Hilos de refuerzo revestidos mediante una composición de ensimaje,

caracterizados porque la composiciónde ensimaje comprende:

un agente de acoplamiento, elegido concretamente entre los silanos tales como los aminosilanos o los epoxisilanos,y al menos un aditivo adecuado para actuar en la superficie de contacto matriz/hilos para mejorar la resistencia alfuego del material compuesto, eligiéndose el o los aditivos adecuados para modificar la superficie de contactomatriz/hilos entre:

los nitratos, tales como nitrato de potasio (KNO3) o nitrato de guanidina;

un alcohol elegido entre dipentaeritritol, tripentaeritritol, pentaeritritol etoxilado, pentaeritritol propoxilado,pentaeritritol etoxilado/propoxilado o sorbitol (o D-glucitol)

los derivados de fósforo o de ácido fosfórico, los compuestos de organofósforo, los fosfatos de éster cíclico o losorganofosfinatos, tales como polifosfato de amonio, fosfato de guanidina, 1,2,3-dioxafosforinano o pirofosfato deamonio.

Hilos de refuerzo y materiales compuestos que tienen una resistencia al fuego mejorada

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a hilos (o fibras) adecuados para reforzar materias orgánicas y/o inorgánicas, así como los productos reforzados (o materiales compuestos) obtenidos, teniendo estos hilos de refuerzo y estos materiales compuestos una resistencia al fuego mejorada. La presente invención se refiere también a la composición utilizada para revestir estos hilos y al procedimiento de fabricación de estos hilos.

La presente invención trata en particular de hilos de vidrio de refuerzo, susceptibles de obtenerse mediante estiraje mecánico a gran velocidad (hasta de algunas decenas de metros por segundo) de hebras de vidrio fundido que fluyen por orificios dispuestos en la base de hilera (s) . Estas hebras se estiran en forma de filamentos, que se revisten, antes de su reunión en hilos, de una composición, denominada de ensimaje, destinada concretamente a proteger los hilos de la abrasión, a permitir la asociación de los hilos con la matriz (materia (s) orgánica (s) y/o materia (s) inorgánica (s) ) que va a reforzarse, etc.

Estado de la técnica

Aunque los hilos de vidrio presentan propiedades notables que se encuentran en los productos compuestos realizados, tienen en cambio un efecto negativo en lo que se refiere a la resistencia al fuego de estos materiales compuestos facilitando, dado el caso, la propagación del fuego en el seno de dichos materiales compuestos. Los agentes ignifugantes clásicos insertados en la matriz no permiten suprimir verdaderamente este efecto ya que los valores de resistencia al fuego logrados en este caso siguen siendo insuficientes, en particular inferiores al nivel logrado en ausencia de hilos de refuerzo.

La presente invención ha intentado resolver este problema y ha descubierto que la adición a la composición de ensimaje de un componente que no es forzosamente por sí mismo un agente ignifugante reconocido sino que actúa en la superficie de contacto matriz/hilos en el seno de los materiales compuestos realizados, que repele así la inflamación o que acelera la autoextinción, mejora la resistencia al fuego del material compuesto sin perjudicar, por otro lado, sus propiedades (concretamente mecánicas) o la puesta en práctica de hilos de refuerzo.

Objeto de la invención

La presente invención tiene por tanto por objeto en primer lugar los hilos de refuerzo, revestidos mediante una composición de ensimaje caracterizada porque comprende al menos un aditivo adecuado para actuar en (o modificar) la superficie de contacto matriz/hilos de modo que se mejore la resistencia al fuego del material compuesto matriz/hilos de refuerzo, concretamente repeliendo la inflamación y/o acelerando la autoextinción, sin perjudicar, sin embargo, las propiedades mecánicas del material compuesto o la puesta en práctica de hilos.

El retardo de la inflamación y/o la aceleración de la autoextinción tiene lugar a consecuencia de al menos un fenómeno que se produce esencialmente en la superficie de contacto matriz/hilos y que conduce preferentemente a la disminución de la transferencia térmica en la superficie de contacto, concretamente mediante la formación de una capa carbonosa, siendo el aditivo por ejemplo un donador de carbono o actuando como oxidante que escinde las cadenas de la matriz a la superficie de contacto y favoreciendo la reticulación, o interaccionando con un retardante de la llama de la matriz, etc., sin que pueda relacionarse mediante cualquier teoría con estos diferentes modos de acción posibles.

