comprimento médio "aritmético" significa o comprimento calculado a partir da seguinte fórmula:

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O comprimento da "média ponderada do comprimento" significa o comprimento calculado a partir da seguinte fórmula:

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O comprimento da "média ponderada do peso" significa o comprimento calculado a partir da seguinte fórmula:

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"Dimensão máxima" de um objeto significa a distância linear entre os dois pontos mais distantes entre si no objeto.

A "fibra descontínua" pode ser fabricada ao cortar os filamentos em comprimentos de não mais do que 15 cm, de preferência, de 3 a 15 cm; e de maior preferência, de 3 a 8 cm. A fibra descontínua pode ser linear (isto é, não frisada) ou frisada para possuir um friso de formato de dente de serra ao longo de seu comprimento, com qualquer freqüência de friso (ou dobra repetida). As fibras podem estar presentes na forma não revestida, revestida ou outra tratada previamente (por exemplo, estirada previamente ou tratada a quente).

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção está direcionada a polpa de fibras de poliareneazol e termoplásticas que tem utilização como material de reforço, materiais de selagem de fluidos, auxiliares de processamento e filtros e outros materiais que incorporam a polpa. A presente invenção também está direcionada aos processos para a fabricação de uma polpa de fibra de poliareneazol e termoplástica.

Primeira Realização do Processo Inventivo

Em uma primeira realização, o processo para a fabricação de uma polpa termoplástica e de poliareneazol compreende as seguintes etapas. Primeiro, os ingredientes da polpa são combinados, adicionados ou colocados em contato. Em segundo lugar, os ingredientes da polpa combinados são misturados em uma calda substancialmente uniforme. Em terceiro lugar, a calda é simultaneamente refinada ou co-refinada. Em quarto lugar, a água é removida da calda refinada.

Etapa de Combinação

Na etapa de combinação, os ingredientes da polpa são, de preferência, adicionados juntos em um recipiente. Em uma realização preferida, os ingredientes da polpa incluem (1) a fibra termoplástica, (2) a fibra de poliareneazol, (3) opcionalmente, outros aditivos, e (4) a água.

Fibra Termoplástica

A fibra termoplástica é adicionada em uma concentração de 60 a 97% em peso dos sólidos totais nos ingredientes e, de preferência, de 60 a 75% em peso dos sólidos totais nos ingredientes.

A fibra termoplástica, de preferência, possui um comprimento médio de não mais de 10 cm, de maior preferência, de 0,5 a 5 cm e, de maior preferência, de 0,6 a 2 cm. A fibra termoplástica também possui uma densidade linear de não mais de 10 dtex. Antes da combinação dos ingredientes da polpa juntos, quaisquer fibras termoplásticas na forma de filamentos contínuos podem ser cortadas em fibras mais curtas, tais como fibras descontínuas oú flocos.

Polímero de Fibra Termoplástica

Pela fibra termoplástica entende-se que estas fibras são fabricadas a partir de polímeros termoplásticos. Os polímeros termoplásticos quando aquecidos, fluem de maneira como um líquido altamente viscoso; ele pode ser solidificado pelo resfriamento e, no aquecimento, ele retorna a um estado líquido. Os polímeros apropriados para o uso na fabricação da fibra termoplástica devem ser de peso molecular formador de fibra de modo a serem moldados em fibras. Os polímeros podem incluir os homopolímeros, os copolímeros e suas misturas. Os polímeros termoplásticos típicos podem ser fabricados para fluir e solidificar de modo contrário repetidamente pelo aquecimento e resfriamento subseqüente. Os polímeros termoplásticos no estado líquido viscoso aquecido podem ser formados em fibras e outras estruturas moldadas. O polímero líquido é então, tipicamente, resfriado para solidificar as fibras e as estruturas moldadas.

Em uma realização de maior preferência, a fibra termoplástica útil na presente invenção inclui os polímeros termoplásticos com base em poliolefinas e poliésteres. As poliolefinas representativas incluem os polipropilenos, polietilenos e suas misturas, e em adição, poliolefinas de cadeia superior também podem ser utilizadas. Os poliésteres representativos incluem os tereftalatos de polietileno, naftalatos de polietileno e suas misturas e, em adição, outros na família de poliésteres podem ser utilizados.

Outras fibras termoplásticas úteis na presente invenção incluem, mas não estão limitadas a, fibras de polímeros cristalinos líquido termotrópico, fibras a partir de poliamidas alifáticas, fibras de fluoropolímeros e fibras a partir de álcool polivinílico.

Fibras de Poliareneazol

A fibra de poliareneazol é adicionada em uma concentração de 3 a 40% em peso dos sólidos totais nos ingredientes e, de preferência, de 25 a 40% em peso dos sólidos totais nos ingredientes. A fibra de poliareneazol possui, de preferência, uma densidade linear de não mais do que 10 dtex e, de maior preferência, de 0,8 a 2,5 dtex. A fibra de poliareneazol também possui, de preferência, um comprimento médio ao longo de seu eixo longitudinal de não mais de 10 cm, de maior preferência, um comprimento médio de 0.65 a 2,5 e, de maior preferência, ainda, um comprimento médio de 0,65 a 1,25.

Polímero de Poliareneazol

Os polímeros apropriados para a utilização na fabricação da fibra de poliareneazol devem ser de peso molecular formador de fibra de modo a serem moldados em fibras. Os polímeros podem incluir os homopolímeros, os copolímeros e suas misturas.

