Banda no tejida tendida en húmedo a partir de fibras naturales que no se han convertido en pasta y material compuesto que contiene las mismas.

Un material de banda fibrosa no tejido, tendido en húmedo, que comprende haces de fibra vegetal natural larga no convertida en pasta,

en una cantidad de al menos el 30% en peso del contenido de fibra del material no tejido, teniendo los haces de fibra vegetal natural larga no convertida en pasta una longitud de fibra troceada de 10 mm a 50 mm, en el que los haces de fibras son retenidos en su configuración de haz por componentes de aglutinantes naturales incluyendo lignina y hemicelulosa.

Banda no tejida tendida en húmedo a partir de fibras naturales que no se han convertido en pasta y material compuesto que contiene las mismas

Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a bandas no tejidas tendidas en húmedo fabricadas a partir de haces de fibra natural larga no convertida en pasta y a un material compuesto laminar hidroenmarañado que contiene tales bandas no tejidas.

Antecedentes de la invención

En las operaciones de fabricación de papel en húmedo convencionales, las fibras convertidas en pasta se dispersan en un medio acuoso y se depositan en forma de lámina sobre un alambre o trama de formación de papel. Las fibras convertidas en pasta son las unidades de fibra elemental individual natural obtenidas del procedimiento de fabricación de la pasta. Estas fibras elementales, antes del procedimiento de fabricación de la pasta, se forman en un haz juntas y se mantienen por diversos componentes de unión naturales tales como lignina y hemicelulosa. El procedimiento de fabricación de la pasta retira estos componentes de unión dejando atrás principalmente las fibras celulósicas elementales. Esta degradación de los haces de fibra es deseable puesto que las fibras elementales liberadas son más manejables y proporcionan una uniformidad de lámina deseada mientras que contribuye a la resistencia y brillo del material laminar resultante.

En la aplicación no tejida en húmedo, las fibras vegetales convertidas en pasta de mayor longitud se emplean en comparación con las fibras de pasta de madera más cortas. Estas fibras vegetales largas confieren propiedades mecánicas mejoradas e incluyen fibras elementales tales como fibras de sisal, cáñamo, caroa, lino, yute y abacá, como se menciona por Homonoff y col U.S. 5.151.320 y Viazmensky y col U.S. 5.009.747. En relación con esto, las fibras vegetales convertidas en pasta típicamente tienen un diámetro de fibra de aproximadamente 5-30 μm y una longitud de fibra de aproximadamente 10 mm. En la publicación WO 96.12849, se han usado las fibras de ramio liberadas o convertidas en pasta, cortadas a una longitud de 12 mm, en lugar de las fibras sintéticas de 12 mm para formar no tejidos absorbentes cuando se emplean agentes de dispersión apropiados.

Los no tejidos tendidos en húmedo de fibras inorgánicas tales como vidrio, carbono, carburo de sílice y otros también se conocen y se han usado para aplicaciones compuestas donde las propiedades anisotrópicas del no tejido tendido en húmedo son deseables para fines de refuerzo. Estas fibras inorgánicas confieren ventajosamente a los no tejidos su alto módulo de elasticidad, lo que da como resultado un refuerzo mejorado a una penalización de peso mínima.

Los revestimientos superiores de interior para vehículos a motor hasta ahora habían consistido en conjuntos multicapa moldeables compuestos de un núcleo de espuma con capas de fibra de vidrio adheridas a superficies planas opuestas de los mismos. Una película de barrera para la humedad de plástico, tal como una película de polietileno, se aplica a la capa de fibra de vidrio del lado posterior (el lado más cercano al techo del vehículo) y se emplean rollos de papel como capas de cobertura sobre la película para evitar la adherencia durante la operación de moldeo. Un material textil o una capa equivalente cubren la capa de fibra de vidrio delantera más cercana al interior del vehículo. Adicionalmente, como se menciona por Welch y col., Patente de Estados Unidos 5.437.919, pueden usarse capas exteriores de rollo de yute tejido o rollo de lino o sisal. Tales materiales de revestimiento superior presentan no sólo las características de termoformado necesarias sino que las fibras de refuerzo de fibra de vidrio proporcionan un módulo de elasticidad que supera el de la matriz de resina y confiere la rigidez necesaria al producto resultante.

Por diversas razones, la industria pretende obviar el uso de fibra de vidrio en tales aplicaciones sin afectar negativamente a las características deseables de las mismas, particularmente las características de termoformado y módulo o rigidez.

Sumario de la invención

Se ha descubierto ahora, de acuerdo con la presente invención, que las propiedades de refuerzo mecánico deseables pueden incorporarse en materiales de banda no tejida sin usar fibra de vidrio o materiales voluminosos de peso elevado que han evidenciado construcciones no uniformes hasta ahora. Esto se consigue usando bandas no tejidas tendidas en húmedo fabricadas con largos haces de fibra vegetal como el componente de fibra predominante. Tales bandas no tejidas pueden usarse individualmente o como parte de estructuras compuestas como el componente de refuerzo o rigidización de tales materiales compuestos.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un material de banda fibroso no tejido, tendido en húmedo, que comprende haces de fibra vegetal natural larga, no convertida en pasta, en una cantidad de al menos el 30% en peso del contenido de fibra del material no tejido, teniendo los haces de fibra vegetal natural larga, no convertida en pasta, una longitud de fibra de 10 mm a 100 mm, en el que los haces de fibra son retenidos en su configuración de haz por componentes de unión naturales incluyendo lignina y hemicelulosa.