El o los aditivos adecuados para modificar la superficie de contacto matriz/hilos de modo que se mejore la resistencia al fuego del material compuesto matriz/hilos (sin perjudicar, sin embargo, las propiedades mecánicas o la puesta en práctica) pueden elegirse concretamente entre:

- los nitratos, tales como nitrato de potasio (KNO3) o nitrato de guanidina;

- un alcohol elegido entre dipentaeritritol, tripentaeritritol, pentaeritritol etoxilado, pentaeritritol propoxilado, pentaeritritol etoxilado/propoxilado o sorbitol (o D-glucitol) ; y

- los derivados de fósforo o de ácido fosfórico, los compuestos de organofósforo, los fosfatos de éster cíclico o los organofosfinatos, tales como polifosfato de amonio, fosfato de guanidina, 1, 2, 3-dioxafosforinano o pirofosfato de amonio,

eligiéndose preferiblemente este/estos aditivo (s) preferentemente entre los nitratos tales como nitrato de potasio (KNO3) o nitrato de guanidina (siendo el nitrato preferido, nitrato de potasio) , y/o entre los alcoholes (y sus derivados) de tipo sorbitol o derivados de pentaeritritol, preferiblemente (concretamente, cuando los hilos de refuerzo están destinados a cortarse) entre pentaeritritol etoxilado, pentaeritritol propoxilado, pentaeritritol etoxilado/propoxilado y sorbitol, y de modo particularmente preferido entre pentaeritritol etoxilado y sorbitol.

Los aditivos elegidos según la invención normalmente no forman parte de productos clasificados habitualmente como ignifugantes, y no tendrían por ejemplo ningún efecto contra el fuego si estuviesen incorporados, en particular solos y en la misma tasa, en el mismo seno de la matriz en vez de sobre los hilos. Tal como se indicó anteriormente, su acción se ejerce esencialmente en la superficie de contacto de la matriz y del hilo (en particular, en la superficie de contacto ensimaje/ (hilo y/o matriz) ) , pudiendo interaccionar este/estos compuesto (s) dado el caso, al nivel de dicha superficie de contacto, con la matriz y/o el/los retardante (s) de la llama de la matriz y/o con otros componentes del ensimaje.

Ha de observarse que la composición según la invención está exenta ventajosamente de fósforo rojo, de óxido de antimonio y de compuestos halogenados, siendo estos últimos, por otro lado, perjudiciales para el medio ambiente.

Preferiblemente, el/los aditivo (s) adecuado (s) para modificar la superficie de contacto matriz/hilos según la invención es/son soluble (s) , dispersable (s) o emulsionable (s) en agua y/o en (el resto de) la composición. Siendo generalmente la composición según la invención una composición acuosa, el extracto seco de la composición está comprendido preferentemente en este caso entre el 1 y el 20% en peso de la composición (comprendiendo la composición entre el 80 y el 99% en peso de agua) , concretamente entre el 2 y el 10% en peso. En otros modos de realización, la composición según la invención puede estar desprovista de agua o comprender otros disolventes.

La tasa de aditivo (s) adecuado (s) para modificar la superficie de contacto matriz/hilos según la invención está comprendida generalmente entre el 1 y el 60%, y preferiblemente entre el 2 y el 40%, en peso del extracto seco de la composición.

La composición (preferentemente de ensimaje) también puede contener al menos un agente de acoplamiento, que permite generalmente acoplar los hilos de refuerzo (en particular, de vidrio) a la matriz que va a reforzarse. Este agente de acoplamiento puede elegirse concretamente entre los silanos, los titanatos y los zirconatos, y se elige preferentemente entre los silanos (en particular, entre los aminosilanos, los epoxisilanos, etc.) . La tasa de agente (s) de acoplamiento está comprendida entonces preferentemente entre el 1 y el 50% en peso, ventajosamente entre el 2 y el 20% en peso, y de modo particularmente preferido entre el 5 y el 15% en peso del extracto seco de la composición.