Conforme definido no presente, "poliareneazol" se refere aos polímeros que possuem:

- um anel heteroaromático fundido com um grupo aromático adjacente (Ar) da estrutura de unidade de repetição (a):

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com N sendo um átomo de nitrogênio e Z sendo um enxofre, oxigênio, ou grupo NR com R sendo o hidrogênio ou uma alquila ou arila substituída ou não substituída ligada ao N; ou dois anéis heteroaromáticos, cada um fundido a um grupo aromático comum (Ar1) das estruturas de unidade de repetição (b1 ou b2):

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em que N é um átomo de nitrogênio e B é um oxigênio, enxofre ou grupo NR com R sendo o hidrogênio ou uma alquila ou arila substituída ou não substituída ligada ao Ν. O número de estruturas de unidades de repetição representadas pelas estruturas (a), (b1) e (b2) não é crítico. Cada cadeia polimérica possui, tipicamente, de cerca de 10 a cerca de 25.000 unidades de repetição. Os polímeros de poliareneazol incluem os polímeros de polibenzazol e/ou os polímeros de polipiridazol. Em certas realizações, os polímeros de polibenzazol compreendem os polímeros de polibenzimidazol ou polibenzobisimidazol. Em certas outras realizações, os polímeros de polipiridazol compreendem os polímeros de polipiridobisimidazol ou polipiridoimidazol. Em certas realizações preferidas, os polímeros são de um tipo de polibenzobisimidazol ou polipiridobisimidazol.

Na estrutura (b1) e (b2), Y é um grupo aromático, heteroaromático, alifático ou nenhum; de preferência, um grupo aromático; de maior preferência, um grupo aromático de seis membros de átomos de carbono. Ainda de maior preferência, o grupo aromático de seis membros de átomos de carbono (Y) possui ligações para-orientadas com dois grupos hidroxila substituídos; de maior preferência, ainda, o 2,5-dihidróxi-para-fenileno.

Nas estruturas (a), (b1) ou (b2), Ar e Ar1, cada um representa qualquer grupo aromático ou heteroaromático. O grupo aromático ou heteroaromático pode ser um sistema policíclico fundido ou não fundido, mas é, de preferência, um anel de seis membros único. De maior preferência, o grupo Ar ou Ar1 é, de preferência, heteroaromático, em que um átomo de nitrogênio é substituído por um dos átomos de carbono do sistema de anel ou Ar ou Ar1 podem conter apenas átomos de carbono no anel. Ainda, de maior preferência, o grupo Ar ou Ar1 é heteroaromático.

Conforme utilizado no presente, "polibenzazol" se refere a um polímero de poliareneazol que possui a estrutura de repetição (a), (b1) ou (b2), em que o grupo Ar ou Ar1 é um anel aromático de seis membros único de átomos de carbono. De preferência, os polibenzazóis incluem uma classe de polibenzazóis de hastes rígidas possuindo a estrutura (b1) ou (b2); de maior preferência, polibenzazóis de hastes rígidas possuindo a estrutura (b1) ou (b2) com um anel Ar1 aromático carbocíclico de seis membros. Tal polibenzazol preferido inclui, mas não está limitado a, polibenzimidazóis (B=NR)1 polibenztiazóis (B=S), polibenzoxazóis (B=O) e suas misturas e copolímeros. Quando o polibenzazol é uma polibenzimidazol, de preferência, ela é a poli(benzo[1,2-d:4,5- d']bisimidazol-2,6-diil-1,4-fenileno). Quando o polibenzazol é um polibenztiazol, de preferência, ele é o poli(benzo[1,2-d:4,5-d']bistiazol-2,6- diil-1,4-fenileno). Quando o polibenzazol é uma polibenzoxazol, de preferência, ela é o poli(benzo[1,2-d:4,5-d']bisoxazol-2,6-diil-1,4-fenileno).

Conforme utilizado no presente, "polipiridazol" se refere ao polímero de poliareneazol que possui a estrutura de repetição (a), (b1) ou (b2) em que o grupo Ar ou Ar1 é um anel aromático de seis membros único de cinco átomos de carbono e um átomo de nitrogênio. De preferência, estas polipiridazóis incluem uma classe de polipiridazóis de haste rígida que possui a estrutura (b1) ou (b2), de maior preferência, polipiridazóis de haste rígida que possui a estrutura (b1) ou (b2) com um anel aromático heterocíclico de seis membros Ar1. Tais polipiridazóis preferidos incluem, mas não estão limitados a, polipiridobisimidazol (B=NR)1 polipiridobistiazol (B=S)1 polipiridobisoxazol (B=O) e as suas misturas ou copolímeros. Ainda, de maior preferência, o polipiridazol é um polipiridobisimidazol (B=NR) de estrutura:

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em que N é um átomo de nitrogênio e R é um hidrogênio ou uma alquila ou arila substituída ou não substituída ligada ao N, de preferência, em que R é Η. O número médio de umidades repetidas das cadeias poliméricas está, tipicamente, no intervalo de cerca de 10 a cerca de 25.000, de maior preferência, no intervalo de cerca de 100 a 1.000, de maior preferência, ainda, no intervalo de cerca de 125 a 500 e, de maior preferência, ainda, no intervalo de cerca de 150 a 300.

Para os propósitos da presente invenção, os pesos moleculares relativos dos polímeros de poliareneazol são adequadamente caracterizados pela diluição dos produtos do polímero com um solvente apropriado, tal como um ácido metano sulfônico, para uma concentração polimérica de 0,05 g/dL e medindo um ou mais valores de viscosidade de solução diluída a 30°C. O desenvolvimento do peso molecular dos polímeros de poliareneazol da presente invenção é adequadamente monitorado e correlacionado a uma ou mais medidas de viscosidade de solução diluída. Conseqüentemente, as medidas de solução diluída da viscosidade relativa ("Vrel" ou "hrel" ou "nrel") e da viscosidade inerente ("Vinh" ou "hinh" ou "ninh") são tipicamente utilizadas para monitorar o peso molecular do polímero. As viscosidades relativas e inerentes das soluções poliméricas diluídas estão relacionadas de acordo com a expressão

Vinh = In (Vrel)/ C

em que In é a função do logaritmo natural e C é a concentração da solução polimérica. Vrel é uma razão sem unidade da viscosidade da solução polimérica a aquela livre do solvente de polímero, assim, Vinh é expresso em unidades de concentração inversa, tipicamente, como decilitros por grama ("dL/g"). Conseqüentemente, em certos aspectos da presente invenção, os polímeros de polipiridoimidazol são produzidos, que são caracterizados como fornecendo uma solução polimérica possuindo uma viscosidade inerente de pelo menos cerca de 20 dL/g a 30° C em uma concentração polimérica de 0,05 g/dl em ácido metano sulfônico. Pelo fato dos polímeros de maior peso molecular que resultam da presente invenção descrita no presente originarem a soluções poliméricas viscosas, uma concentração de cerca de 0,05 g/dL em ácido metano sulfônico é útil para a medida das viscosidades inerente em uma quantidade razoável de tempo.