Es una ventaja de la presente invención que los haces de fibra no convertida en pasta presenten el alto módulo de elasticidad requerido necesario para reemplazar a las fibras inorgánicas empleadas hasta ahora. Al mismo tiempo, se mantiene la característica anisotrópica del material no tejido tendido en húmedo.

De acuerdo con la presente invención, las mallas de fibra de vidrio pueden reemplazarse enteramente por las láminas tendidas en húmedo compuestas predominantemente de fibras largas naturales que tienen un módulo de elasticidad equivalente o mayor, es decir, una rigidez de aproximadamente 2-5 x 106 libras por pulgada cuadrada (1, 38-3, 45 x 1010 Pa) . Una banda no tejida de haces de fibra larga natural puede emplearse para reemplazar tanto la capa de fibra de vidrio como la película de barrera que evita que la resina gotee a través de la misma. Un material compuesto de la misma proporciona múltiples capas de fibras termoplásticas, fibras de refuerzo naturales y pasta de madera que, cuando se combinan, soportarán los procedimientos de termoformado requeridos cuando se desea el refuerzo de contorno del producto acabado, tal como en revestimientos superiores de vehículos u otros productos embellecedores del interior del vehículo. El material laminar de la presente invención reemplaza completamente las fibras de refuerzo inorgánicas y emplea haces de fibra larga natural no convertida en pasta seleccionados en una banda tendida en húmedo. El material de banda de fibras largas puede usarse en solitario o como un material compuesto para reemplazar la estructura de tres capas del sustrato de fibra de vidrio, película termoplástica y refuerzo no tejido. El producto resultante combina peso ligero, voluminosidad reducida y alta rigidez en forma moldeada con buena moldeabilidad y liberación del molde, así como un alto alargamiento y propiedades de barrera contra el flujo de resina.

Por consiguiente, la presente invención proporciona adicionalmente un material laminar multicapa compuesto que comprende el material de banda no tejido de la invención y una banda de pasta asegurada al mismo.

Una mejor comprensión de estas ventajas, características, propiedades y relaciones de la invención se obtendrá a partir de la siguiente descripción detallada, que expone una realización ilustrativa y es indicativo del modo en que se emplean los principios de la invención.

Descripción de una realización preferida

El material de banda fibrosa no tejido formado de acuerdo con la invención se fabrica mediante un procedimiento de fabricación de papel en húmedo que implica las etapas generales de formar una dispersión fluida de las fibras requeridas, depositar las fibras dispersadas sobre un alambre de recogida de fibra en la forma de un material de banda tipo laminar continuo. La dispersión de fibra puede incorporar hasta el 2% en peso, preferentemente aproximadamente el 1% en peso de un aditivo de refuerzo en húmedo y seguido de la formación de lámina, puede usarse como un componente de un material compuesto para proporcionar la resistencia sinérgica deseada y característica de módulo mientras que facilita su uso en aplicaciones moldeables.

La dispersión de fibra... [Seguir leyendo]

1. Un material de banda fibrosa no tejido, tendido en húmedo, que comprende haces de fibra vegetal natural larga no convertida en pasta, en una cantidad de al menos el 30% en peso del contenido de fibra del material no tejido, teniendo los haces de fibra vegetal natural larga no convertida en pasta una longitud de fibra troceada de 10 mm a 50 mm, en el que los haces de fibras son retenidos en su configuración de haz por componentes de aglutinantes naturales incluyendo lignina y hemicelulosa.

2. El material de banda no tejido de la reivindicación 1 en el que los haces de fibra natural son fibras de cordaje.

3. El material de banda no tejido de la reivindicación 1 en el que los haces de fibra natural se seleccionan entre el grupo que consiste en sisal, abacá, henequén, kenaf y yute.

4. El material de banda no tejido de la reivindicación 1 en el que el material de banda incluye un componente de fibra de pasta.

5. El material de banda no tejido de la reivindicación 1 en el que el material de banda incluye un componente de fibra sintética.

6. El material de banda no tejido de la reivindicación 5 en el que el componente de fibra sintética se selecciona entre el grupo que consiste en poliéster, acetato de celulosa, rayón de viscosa, nylon o fibras de poliolefina.

7. El material de banda no tejido de la reivindicación 1 en el que el material de banda tiene un peso base de hasta aproximadamente 200 g/m2.

8. El material de banda no tejido de la reivindicación 1 en el que el material de banda tiene un peso base de al menos aproximadamente 100 g/m2.

9. El material de banda no tejido de la reivindicación 1 en el que las fibras de los haces de fibra no convertidas en pasta tienen un módulo de elasticidad en el intervalo de 2-5 x 108 psi (1, 38-3, 45 x 1010 Pa) .

10. Un material laminar multicapa compuesto que comprende el material de banda no tejido de la reivindicación 1 y una banda de pasta asegurada al mismo.

11. El material laminar compuesto de la reivindicación 10 en el que las capas están aseguradas por hidroenmarañado.

12. El material laminar compuesto de la reivindicación 10 en el que las capas están aseguradas por enlace químico.

13. El material laminar compuesto de la reivindicación 10 que incluye una banda hilada en el lado opuesto del no tejido desde la banda de pasta.

14. El material laminar compuesto de la reivindicación 13 en el que el material compuesto puede termoformarse a presión.

15. El material laminar compuesto de la reivindicación 10 que incluye una capa de espuma con un material de banda no tejido de la reivindicación 1 asegurado a los lados opuestos del mismo.

16. El material laminar compuesto de la reivindicación 10 que tiene una fuerza de desviación promedio de al menos 2, 25 lbf (10 N) .

17. El material de banda fibroso de la reivindicación 1, que comprende al menos un 55% en peso del contenido del material no tejido, de haces de fibra natural no convertida en pasta.