ES2266162T3 - Procedimiento para la fabricacion de productos a base de fibras y su utilizacion. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una estera que presenta una densidad constante en toda su superficie, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes: formar una suspensión acuosa que contiene una proporción mayor de fibras refractarias y una proporción menor de fibras termoplásticas que comprende fibras que presentan dos puntos de fusión distintos, uno más bajo que el otro; añadir un ligante y un agente de floculación; hacer que la suspensión que contiene las fibras refractarias, las fibras termoplásticas, el ligante y el agente de floculación atraviese una rejilla perforada para depositar un cuerpo de fibras húmedas sobre la rejilla; calentar el cuerpo para eliminar el agua y fundir las fibras termoplásticas del punto de fusión inferior con el fin de conformar una preforma, y termoconformar la preforma bajo presión para conformar el artículo.

Description

Procedimiento para la fabricación de productos a base de fibras y su utilización.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de productos a base de fibras y a su utilización. Una aplicación particular de la invención es la fabricación de un artículo similar a una estera para sostener un convertidor catalítico dentro de un envase a elevada temperatura.

De acuerdo con un aspecto de la invención se proporciona un procedimiento para la fabricación de un artículo a base de fibras, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

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formar una solución acuosa que contiene una proporción mayor de fibras refractarias y una proporción menor de fibras termoplásticas que comprende fibras que presentan dos puntos de fusión distintos, uno más bajo que el otro;

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añadir un ligante y un agente de floculación;

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hacer que la solución que contiene las fibras refractarias, las fibras termoplásticas, el ligante y el agente de floculación atraviese una rejilla perforada para depositar un cuerpo de fibras húmedas sobre la rejilla;

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calentar el cuerpo para eliminar el agua y fundir las fibras termoplásticas del punto de fusión inferior a fin de ligar las fibras refractarias con la finalidad de conformar una preforma, y

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termoconformar la preforma, seguido de enfriamiento bajo presión para conformar el artículo.

En otro aspecto se proporciona un artículo preformado seco que comprende una proporción mayor de fibras refractarias provistas de una longitud media de unos 4 cm y un diámetro medio de hasta aproximadamente 6 micras, mantenidas unidas por fibras termoplásticas fundidas y que presenta una densidad substancialmente uniforme en toda su superficie.

Preferentemente las fibras que constituyen la proporción mayor son relativamente cortas, digamos de hasta unos 4 cm de longitud y de hasta 6 micras de diámetro. Las fibras son preferentemente fibras inorgánicas como alúmina, mullita, sílice, zirconia, grafito: pueden emplearse solas o con otros materiales como materiales de placa hinchables; en partículas; o cualesquiera materiales como éstos. Pueden emplearse combinaciones. Más preferentemente, las fibras son las que se encuentran disponibles bajo la marca registrada SAFFIL.

Las fibras termoplásticas pueden seleccionarse de entre una amplia variedad de materiales apropiados provistos de diferentes puntos de fusión. La elección viene determinada por la compatibilidad con las otras fibras y las temperaturas a las que se fundan las fibras. La función de este componente de punto de fusión más bajo es de ligar las fibras refractarias y mantenerlas unidas hasta que se expongan a la temperatura de descomposición de las fibras termoplásticas. Unas fibras apropiadas típicas son las olefinas como polietileno y polipropileno; los poliésteres; las poliaminas. Se prefiere el empleo de fibras de dos componentes que presentan un núcleo y una vaina hechos de plásticos diferentes. Se pueden obtener materiales apropiados de diferentes proveedores, por ejemplo las fibras "Trevira 255" comercializadas por Trevira Fasern, Hartmann Huth, Frankfurt, Alemania y las
"Adhesion C special" comercializadas por Fibrevisions, Dinamarca. La concentración de las fibras termoplásticas en el producto final puede variar; por lo general preferimos aproximadamente un 10% en

\hbox{peso.}

El ligante es preferentemente un látex; el agente de floculación es preferentemente un polielectrolito.

Cuando el cuerpo depositado de fibras húmedas se calienta, se elimina el agua y el material termoplástico de punto de fusión más bajo se funde para ligar las fibras a fin de formar un cuerpo substancialmente autoportante. Las fibras refractarias quedan ancladas en el termoplástico solidificado. Gracias a la manera de fabricación del artículo, presenta substancialmente las mismas consistencia y densidad en su totalidad. El termoplástico le confiere a la estera una integridad que la hace más fácil de manipular y procesar.

Una etapa adicional de termomoldeado bajo compresión proporciona una estera densa de fibras inorgánicas de una densidad por unidad de volumen apropiada para su empleo, por ejemplo, en el monolito en la aplicación.

El proceso puede realizarse por lotes o de forma continua.

El artículo puede emplearse como soporte entre la superficie interior de un envase de convertidor catalítico y el propio convertidor. El artículo puede adoptar la forma de una estera de un grosor de hasta 8 mm que puede emplearse en una serie de técnicas conocidas de "envasado". Cuando se calienta el convertidor por primera vez, el termoplástico desaparecerá por combustión para proporcionar una estructura flexible porosa que retiene y sostiene el cuerpo catalítico en su sitio durante un periodo prolongado de tiempo a pesar de las vibraciones y las fluctuaciones de temperatura. La combinación resultante de fibras o fibras (y los materiales hinchables en partículas, si los hay) ejerce una presión que soporta el convertidor delicado durante su vida. Una ventaja de la invención es que, siendo tan autoportante y resistente a elevadas temperaturas, es posible emplear una estera de la invención en un ambiente de elevada temperatura, por ejemplo en una aplicación de estrecha contacto, o sea, cerca del colector de escape de un motor. La estera puede emplearse en vehículos provistos de motores de gasolina, de diesel o similares.