Em algumas realizações, a presente invenção utiliza a fibra de poliareneazol que possui uma viscosidade inerente de pelo menos 20 dL/g; em outras realizações de maior preferência, a viscosidade inerente é d pelo menos 25 dL/g; e em algumas realizações de maior preferência, a viscosidade inerente é de pelo menos 28 dL/g.

Outros Aditivos Opcionais

Outros aditivos opcionais podem ser adicionados opcionalmente contanto que estejam suspensos na calda na etapa de mistura e não mudem significativamente o efeito da etapa de refinamento nos ingredientes sólidos obrigatórios listados acima. Os aditivos apropriados incluem os pigmentos, corantes, antioxidantes, compostos retardantes da chama e outros auxiliares do processamento e da dispersão. De preferência, os ingredientes da polpa não incluem amiantos. Em outras palavras, a polpa resultante é livre de amianto ou sem amianto.

AGUA

A água é adicionada em uma concentração de 95 a 99% em peso dos ingredientes totais e, de preferência, de 97 a 99% em peso dos ingredientes totais. Ainda, a água pode ser adicionada primeiro. Então, outros ingredientes podem ser adicionados em uma razão para otimizar a dispersão na água enquanto mistura simultaneamente os ingredientes combinados.

ETAPA DE MISTURA

Na etapa de mistura, os ingredientes são misturados em uma calda substancialmente uniforme. Por "substancialmente uniforme" entende-se que as amostras aleatórias da calda contêm a mesma porcentagem em peso da concentração de cada um dos ingredientes de partida que nos ingredientes totais na etapa de combinação mais ou menos 10% em peso, de preferência, 5% em peso e, de maior preferência, 2% em peso. Por exemplo, se a concentração dos sólidos na mistura total for 50% em peso de fibras termoplásticas, então, uma mistura substancialmente uniforme na etapa de mistura significa que cada amostra aleatória da calda possui (1) uma concentração de fibras termoplásticas de 50% em peso mais ou menos 10% em peso, de preferência, 5% em peso e, de maior preferência, 2% em peso e (2) uma concentração de fibra de poliareneazol de 50% em peso mais ou menos 10% em peso, de preferência, 5% em peso e, de maior preferência, 2% em peso. A mistura pode ser realizada em qualquer recipiente contendo lâminas giratórias. A mistura pode ocorrer após a adição dos ingredientes ou enquanto os ingredientes estão sendo adicionados ou combinados.

Etapa de Refinamento

Na etapa de refinamento, os ingredientes da polpa são simultaneamente co-refinados, convertidos ou modificados conforme segue. A fibra termoplástica e a fibra de poliareneazol são fibriladas, cortadas e trituradas em estruturas fibrosas moldadas irregularmente possuindo hastes e fibrilas. Todos os sólidos são dispersados, tal que a calda refinada é substancialmente uniforme. "Substancialmente uniforme" é conforme definido acima. A etapa de refinamento compreende, de preferência, passar a calda misturada através de um ou mais refinadores de disco, ou reciclar a calda de volta através de um refinador simples. Pelo termo "refinador de disco" entende- se um refinador contendo um ou mais pares de discos que giram com relação entre si, refinando desta maneira os ingredientes pela ação de cisalhar entre os discos. Em um tipo apropriado de refinador de disco, a calda sendo refinada é bombeada entre o rotor circular estreitamente espaçado e os discos estatores giratórios com relação entre si. Cada disco possui uma superfície, defronte ao outro disco, com pelo menos ranhuras de superfície que se estendem parcialmente na direção radial. Um refinador de disco preferido que pode ser utilizado está descrito na patente US 4.472.241. Em uma realização preferida, a abertura da placa configurada para o refinador de disco é um máximo de 0,18 mm e, de preferência, a abertura configurada é de 0,13 mm ou inferior, para uma configuração mínima prática de cerca de 0,05 mm.

Caso necessário para uma dispersão uniforme e refinamento adequado, a calda misturada pode ser passada através do refinador do disco mais de uma vez ou através de uma série de pelo menos dois refinadores de disco. Quando a calda misturada é refinada em apenas um refinador, há uma tendência da calda resultante de ser refinada inadequadamente e dispersa não uniformemente. Os conglomerados ou agregados inteiramente ou substancialmente de um ingrediente sólido, ou o outro, ou ambos, podem formar ao invés de serem dispersos formando uma dispersão substancialmente uniforme. Tais conglomerados ou agregados possuem uma maior tendência a serem separados e dispersados na calda quando a calda misturada é passada através do refinador mais de uma vez ou passada através de mais de um refinador. Opcionalmente, a calda refinada pode ser passada através de um selecionador para segregar fibras longas ou amontoados de fibras, que podem ser reciclados através de um ou mais refinadores até o corte em comprimentos ou concentração aceitáveis.

Porque uma calda substancialmente uniforme contendo ingredientes múltiplos é co-refinada nesta etapa do processo, qualquer tipo de ingrediente da polpa (por exemplo, a fibra de poliareneazol) é refinado em uma polpa na presença de todos os tipos de ingredientes da polpa (por exemplo, fibras termoplásticas) enquanto aqueles outros ingredientes também estão sendo refinados. Este co-refinamento dos ingredientes da polpa forma uma polpa que é superior a uma mistura de polpa gerada ao meramente misturar a polpa e os fibrídeos juntos. A adição de duas polpas, então, a mera mistura dos mesmos juntos não forma os componentes fibrosos substancialmente uniformes e intimamente conectados da polpa gerada pelo co-refinamento dos ingredientes da polpa em uma polpa de acordo com a presente invenção.

