PT97651A - Entretela de reforco textil e material de ligacao reforcado com fibras - Google Patents

Description

"ENTRETELA DE REFORÇO TÊXTIL E MATERIAL DE LIGAÇÃO REFORÇADO COM FIBRAS”

DESCRIÇÃO A presente invenção diz respeito a uma entretela de reforço têxtil, que consiste ou que contém um material têxtil não tecido de fibras sintéticas, em que pelo menos uma parte das fibras sintéticas é constituído por fibras ocas, assim como a um material de ligação reforçado com fibras que contém esta entretela. 0

Os materiais de ligação reforçados com fibras, no sentido em que esta expressão é utilizada na presente inveii ção, consistem numa matriz de polímero de uma resina termoplástica e, de preferência, uma resina endurecível por ret^ culação, na qual está embebida uma massa de fibras.

Por meio da patente de invenção alemã DE-A-30 22 255, conhece-se um material de ligação reforçado com fibras e uma esteira de fibras utilizada na sua fabricação. de A esteira prepara-se exclusivamente a partir fios, que se preparam por fiação de flocos de fibras, espe-cialmenteflocos de refugo. Ela contém ainda cabelo, espaços vazios, enchumaços e descontinuidades superficiais, que devem provocar uma boa ancoragem da esteira de fibras com a re^ sina da matriz.

Como resinas de matriz, utilizam-se preferivelmente resinas de poliéster, de epóxido, fenólicas de silicone, de polietileno e de celulose, assim como elastómeros. Por causa da falta de homogeneidade do material e da estrutura da esteira dê fiação empregada neste caso, basta que o material de ligação conhecido obedeça a apenas moderados requisitos de qualidade. A patente de invenção alemã DE-B-12 14 193 descreve um material de ligação anisotrópico formado por um grande númeróde filamentos ocos unidos superficialmente e colocados essencialmente em relação paralela uns com os outros, que são embebidos na resina da matriz. A partir da patente de invenção alemã DE-C-30 13 134, conhece-se um processo para a fabricação de artigos moldados por estampagem profunda e/ou por compressão de esteiras de fibra que contêm fibras termoplásticas, em que a deformei ção se realiza no estado termicamente amolecido das fibras.

Como se sabe, neste processo utiliza-se como esteira um material têxtil não urdido que contém fibras e granel e fibras sem-fim, o qual possui, a distâncias apropriadas, sítios de obturação estanques a gases. Entre os sítios de ob-= turação das fibras, formam-se uma espécie de caixa de ar alongada e incompressível que estabiliza as fibras de tal modo que, no estado'termoplasticamente amolecido, se consegue uma possibilidade de deformação da esteira quase ilimitada. Neste documento, não se descreve nenhum material de ligação.

As fibras são, em muito larga medida, massas de po-r límeros não submetidas a extrusão apropriadas, resistem a elevados esforços de tracção e sabe-se desde há muito tempo como reforçar artigos de plástico que devem resistir a elevados esforços mecânicos por meio de entretelas de fibra.

As entretelas de fibra deste tipo impõem-se elevadas exigências em relação à sua resistência mecânica, con-servaçãodas dimensões, capacidade de absorção, isto é, ac-tividade capilar, compatibilidade com a matriz e ligação â matriz, elasticidade e alongamento da cobertura. Esta combinação de propriedades vantajosas deve existir na entretela não só no estado bruto mas também se deve manter depois da acção do material da matriz e das condições de inserção e de endurecimento. -4-

Especialmente a necessidade de uma elevada resistência à tracção, de um módulo de elasticidade que se harmonize o mais possível com o material da matriz e da isotro-pia óptima destas propriedades exigida na maior parte dos casos origina que, como entretelas de reforço têxteis, se empreguem de preferência materiais têxteis não urdidos de fibras sintéticas.