Para una mejor comprensión, la invención se describirá a continuación únicamente a título ilustrativo haciendo referencia a los siguientes ejemplos.

Ejemplo 1

Se añaden a agua fibras de alúmina con un diámetro de unas 3 micras y una longitud media de aproximadamente 4 cm en una concentración de aproximadamente el 0,1% en peso para formar una solución. Se impide la sedimentación de los sólidos mediante una agitación suave. Se añaden fibras constituidas por dos componentes provistas de un núcleo de polipropileno y una vaina de polietileno y de un tamaño compatible con el de las fibras de alúmina en una concentración del 0,01% en peso, Se añade un látex de acrilato estándar y se dispersa, seguido de un agente de floculación. Se coloca la mezcla en un recipiente provisto de fondo perforado y se permite el desagüe para dejar un depósito a modo de tampón en el fondo. Se deja secar y se traslada a un horno y se calienta hasta aproximadamente 130ºC a fin de secar el depósito totalmente y fundir la vaina termoplástica de las fibras constituidas por dos componentes a fin de ligar las fibras de alúmina unas con otras. A continuación, se calienta la estera seca a 150ºC y se enfría bajo compresión hasta un grosor de unos 5 mm. Se descubre que la estera formada presenta una densidad substancialmente uniforme en toda su superficie.

Se cortan partes de la estera en formas para un relleno de un soporte monolítico. Las formas se montan en un envase que se posiciona al estilo de un catalizador estrechamente acoplado. Cuando se calienta el catalizador por los gases de escape, el termoplástico alcanza su temperatura de descomposición y desaparece quemado, confiriéndole a la estera una estructura fibrosa, porosa y flexible. La estera de soporte es muy capaz de retener el catalizador en el envase, a pesar de las vibraciones y variaciones de temperatura.

Ejemplo 2

Se añaden al agua fibras de alúmina con un diámetro de unas 3 micras y una longitud media de aproximadamente 4 cm en una concentración de aproximadamente el 0,1% en peso para formar una solución. Se impide la sedimentación de los sólidos mediante una agitación suave. Se añaden fibras constituidas por dos componentes provistas de un núcleo de tereftalato de polietileno y una vaina de polietileno y de un tamaño compatible con el de las fibras de alúmina en una concentración del 0,01% en peso, Se añade un látex de acrilato estándar y se dispersa, seguido de un agente de floculación polielectrolítico. Se coloca la mezcla en un recipiente provisto de fondo perforado y se permite el desagüe para dejar un depósito a modo de tampón en el fondo. Se deja secar y se traslada a un horno y se calienta hasta aproximadamente 130ºC a fin de secar el depósito totalmente y fundir la vaina termoplástica de las fibras a fin de ligar las fibras de alúmina unas con otras. A continuación, se calienta la estera seca a 150ºC y se enfría bajo compresión hasta un grosor de unos 5 mm. Se descubre que la estera formada presenta una densidad substancialmente uniforme en toda su superficie.

Se cortan partes de la estera en formas para un relleno de un soporte monolítico. Las formas se montan en un envase que se posiciona al estilo de un catalizador estrechamente acoplado. Cuando se calienta el catalizador por los gases de escape, el termoplástico alcanza su temperatura de descomposición y desaparece quemado, confiriéndole a la estera una estructura fibrosa, porosa y flexible. La estera de soporte es capaz de retener el catalizador en el envase, a pesar de las vibraciones y las variaciones de temperatura.

Claims (10)

1. Procedimiento para la fabricación de una estera que presenta una densidad constante en toda su superficie, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

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formar una suspensión acuosa que contiene una proporción mayor de fibras refractarias y una proporción menor de fibras termoplásticas que comprende fibras que presentan dos puntos de fusión distintos, uno más bajo que el otro;

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añadir un ligante y un agente de floculación;

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hacer que la suspensión que contiene las fibras refractarias, las fibras termoplásticas, el ligante y el agente de floculación atraviese una rejilla perforada para depositar un cuerpo de fibras húmedas sobre la rejilla;

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calentar el cuerpo para eliminar el agua y fundir las fibras termoplásticas del punto de fusión inferior con el fin de conformar una preforma, y

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termoconformar la preforma bajo presión para conformar el artículo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras termoplásticas comprenden fibras bicomponentes que comprenden un núcleo y una vaina.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el núcleo es de polipropileno o de tereftalato de polietileno y la vaina es de polietile-
no.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras refractarias presentan una longitud de hasta 4 cm y un diámetro de hasta 6 micras.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ligante es un látex.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agente de floculación es un polielectrolito.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras refractarias se hallan presentes en una concentración de 0,1% en peso en la solución.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras termoplásticas se hallan presentes en una concentración de 0,01% en peso en la solución.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la preforma se calienta a 150ºC y se enfría bajo compresión.

10. Artículo preformado seco que comprende un ligante y un agente de floculación y una proporción mayor de fibras refractarias que presentan una longitud media de 4 cm y un diámetro medio de 6 micras, mantenidas unidas por fibras termoplásticas fundidas y que presenta una densidad uniforme en toda su superficie.