Etapa de Remoção

Após a etapa de refinamento, a água é removida da calda refinada. A água pode ser removida ao coletar a polpa em um dispositivo de dessecação, tal como um filtro horizontal e, caso desejado, a água adicional pode ser removida ao aplicar pressão ou apertar o pedaço do filtro da polpa. A polpa dessecada pode então ser, opcionalmente, seca em um teor de umidade desejado e/ou pode ser embalada ou bobinada em rolos. Em algumas realizações preferidas, a água é removida em um grau que a polpa resultante pode ser coletada em um selecionador e enrolada em rolos. Em algumas realizações, não mais de cerca de 60% em peso total de água estando presente é uma quantidade desejada de água e, de preferência, de 4 a 60% em peso total de água. Entretanto, em algumas realizações, a polpa pode reter mais água, então maiores quantidades de água total, tanto quanto 75% em peso total de água estarão presentes.

Figuras 1 E 2

O processo será agora descrito com referência às Figuras 1 e 2. Através desta descrição detalhada, os caracteres de referência similares se referem aos elementos similares em todas as figuras dos desenhos.

Com referência à Figura 1, há um diagrama em bloco de uma realização de um processo a úmido para a fabricação de polpa "úmida" de acordo com a presente invenção. Os ingredientes da polpa 1 são adicionados ao recipiente 2. O recipiente 2 é apresentado com um misturador interno, similar a um misturador em uma máquina de lavagem. O misturador dispersa os ingredientes na água criando a calda substancialmente uniforme. A calda misturada é transferida para um primeiro refinador 3 que refina a calda. Então, opcionalmente, a calda refinada pode ser transferida em um segundo refinador 4 e, opcionalmente, então a um terceiro refinador 5. Três refinadores são ilustrados, mas qualquer número de refinadores pode ser utilizado dependendo do grau de uniformidade e refinação desejado. Após o último refinador na série dos refinadores, a calda refinada é opcionalmente transferida para um filtro ou separador 6 que permite que a calda com os sólidos dispersos abaixo de um tamanho de malha ou selecionador passe e recircule os sólidos dispersados maiores do que um tamanho de malha ou selecionador escolhido de volta para um ou mais dos refinadores, tal como através da linha 7 ou para um refinador 8 dedicado para refinar esta calda recirculada da qual a calda refinada é novamente passada para o filtro ou o anteparo 6. A calda adequadamente refinada passa do filtro ou anteparo 6 para um filtro a vácuo de água horizontal 9 que remove a água. A calda pode ser transferida de ponto a ponto por qualquer método e equipamento convencional, tal como com a assistência de uma ou mais das bombas 10. Então a polpa é transportada para um secador 11 que remove mais água até a polpa possuir uma concentração de água desejada. Então, a polpa refinada é embalada em um enfardador 12.

Com referência à Figura 2, há um diagrama em bloco de uma realização de um processo a seco para a fabricação de polpa "seca" de acordo com a presente invenção. Este processo a seco é o mesmo que o processo a úmido exceto após o filtro a vácuo de água horizontal 9. Após aquele filtro, a polpa passa através de uma prensa 13 que remove mais água até a polpa possuir a concentração de água desejada. Então a polpa passa através de um espalhador 12 para espalhar a polpa e então, um secador 11 para remover mais água. Então, a polpa é passada através de um rotor 15 e embalado em uma enfardadeira 12.

Segunda Realização do Processo Inventivo

Em uma segunda realização, o processo para a fabricação da polpa termoplástica e de poliareneazol é o mesmo que a primeira realização do processo descrito acima com as seguintes diferenças.

Antes de combinar todos os ingredientes juntos, a fibra termoplástica ou de poliareneazol, ou ambas a fibra termoplástica e a fibra de poliareneazol, podem precisar ser encurtadas. Isto é realizado ao combinar a água com o ingrediente da fibra. Então, a água e a fibra são misturadas para formar uma primeira suspensão e processadas através de um primeiro refinador de disco para encurtar a fibra. O refinador de disco corta a fibra em um comprimento médio de não mais de 10 cm. O refinador de disco corta a fibra em um comprimento médio de não mais de 10 cm. O refinador de disco também irá fibrilar parcialmente e triturar parcialmente a fibra. A outra fibra, que não foi previamente adicionada, pode ser encurtada desta maneira também, formando uma segunda suspensão processada. Então, a outra fibra (ou a segunda suspensa, caso processada em água) é combinada com a primeira suspensão.

Mais água é adicionada antes ou após, ou quando outros ingredientes são adicionados, caso necessário, para aumentar a concentração de 95 a 99% em peso dos ingredientes totais. Após todos os ingredientes serem combinados, eles podem ser misturados, caso necessário, para obter uma calda substancialmente uniforme.

Os ingredientes na calda são então co-refinados juntos, isto é, simultaneamente. Esta etapa de refinamento inclui a fibrilação, o corte e a trituração de sólidos na suspensão, tal que todas ou substancialmente todas as fibras termoplásticas e as fibras de poliareneazol são convertidas em estruturas fibrosas fibriladas irregularmente moldadas. Esta etapa de refinamento também dispersa todos os sólidos, tal que a cada refinada é substancialmente uniforme. Então, a água é removida como na primeira realização do processo. Ambos os processos produzem a mesma ou substancialmente a mesma polpa de fibra termoplástica e de poliareneazol.

A Polpa Inventiva

O produto resultante produzido pelo processo da presente invenção é uma polpa de fibra termoplástica e de poliareneazol para o uso como material de reforço nos produtos. A polpa compreende (a) as estruturas fibrosas de fibra termoplástica irregularmente moldada, (b) estruturas fibrosas de poliareneazol irregularmente moldadas, (c) opcionalmente outros aditivos secundários, e (d) água.