As fibras sintéticas são especialmente apropriadas para a fabricação de entretelas de reforço têxteis para materiais de ligação porque as suas propriedades mecânicas podem ser harmonizadas com muita exactidão com as proprieda^ des da matriz, por causa das suas resistências mecânicas inerentemente elevadas e da sua elevada estabilidade duran^ te intervalos de tempo prolongados. Como estruturas têxteis planas que reforçam a matriz, são especialmente apropriados materiais têxteis:não urdidos, isto é, materiais têxteis não urdidos reforçados, porque, por um lado, estes se podem fabricar de maneira especialmente vantajosa do ponto de vi_s ta de preço e, por outro lado, por causa da colocação emara nhada dos filamentos possuem vantagens quase inultrapassáveis relativamente à anisotropia das suas propriedades mecânicas. No entanto, também se podem produzir materiais não urdidos com uma anisotropia pretendida das suas propriedades mecânicas em que se prevêm partes de fibras que se espalham em determinadas direcções preferenciais. ut i-

Os materiais ligados são desde há muito tempo lizados em âmbito e quantidade crescente para a fabricação de objectos moldados de grandes dimensões como, por exemplo, cabos de botas ou carroçarias de veículos automóveis. No caso desta utilização, realiza-se um esforço contínuo para conseguir economia de material e de peso, muito embora a resistência mecânica das peças acabadas não deva ser diminuída.

Por causa destas exigências do utilizador, é cada vez mais difícil proporcionar reforços de fibras com as combinações de propriedades acima descritas e com custos defensávèis.

Frequentemente em casos isolados, só se consegue atingir a combinação pretendida de propriedades, especialmente de elevada resistência mecânica, apenas com materiais têxteis não urdidos relativamente espessos e, por consequêji cia, também pesados e caros. Têm-se realizado ensaios no sentido de proporcionar entretelas de fibras o mais possível leves, as quais sejam suficientes para satisfazer as exigências crescentes do uti_ lizador, em diversas direcções.

Surpreendentemente, a requerente descobriu agora ./-6- que, é possível satisfazer as elevadas exigências do material de reforço com materiais têxteis com peso unitário su-perficia essencialmente menor e, por consequência, com um custo de material essencialmente menor se o material das fibras de material têxtil não urdido contiver fibras ocas.

Um outra vantagem do material de reforço de acordo com a presente invenção reside no facto de, em muitos casos, per-mitif-uma nítida economia do material da matriz, o que igualmente origina a redução do peso e dos custos.

Constitui portanto um objecto da presente invenção um material têxtil de reforço que consiste ou que contém um material têxtil não urdido de fibras sintéticas, em que pelo menos parte das fibras sintéticas é constituída por fibras ocas. A proporção de fibras ocas existentes no material têxtil não urdido que confere a este último a combinação pretendida de propriedades pode ser surpreendentemente pequena seas circunstâncias o permitirem.

Verifica-se muitas vezes uma acentuada vantagem económica e técnica com uma entretela de reforço têxtil cujo material têxtil não urdido contém pelo menos 10% de fi_ bras ocas. Em geral, é conveniente empregar uma entretela de reforço cujo material têxtil não urdido contém entre 50 satisfazer natural-. a 100% de fibras ocas, com que se podem mente as exigências técnicas máximas com materiais têxteis não urdidos que consistem em até 100% de fibras ocas.

Os títulos das fibras sintéticas do material têxtil não urdido contido nas entretelas de reforço têxteis de -acordo com a presente invenção ficam compreendidos dentro do intervalo usual das entretelas de reforço têxteis.

Em geral, ficam compreendidos entre 0,5 e 50 dtex, de preferência no intervalo de 2 a 20 dtex.

Caso a caso, pode ser conveniente empregar títulos múltiplos, em especial dos materiais têxteis não urdidos pa_ ra entretelas de reforço que não consistem em 100% de fibras ocas, e em que as fibras ocas e as fibras maciças têm títulos diferentes.

As fibras sintéticas podem ser fibras sem-fim ou fibras cortadas, especialmente com comprimentos compreendidos entre 2 e 20 centímetros. E possível, no entanto, utilizar materiais têxteis não urdidos sem mais nada que contenham tanto fibras sem--fim como também fibras cortadas. -8-

Vr

Assim, por exemplo, em muitos casos, pode conseguir--sea combinação pretendida de propriedades de um material têxtil não urdido de filamentos (neste caso, consistindo em filamtos sem-fim) por mistura com uma proporção apropriji da de fibras a granel ocas.

Evidentemente, podem também utilizar-se misturas de fibras a granel ocas e maciças, de maneira a obter-se um ma^ terial têxtil não urdido de fibras de fiação.