A concentração dos componentes do ingrediente sólido separado na polpa corresponde, obviamente, às concentrações descritas anteriormente dos ingredientes sólidos correspondentes utilizados na fabricação da polpa. As estruturas fibrosas fibriladas de fibra termoplástica e de poliareneazol irregularmente moldadas possuem hastes e fibrilas. As fibrilas e/ou hastes de fibras termoplásticas estão substancialmente entrelaçadas com as fibrilas e/ou hastes de poliareneazol. As fibrilas são importantes e agem como ganchos ou fechos ou tentáculos que se aderem e seguram partículas adjacentes na polpa e no produto final, fornecendo, assim, integridade para o produto final.

A fibra termoplástica e as estruturas fibrosas fibriladas de poliareneazol possuem, de preferência, uma dimensão máxima média de não mais de 5 mm, de maior preferência, de 0,1 a 4 mm e, de maior preferência, de 0,1 a 3 mm. A fibra termoplástica e as estruturas fibrosas fibriladas de poliareneazol possuem, de preferência, uma média ponderada do comprimento de não mais de 1,3 mm, de maior preferência, de 0,7 a 1,2 mm e, de maior preferência, de 0,75 a 1,1 mm.

A fibra termoplástica e a polpa de poliareneazol estão sem agregados ou conglomerados substanciais do mesmo material. Ainda, a polpa possui uma Medida de Drenabilidade (Canadian Standard Freeness) (CSF) conforme medido pelo teste TAPPI T 227 om-92, que é uma medida de suas características de drenagem, de 100 a 700 mL e, de preferência, de 250 a 450 mL.

A área de superfície da polpa é uma medida do grau de fibrilação e das influências da porosidade do produto fabricado a partir da polpa. Em algumas realizações da presente invenção, a área de superfície da polpa é de 7 a 11 m2/g.

Acredita-se que as estruturas fibrosas fibriladas, dispersas substancialmente de forma homogênea por todo o material de reforço e a fricção e materiais de selagem, fornecem, em virtude das características de alta temperatura dos polímeros de poliareneazol e da tendência à fibrilação do polímero de poliareneazol, muitos locais do reforço. Portanto, quando co- refinados, os materiais termoplásticos e de poliareneazol estão em tal contato íntimo que em um material de selagem de fluidos há sempre algumas estruturas fibrosas de poliareneazol próximas às estruturas de fibras termoplásticas, tal que as tensões e a abrasão do serviço são sempre mútuas.

Material de Selagem de Fluidos

A presente invenção é ainda direcionada para um material fluido e para processos para a fabricação dos materiais de selagem. Os materiais de selagem são utilizados dentro ou como uma barreira para evitar a descarga de fluidos e/ou gases e utilizados para evitar a entrada de contaminantes onde dois itens estão ligados. Uma utilização ilustrativa para o material de selagem são as vedações. O material de selagem de fluidos compreende um ligante; opcionalmente, pelo menos uma carga; e um material de reforço fibroso que compreende a polpa termoplástica e de poliareneazol da presente invenção. Os ligantes apropriados incluem a borracha de nitrila, borracha de butadieno, neopreno, borracha de estireno-butadieno, borracha de nitrila-butadieno e suas misturas. O ligante pode ser adicionado com todos os outros materiais de partida. O ligante é tipicamente adicionado na primeira etapa do processo de produção da vedação, em que os ingredientes secos são misturados juntos. Outros ingredientes incluem, opcionalmente, partículas de borracha não curadas e um solvente de borracha ou uma solução de borracha no solvente, para ocasionar o revestimento das superfícies das cargas e da polpa pelo ligante. As cargas apropriadas incluem o sulfato de bário, argilas, talco e suas misturas.

Os processos apropriados para a fabricação de materiais de selagem são, por exemplo, um processo de adição agitador ou processo a úmido onde a vedação é fabricada a partir de uma calda de materiais, ou pelo o que é denominado uma calandragem ou processo a seco onde os ingredientes são combinados em uma solução elastomérica ou de borracha.

Muitas outras aplicações da polpa são possíveis, incluindo seu uso como um auxiliar do processamento, tal como um tixotropo, seu uso como reforço de concreto ou material de construção, ou seu uso como um material de filtro. Quando utilizado como um material de filtro, tipicamente, a polpa da presente invenção é combinação com um ligante e um produto de folha ou papel é fabricado pelos métodos convencionais.

Métodos de Teste

Os seguintes métodos de teste foram utilizados nos exemplos seguintes.

A Medida de Drenabilidade (CSF) foi medida conforme descrita no método de teste TAPPI T227 em conjunto com a microscopia óptica. A CSF mede a taxa de drenagem de uma suspensão da polpa diluída. É um teste útil para avaliar o grau de fibrilação. Os dados obtidos a partir da realização daquele teste são expressos como Números de Medida de Drenabilidade, que representam os milímetros de água que drenam de uma calda aquosa nas condições especificadas. Um grande número indica uma alta liberdade e uma alta tendência da água para drenar. Um baixo número indica uma tendência da dispersão de drenar lentamente. A liberdade é inversamente relacionada ao grau de fibrilação da polpa, uma vez que maiores números de fibrilas reduzem a taxa em que a água drena através de um tapete de papel em formação.

Os Comprimentos da Fibra médios, incluindo o comprimento da "média ponderada do comprimento", foi determinado utilizando o Analisador da Qualidade da Fibra (comercializada pela OpTest Equipment Inc., 900 Tupper St., Hawkesbury, ON, K6A 3S3 Canadá) de acordo com o Método de Teste TAPPI T 271.

Temperatura: Todas as temperaturas são medidas em graus Celsius (°C). O Denier é medido de acordo com a norma ASTM D 1577 e é a densidade linear de uma fibra conforme expresso como o peso em gramas de 9.000 metros de fibra. O denier é medido em um Vibroscope pela Textechno de Munich1 Alemanha. O denier vezes (10/9) é igual ao decitex (dtex).

EXEMMPLOS

A presente invenção será agora ilustrada pelos seguintes exemplos específicos. Todas as partes e porcentagens são em peso, salvo indicações em contrário. Os exemplos preparados de acordo com o processo ou processos da presente invenção são indicados pelos valores numéricos. Os Exemplos Comparativos são indicados por letras.

Os seguintes exemplos ilustram o aumento surpreendente no grau de fibrilação de uma fibra termoplástica pelo co-refinamento de uma pequena quantidade de fibra de poliareneazol na presença de uma fibra termoplástica. O grau de fibrilação é uma característica importante de um produto de polpa. É uma relação direta entre o grau de fibrilação e a retenção da carga. Em adição, a fibrilação é útil para atingir a dispersão uniforme dos produtos da polpa em uma variedade de materiais. Uma fibra altamente fibrilada também será capaz de se ligar a uma matriz mais intensamente através de um entrelaçamento físico do que uma fibra não fibrilada. Nos exemplos que seguem, a fibra de poli(benzobisoxazol de para-fenileno) (PBO) foi utilizada como uma representação da família da fibra de poliareneazol e a fibra de polipropileno (PP) foi utilizada para representar as fibras termoplásticas.

EXEMPLO COMPARATIVO A

Este exemplo ilustra o material do estado da técnica anterior que é fabricado quando a fibra termoplástica é refinada sem qualquer fibra de poliareneazol estando presente.

68,1 g de uma fibra de polipropileno de 3,3 dtex (PP) cortada em 6,4 mm (comercializado pela MiniFibers1 Inc1 2923 Boones Creek Road1 Johnson City, TN 37615) foi dispersa em 2,7 L de água. A dispersão foi passada 17 vezes através de um Sprout-Wadron de velocidade única, um refinador em disco único de 30 cm (comercializado pela Andritz, Inc., Sprout- Bauer Equipment, Muncy, PA 17756) com uma abertura da placa configurada de 0,13 mm. As propriedades do refinado de PP 100% assim produzido são mostradas na Tabela 1; a Figura 3 é uma micrografia óptica digital do material mostrando a fibrilação limitada experimentada por este material após o refinamento.

Um papel foi então fabricado a partir do material refinado pela dispersão com um desintegrador de polpa de laboratório de 6,7 gramas do material (em uma base de peso seco) em 1,5 L de água por 3 minutos, adicionado a dispersão em um molde de papel úmido possuindo um selecionador com as dimensões de 21 χ 21 cm. A dispersão foi então diluída com 5 L de água e um papel úmido foi formado no selecionador e o excesso de água foi removido com um rolo de pastel. O papel foi então seco a 100° C por 10 minutos em um secador de papel. O material termoplástico 100% refinado fabricado neste exemplo não possui fibras fibriladas consideráveis e não produzem uma folha de mão estável.

Exemplo Comparativo B

Este exemplo ilustra uma polpa de poliareneazol a 100%. Uma polpa de PBO a 100% foi produzida como no Exemplo A com a exceção de utilizar 68,1 g de uma fibra de PBO de 1,7 dtex possuindo um comprimento de corte de 12,7 mm (comercializado pela Toyobo Co., Ltda, Zylon Department, 2- 2-8 Dojima-Hama, Kita-Ku Osaka) ao invés da fibra de polipropileno. As propriedades do refinado de PBO 100% assim produzido são mostradas na Tabela 1; a Figura 4 é uma micrografia óptica digital da polpa mostrando a fibrilação da fibra de PBO após o refinamento. Um papel foi então fabricado (conforme descrito no Exemplo Comparativo A) a partir do material refinado PBO e das propriedades do papel assim produzido conforme mostrado na Tabela 2.

Exemplo 1

A polpa da presente invenção foi produzida utilizando o mesmo procedimento conforme o Exemplo A com a exceção da dispersão contendo uma mistura das fibras de corte não refinadas de partida do Exemplo A e das fibras de corte não refinados de partida do Exemplo B foi refinado, passando 17 vezes através de um refinador em disco para formar a polpa co-refinada. A mistura da fibra continha 61,7 g de uma fibra de polipropileno de 3,3 dtex (PP) cortada em 6,4 mm (comercializado pela MiniFibers, Inc, 2923 Boones Creek Road, Johnson City, TN 37615) e 6,4 g de uma fibra de PBO de 1,7 dtex possuindo um comprimento de corte de 12,7 mm (comercializado pela Toyobo Co., Ltda, Zylon Department, 2-2-8 Dojima-Hama, Kita-Ku Osaka). As propriedades da polpa assim produzidas são mostradas na Tabela 1. Um papel foi então fabricado como no Exemplo A e as propriedades do papel assim produzido são mostradas na Tabela 1. A Figura 5 é uma micrografia óptica digital da polpa mostrando a fibrilação de ambas a fibra de PBO e PP após o refinamento. Um papel foi então fabricado (conforme descrito no Exemplo Comparativo A) a partir do material refinado PBO e das propriedades do papel assim produzido são mostradas na Tabela 2.

Exemplo 2

Outra polpa da presente invenção foi produzida utilizando o mesmo procedimento conforme o Exemplo 1 com a exceção da mistura contendo 50,8 g de uma fibra de polipropileno de 3,3 dtex (PP) e 17,3 g de uma fibra de PBO de 1,7 dtex. A polpa co-refinada possuía cerca de 25% de PBO e 75% em peso de PP. As propriedades da polpa assim produzidas são mostradas na Tabela 1; a Figura 6 é uma micrografia óptica digital da polpa mostrando a fibrilação de ambas a fibra de PBO e PP após o refinamento. Um papel foi então fabricado (conforme descrito no Exemplo Comparativo A) a partir da polpa e das propriedades do papel assim produzido são mostradas na Tabela 2.