As fibras sintéticas còntidas'nos materiais têxteis não urdj_ dos das entretelas de reforço têxteis de acordo com a presente invenção podem ter um ou mais espaços vazios e os es* paos vazios podem ser curtoscaté muito curtos na direcção do eixo das fibras ou podem prolongar-se ao longo de todo o m comprimento das fibras. Portanto, no sentido utilizado na presente invenção, as fibras ocas são tanto fibras de espu* ma como também fibras ocas com um ou mais espaços vazios ao longo de grande parte das fibras ou que se prolongam ao 1θ£ go de todo o comprimento das fibras. A proporção dos espaços vazios das fibras sintéticas tem um interesse especial. São especialmente apropriadas para as entretelas de reforço têxteis de acordo com a presente invenção as fibras sintéticas cuja proporção de espaço vazio está compreendido entre 3 e 40% em volume, de pre- -9-

ferência entre 5 e 20% em volume. As fibras sintéticas apnj priadas consistem em geral em poliamida, polietileno, poli-propileno ou poliéster fiável.

Preferem-se as fibras sintéticas de poliéster, especialmente de politereftalato de etileno. 0 reforço dos materiais têxteis não urdidos das en-^ tretelas de reforço têxteis de acordo com a presente inven-; ção pode, em princípio, realizar-se de acordo com qualquer maneira de proceder já conhecida. Assim, é possível, por exem pio, reforçar o material têxtil não urdido por meio de um agente ligante com o qual se impregna o material têxtil não urdido e, em seguida, se endurecer ou o agente ligante que pode ser um agente ligante de fusão que, por exemplo, se in sere no material têxtil não urdido sob a forma de pó ou sob a forma e fios ligantes e o material têxtil não urdido ser reforçado por acção do calor com obtenção do material têxtil não urdido.. 0 reforço do material têxtil com obtenção de umima-terial têxtil não urdido pode realizar-se por calandragem, de acordo com a qual se realiza parcialmente a feltragem dos filamentos e se efectua depois parcialmente a soldadura au-togénica nos pontos de cruzamento.

Verificou-se serem especialmente vantajosas as entretelas têxteis de reforço de acordo com a presente invenção que consistem ou contêm um material têxtil não urdido que foi reforçado mecanicamente.

Pela expressão "reforço mecânico" entende-se, por exemplo, a utilização de agulha ou também, por exemplo, o reforço hidromecânico, como se descreve, por exemplo, na patente de invenção europeia EP-A-0 108 621. 0 peso unitário superficial na entretela de reforço têxtil de acordo com a presente invenção depende, natural*; mente, de utilização prevista. Como regra geral, está com-preendido entre 50 e 500 g/m , de preferência entre 100 e 300 g/m^.

Uma outra forma de realização preferida da entretela têxtil de reforço de acordo com a presente invenção possui como material têxtil não urdido um material fiado de lj_ gação,.em especial um material ligado de fiação reforçado por pontos com agulha. São também especialmente preferidas as formas de realização das entretelas de reforço têxteis em que estão combinadas várias das características específicas acima mencionadas como preferidas. -11

A presente invenção refere-se também . a um processo para a preparação da entretela têxtil de reforço de acordo com a presente invenção por assentamento de fibras sintéti* cas sem-fim ou cortadas a granel de acordo com a maneira de proceder conhecida sobre uma base que se desloca, subsequente reforço.e, eventualmente, combinação com outro mate* rial têxtil, que se caracteriza pelo facto de pelo menos uma parte das fibras sintéticas assentes ser oca.

Na preparação de materiais têxteis não urdidos de fibras de fiação, que contêm uma proporção de fibrasrocas de acordo com a presente invenção, pode secar-se uma mistura v de fibras cortadas a granel ocas e não ocas na proporção de mistura pretendida, de acordo com uma maneira^de proceder já conhecida ou serem assentes de maneira a obter-se o material têxtil não urdido pelo processo de assentamento em húmido e serem em seguida reforçadas. No entanto,ré também possível produzir materiais têxteis não urdidos a partir de fibras sem-fim e de fibras cortadas a granel, de acordo com o qual se prevê, no assentamento das fibras sem-fim, realizar-se uma mistura de fibras cortadas a granel. Neste caso, as fibras sem-fim ou as fibras cortadas a granel podem consistir total ou parcialmente em fibras ocas, conforme se escolha.