Exemplo 3

Outra polpa da presente invenção foi produzida utilizando o mesmo procedimento conforme o Exemplo 1 com a exceção da mistura contendo 40,9 g de uma fibra de polipropileno de 3,3 dtex e 27,2 g de uma fibra de PBO de 1,7 dtex. A polpa co-refinada possuía cerca de 25% de PBO e 75% em peso de PP. As propriedades da polpa assim produzidas são mostradas na Tabela 1; a Figura 7 é uma micrografia óptica digital da polpa mostrando a fibrilação de ambas as fibras de PBO e PP após o refinamento. Um papel foi então fabricado a partir da polpa como no Exemplo 1 e das propriedades do papel assim produzido são mostradas na Tabela 2.

Exemplo 4

As folhas de papel dos Exemplos 2 e 3 eram cada um comprimidos por 2 minutos a 180° C e 1,8 MPa e 200° C e 3,5 MPa. As propriedades das folhas de mão ligadas por calor assim produzidas são listadas na Tabela 3.

Exemplo Comparativo C

O exemplo demonstra que ao refinar as fibras termoplásticas separadamente das fibras de poliareneazol e então misturar as mesmas juntas, resulta em uma polpa que fornece um papel possuindo uma resistência à tensão menor (e, portanto, menos fibrilação) do que um papel fabricado a partir da polpa co-refinada da presente invenção.

Uma amostra do material refinado fabricado no Exemplo Comparativo A foi misturado com a amostra do material refinado do Exemplo Comparativo B em uma quantidade de 75% em peso de material de polipropileno para 25% de material de PBO (base em peso seco) utilizando um desintegrador de polpa de conforme descrito no Apêndice A do TAPPI 205 por 5 minutos. O desintegrador TAPPI foi utilizado para misturar das duas polpas refinadas dos Exemplos Comparativos AeB porque a agitação é vigorosa o suficiente para misturar e dispersar bem as polpas previamente refinadas, mas isto não iria mudar seu comprimento ou fibrilação. As propriedades da polpa assim produzidas são mostradas na Tabela 1. Um papel foi então fabricado (conforme descrito no Exemplo Comparativo A) a partir da polpa e as propriedades do papel assim produzido são mostradas na Tabela 2. Ao comparar a resistência do papel do Exemplo 2 com o papel fabricação a partir deste exemplo revela que o papel fabricado a partir da polpa co-refinada possuía propriedades físicas significativamente aprimoradas (por exemplo, uma resistência à tensão de 0,12 N/cm para o papel da polpa co-refinada versus 0,07 N/cm para o papel fabricado a partir da polpa deste exemplo).

Com a adição da fibra de poliareneazol na fibra termoplástica, e então o refinamento das duas fibras juntas como nos Exemplos 1, 2 e 3, as fibras termoplásticas resultantes mostram um maior grau de fibrilação e as folhas de mão poderiam ser fabricadas.

Tabela 1

<table>table see original document page 31</column></row><table> <table>table see original document page 32</column></row><table>

Tabela 2

<table>table see original document page 32</column></row><table>

Tabela 3

<table>table see original document page 32</column></row><table> EXEMPLO 5

Este exemplo ilustra como a polpa da presente invenção pode ser incorporada em uma vedação de adição de agitação para as aplicações de selagem. A água, borracha, látex, cargas, químicos e a polpa da presente invenção são combinados em quantidades desejadas para formar uma calda. Em uma peneira de arame circular (tal como um selecionador ou arame de máquina de papel), a calda é amplamente drenada de seu teor de água, é seco em um túnel de aquecimento e é vulcanizado em rolos de calandragem aquecidos para formar um material que possui uma espessura máxima de cerca de 2,0 mm. Este material é comprimido em uma prensa hidráulica ou dois rolos de calandragem, que aumenta a densidade a melhora a selabilidade.

Tais materiais de vedação que adicionam agitação, em geral, não possuem tão boa selabilidade como os materiais de fibra comprimida equivalente e são melhor adaptadas para as aplicações de alta temperatura de pressão moderada. As vedações que adicionam agitação encontram aplicabilidade na fabricação de vedações do motor auxiliar ou, após ainda o processamento, vedações da cabeça do cilindro. Para este propósito, o produto semifinal é laminado em ambos os lados de uma folha de metal pontiaguda e é fisicamente fixado no lugar pelos pontiagudos.

EXEMPLO 6

Este exemplo ilustra como a polpa da presente invenção pode ser incorporada em uma vedação fabricada pelo processo de calandragem. O mesmo ingrediente que no Exemplo 5, menos a água, é totalmente misturado junto e então misturado com uma solução de borracha preparado utilizando um solvente apropriado.

Após a mistura, o composto é então geralmente transportado em batelada em uma calandra em rolo. A calandra consiste em um pequeno rolo que é resfriado e um rolo grande que é aquecido. O composto é alimentado e retirado na calandra de Iaminagem pelo movimento giratório dos dois rolos. O composto irá aderir e embalar-se ao redor do rolo inferior quente em camadas, em geral, de cerca de 0,02 mm de espessura, dependendo da pressão, para formar uma material de vedação fabricado pelas camadas do composto construído. A realização o mesmo, o solvente evapora e a vulcanização do elastômero inicia.

Uma vez que a espessura do material de vedação desejado é obtida, os rolos são parados e o material de vedação é cortado do rolo quente e cortado e/ou perfurados ao tamanho desejado. Nenhuma prensa adicional ou aquecimento é requerido, e o material está pronto para executar como uma vedação. Desta maneira, as vedações de cerca de 7 mm de espessura podem ser fabricadas. Entretanto, a maior parte das vedações fabricadas desta maneira são muito mais finas, normalmente sendo de 3 mm ou menos na espessura.

Claims

1. POLPA, para uso como material de reforço ou processamento, caracterizada pelo fato de que compreende: (a) estruturas fibrosas termoplásticas fibriladas, que representam de 60 a 97% em peso dos sólidos totais; (b) estruturas fibrosas de poliareneazol fibriladas, que representam de 3 a 40% em peso dos sólidos totais; em que as estruturas fibrosas de poliareneazol e termoplásticas possuem dimensão máxima média de não mais de 5 mm, um comprimento da média ponderada do comprimento de não mais de 1,3 mm, e hastes e fibrilas em que as fibrilas e/ou hastes termoplásticas estão substancialmente entrelaçadas com as fibrilas e/ou hastes de poliareneazol.