Também na fabricação dos tecidos não urdidos de -12- * Λ acordo com o processo de ligação de fiação, é possível misturar fibras maciças e fibras ocas ao fazer o assentamento. Neste caso, podemlpreparar-se, por exemplo, fibras ocas separadas e retiradas do reservatório de fibras, por exemplo enroladas em bobinas, e serem alimentadas por meios de bocais de sopragem â corrente das fibras maciças que se dirigem para o assentamento ou então os conjuntos de produ-; tos de fiação que servem para a fabricação dos filamentos a utilizar no material têxtil não urdido podem possuir, jun tamente com aberturas de fiação para fibras maciças, também aberturas de fiação para fibras ocas, em que a proporção das diferentes aberturas de fiação e a quantidade dos filamentos obtidos por fiação através deles corresponde à pro-, porção pretendida de fibras maciças e ocas para a entretela de reforço têxtil de acordo com a presente invenção.

Em geral, para a fabricação das entretelas de refo_r ço de acordo com a presente invenção, assentam-se pelo menos 10% de fibras ocas.

De preferência, a proporção de fibras ocas assentes está compreendida entre 50 e 100% e, para se obter o efeito máximo, é igual a 100% das fibras assentes. 0 reforço do material têxtil não urdido para a obteji ção da entretela realiza-se de uma maneira já conhecida com utilização de um agente ligante ou de um agente ligante de fusão ou por calandragem ou, de preferência, por cosimento com agulha.

Os agentes ligantes podem ser, por exemplo, soluções ou dispersões de polímero ou látices que são aplicados ao material têxtil não urdido por impregnação ou por pulveriza ção e que, depois da vaporização da fase líquida, formam, nos pontos de cruzamento dos filamentos, "velas de ligação".

No entanto, também se podem utilizar agentes ligantes de duroplastas que eventuaimente por meio de um tratamento térmico fixam os pontos de cruzamento das fibras. Iam bém se podem utilizar com êxito agentes ligantes de fusão que, por exemplo, se podem incorporar sob a forma de pós ou, de preferência, sob a forma de fibras ligantes no material têxtil não urdido e se ligam mediante aquecimento do material têxtil não urdido a uma temperatura superior ao seu pon to de fusão nos pontos de cruzamento das fibras e formam pon tos de ligação que reforçamlo material têxtil não urdido sol to com obtenção de um material têxtil não urdido resistente depois do arrefecimento.

Pode também conseguir-se um efeito semelhante por meio de soldadura "autogénica" dos filamentos do material têxtil não tecido nos seus pontos de cruzamento se o mate-:' 14- rial têxtil não urdido for submetido a calandragem a uma temperatura próxima da temperatura de fusão dos filamentos do material têxtil não urdido.

Prefere-se um esforço mecânico. Neste caso, não se realiza de forma alguma uma carga química ou térmica do material dos filamentos de modo que as propriedades físicas vantajosas que são arranjadas nos filamentos por causa da sua preparação, por exemplo, por fiação rápida ou por operji ções de estiramento, são transferíveis para o material têxtil não urdido sem serem diminuídas.

As entretelas têxteis de reforço de acordo com a presente invenção podem·consistir apenas num material têxtil não urdido do tipo descrito antes òu podem juntamente com o materialtêxti1 não urdido conter ainda outros materiais têx teis, como, por exemplo, tecido ou uma camada;.têxti 1 adicional (por exemplo, uma camada decorativa ou uma estrutura formada por filamentos dirigidos numa determinada direcção para se obter uma resistência mecânica especial em determinada direcção). Com estas camadas adicionais, o material têxtil não urdido é reunido com obtenção de um material de ligação têxtil e permite atingir objectivos adicionais. A presente invenção refere-se também a materiais de ligação reforçados com fibras constituídos por uma matriz de -15- polímero na qual se insere uma entretela de reforço de acor do com a presente invenção do tipo descrito antes. Como matriz de polímero, são apropriados, em princípio, todos os materiais de ligação reforçados com fibras conhecidos, especialmente massas de polímero reticuláveis, como por exem pio resinas de poliéster, epóxido, fenol ou silicone. São especialmente apropriadas as resinas de poliéster e de epô-xido reticuláveis que podem ser reticuladas por meio de um agente reticulante em si apropriado ou por acção de calor ou, por exemplo, por irradiação ionizante. A preparação dos materiais de ligação de acordo com a presente invenção realiza-se de uma maneira já conhecida por impregnação ou revestimento, especialmente por revestimento dos dois lados da entretela de reforço de acordo com a presente invenção com o polímero da matriz não reticulado, eventualmente moldação da entretela de reforço embebida por meio de um processo corrente., por exemplo, por prensagem, estiragem ou assentamento, dentro de um molde e subsequente endurecimento do material poiimérico por reticulação.

Claims (16)

1. .-16-

   REIVINDICAÇOES 1. - Entretela de reforço têxtil constituída por um ou que contém um material com a forma de tosão de fibras sintéticas, caracterizado pelo facto de pelo menos uma parte das fibras sintéticas ser constituída por fibras ocas.
2. 2. - Entretela de reforço têxtil de acordo com a rei vindica.ção 1, caracterizado pelo facto de pelo menos 101 das fibras sintéticas serem fibras ocas.
3. 3. - Entretela de reforço têxtil de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo facto de. 50 a 100%, de preferência, 100% das fibras sintéticas serem fibras ocas. -17-
4. 4. - Entretela de reforço têxtil de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo facto de o espaço vazio das fibras ocas se prolongar ao longo de todo o comprimento das fibras.
5. 5. - Entretela de reforço têxtil de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo facto de a proporção do espaço vazio das fibras sintéticas estar compreendida entre 3 e 40% em volume, de preferência entre 5 e 20% em volume.
6. 6. - Entretela de reforço têxtil de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo facto de as fibras sintéticas consistirem em poliéster, de preferência de politereftalato.de etileno.
7. 7. - Entretela de reforço têxtil de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações la 6, caracterizada pelo facto de o material do tosão ser reforçado por mio de um ligan-te.
8. 8.- Entretela de reforço têxtil de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo facto de o material de tosão ser reforçado mecanicamente. -18- -18-
9. 9,- Entretela de reforço têxtil de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo facto de o material do tosão ser um material de tosão com a for ma de filamentos.
10. 10. - Processo para a prepara.ção de uma entretela de reforço têxtil de acordo com a reivindica.ção 1, mediante assentamento de fibras sem fim e/ou a granel sintéticas sobre uma base que se move de maneira a obter-se um tosão, subsequente re forço e eventualmente combina.ção do material do tosão com outro material têxtil, caracterizado pelo facto de pelo menos uma par te das fibras sintéticas assentes serem fibras ocas.
11. 11. - Processo de acordo com a reivindicação 10, ca racterizado pelo facto de pelo menos 10% das fibras sintéticas assentes serem fibras ocas.
12. 12. - Processo de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações 10 e 11, caracterizado pelo facto de 50 a 100%, de preferência 100% das fibras assentes serem fibras ocas.
13. 13. - Processo de acordo com pelo menos uma qualquer das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo facto de o reforço do tosão de maneira a obter-se um material com a forma de tosão se realizar com utilização de um ligante ou de preferência -1 % mecanicamente.
14. 14,- Material de ligação reforçado com fibras a partir de uma matriz de polímero, em gue está metida uma entretela de reforço, caracterizado pelo facto de conter uma entretela de reforço de acordo com a reivindicação 1.
15. 15..- Material de ligação reforçado com fibras de acor do com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de, como ma triz de polímero, conter uma resina de poliéster ou de epõxido.
16. 16.- Processo para a preparação do material de ligação de acordo com a reivindicação 14 por impregnação ou recobri mento, em especial por recobrimento de ambos os lados de uma en tretela de reforço com o polímero da matriz não reticulado, eventualmente com deformação da entretela de reforço por um pro cesso usual e subsequente .endurecimento do material polimérico mediante reticulação, caracterizado pelo facto de se empregar uma entretela de reforço de acordo com a reivindicação 1. Lisboa, 14 de Maio cie 1991 O Agente Oficial da Propriedade Industrial