2. POLPA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as estruturas fibrosas termoplásticas representam de cerca de -60 a 75% em peso dos sólidos totais.

3. POLPA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as estruturas fibrosas de poliareneazol representam de cerca de 25 a 40% em peso dos sólidos totais.

4. POLPA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que possui Medida de Drenabilidade (CSF) de 100 a 700 mL.

5. POLPA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as estruturas fibrosas termoplásticas são estruturas de poliolefina, estruturas de poliéster ou suas misturas.

6. POLPA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a poliolefina é polipropileno ou polietileno.

7. POLPA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o poliéster é tereftalato de polietileno ou naftalato de polietileno.

8. POLPA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o poliareneazol é um polibenzazol de haste rígida ou um polímero de polipiridazol de haste rígida.

9. POLPA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o polibenzazol é um polibenzobisoxazol.

10. POLPA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o polipiridazol é um polipiridobisimidazol.

11. MATERIAL DE FILTRO, caracterizado pelo fato de que compreende a polpa conforme descrita na reivindicação 1 e ligante.

12. MATERIAL DE SELAGEM DE FLUIDOS, caracterizado pelo fato de que compreende a polpa conforme descrita na reivindicação 1 e um ligante selecionado a partir do grupo que consiste em borracha de nitrila, borracha de butadieno, neoprene, borracha de estireno-butadieno, borracha de nitrila-butadieno e suas misturas.

13. TIXOTROPO, caracterizado pelo fato de que compreende a polpa conforme descrita na reivindicação 1.

14. MATERIAL DE CONCRETO OU DE CONSTRUÇÃO, caracterizado pelo fato de ser reforçado pela polpa conforme descrita na reivindicação 1.

15. PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA POLPA DE POLIARENEAZOL E TERMOPLÁSTICA FIBRILADA para uso como material de reforço, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) combinar os ingredientes da polpa que incluem: (1) fibra termoplástica que é capaz de ser fibrilada e possui um comprimento médio de não mais de 10 cm e representa de 60 a 97% em peso de sólidos totais nos ingredientes; (2) fibra de poliareneazol de haste rígida que possui um comprimento médio de não mais de 10 cm e representa de 3 a 40% em peso de sólidos totais nos ingredientes; e (3) água, que representa de 95 a 99% em peso do total dos ingredientes; (b) misturar os ingredientes em calda substancialmente uniforme; (c) co-refinar a calda ao simultaneamente: (1) fibrilar, cortar e triturar a fibra termoplástica fibrilada e a fibra de poliareneazol em estruturas fibrosas fibriladas com formato irregular com hastes e fibrilas; e (2) dispersar todos os sólidos, tal que a calda refinada esteja substancialmente uniforme; e (d) remover água da calda refinada, produzindo, desta maneira, polpa de poliareneazol e termoplástica fibrilada com estruturas fibrosas de poliareneazol e termoplásticas fibriladas que possui uma dimensão máxima média de não mais de 5 mm, um comprimento da média ponderada do comprimento de não mais de 1,3 mm, e as hastes e/ou fibrilas termoplásticas fibriladas são substancialmente entrelaçadas com as hastes e/ou fibrilas de poliareneazol.

16. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a fibra termoplástica possui densidade linear de não mais de 10 dtex; e a fibra de poliareneazol possui densidade linear de não mais de 2,5 dtex.

17. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que as estruturas fibrosas termoplásticas são estruturas de poliolefina, estruturas de poliéster ou suas misturas.

18. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a etapa de refinamento compreende a passagem da calda misturada através de uma série de refinadores de disco.

19. PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA POLPA DE POLIARENEAZOL E TERMOPLÁSTICA FIBRILADA para uso como material de reforço e processamento, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) combinar os ingredientes que incluem água e primeira fibra do grupo que consiste em: (1) fibra termoplástica que é capaz de ser fibrilada e representa de 60 a 97% em peso dos sólidos totais na polpa; e (2) fibra de poliareneazol de haste rígida que representa de 3 a -40% em peso dos sólidos totais na polpa; (b) misturar os ingredientes até suspensão substancialmente uniforme; (c) efinar a suspensão em um refinador em disco cortando, desta forma, a fibra para possuir um comprimento médio de não mais de 10 cm e fibrilando e triturando pelo menos algumas das fibras em estruturas fibrosas fibriladas de formato irregular; (d) combinar ingredientes que incluem a suspensão refinada, a segunda fibra do grupo de (a) (1 e 2) que possui um comprimento médio de não mais de -10 cm, e água, caso necessário, para aumentar a concentração de água a 95 - -99% em peso dos ingredientes totais; (e) misturar os ingredientes, caso necessário, para formar uma calda substancialmente uniforme; (f) co-refinar a suspensão misturada ao simultaneamente: (1) fibrilar, cortar e triturar os sólidos na suspensão, tal que toda ou substancialmente toda a fibra de poliareneazol e termoplástica é convertida em estruturas fibrosas de poliareneazol e termoplásticas fibriladas com formato irregular com hastes e fibrilas; e (2) dispersar todos os sólidos, tal que a calda refinada seja substancialmente uniforme; e (g) remover água da calda refinada, produzindo, desta forma, uma polpa de poliareneazol e termoplástica com estruturas fibrosas de poliareneazol e termoplásticas fibriladas que possuem uma dimensão máxima média de não mais de 5 mm, um comprimento da média ponderada do comprimento de não mais de 1,3 mm, e as fibrilas e/ou hastes termoplásticas são substancialmente entrelaçadas com as fibrilas e/ou hastes de poliareneazol.

20. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que as estruturas fibrosas termoplásticas são estruturas de poliolefina, estruturas de poliéster ou suas misturas.