La composición también puede contener al menos un agente adhesivo (filmógeno) , actuando este agente, generalmente, sobre la capacidad de puesta en práctica del hilo (rigidez, cohesión entre filamentos, etc.) , eligiéndose este agente, por ejemplo, entre los poliuretanos, las resinas de epóxido, los copolímeros acrílicos, los poli (acetatos de vinilo) y las emulsiones poliolefínicas, estando comprendida la tasa de agente (s) adhesivo (s) dado el caso (cuando está (n) presente (s) ) entre el 10 y el 90%, y preferiblemente entre el 20 y el 80%, en peso del extracto seco de la composición. Preferiblemente, la composición comprende al menos un agente adhesivo adecuado para fijar el aditivo según la invención a la superficie del hilo para que permanezca en la superficie de contacto hilo/matriz, estando ventajosamente este agente en forma de un poliuretano y eligiéndose en particular poco soluble en la matriz o no difundiendo (mucho) a la superficie de contacto. Puede tratarse, por ejemplo, de un poliuretano destinado a reticularse tras la deposición de la composición... [Seguir leyendo]

1. Hilos de refuerzo revestidos mediante una composición de ensimaje, caracterizados porque la composición de ensimaje comprende:

un agente de acoplamiento, elegido concretamente entre los silanos tales como los aminosilanos o los epoxisilanos, y al menos un aditivo adecuado para actuar en la superficie de contacto matriz/hilos para mejorar la resistencia al fuego del material compuesto, eligiéndose el o los aditivos adecuados para modificar la superficie de contacto matriz/hilos entre:

los nitratos, tales como nitrato de potasio (KNO3) o nitrato de guanidina;

un alcohol elegido entre dipentaeritritol, tripentaeritritol, pentaeritritol etoxilado, pentaeritritol propoxilado, pentaeritritol etoxilado/propoxilado o sorbitol (o D-glucitol)

los derivados de fósforo o de ácido fosfórico, los compuestos de organofósforo, los fosfatos de éster cíclico o los organofosfinatos, tales como polifosfato de amonio, fosfato de guanidina, 1, 2, 3-dioxafosforinano o pirofosfato de amonio.

2. Hilos de refuerzo revestidos mediante una composición de ensimaje, según la reivindicación 1, caracterizados porque la composición de ensimaje está exenta de fósforo rojo, de óxido de antimonio y de compuestos halogenados.

3. Hilos de refuerzo revestidos mediante una composición de ensimaje, según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizados porque la composición de ensimaje contiene al menos un agente adhesivo elegido entre los poliuretanos, las resinas epoxídicas, los copolímeros acrílicos, poli (acetato de vinilo) y las emulsiones poliolefínicas.

4. Hilos de refuerzo revestidos mediante una composición de ensimaje, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque la composición de ensimaje comprende al menos un agente adhesivo, tal como un poliuretano, adecuado para fijar el aditivo a la superficie del hilo para que permanezca en la superficie de contacto hilo/matriz.

5. Hilos de refuerzo revestidos mediante una composición de ensimaje, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizados porque la composición de ensimaje comprende al menos dos agentes adhesivos de poliuretano diferentes.

6. Hilos de refuerzo revestidos mediante una composición de ensimaje, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizados porque la composición de ensimaje representa la siguiente formulación:

7. Procedimiento de fabricación de hilos de vidrio según el cual se estira una multiplicidad de hebras de vidrio fundido, fluyendo por una multiplicidad de orificios dispuestos en la base de una o más hileras, en forma de una o más napas de filamentos continuos, después se reúnen los filamentos en uno o más hilos que se recogen sobre un soporte en movimiento, consistiendo dicho procedimiento en depositar en la superficie de los filamentos durante el estiraje y antes de la reunión de los filamentos en hilo (s) al menos una parte de una composición de ensimaje, revistiéndose dado el caso el/los hilo (s) de la composición completa a más tardar durante la recogida del/de los hilo (s) , Componentes Organosilano (s) % en peso del extracto seco de la composición 1-50 Poliuretano (s) 10-90 KNO3 1-60 Lubricante (s) 0-20

caracterizado porque la composición de ensimaje comprende un agente de acoplamiento, elegido concretamente entre los silanos tales como los aminosilanos o los epoxisilanos y al menos un aditivo adecuado para actuar en la superficie de contacto matriz/hilos para mejorar la resistencia al fuego del material compuesto, eligiéndose el o los aditivos adecuados para modificar la superficie de contacto matriz/hilos entre:

los nitratos, tales como nitrato de potasio (KNO3) o nitrato de guanidina;

un alcohol elegido entre dipentaeritritol, tripentaeritritol, pentaeritritol etoxilado, pentaeritritol propoxilado, pentaeritritol etoxilado/propoxilado o sorbitol (o D-glucitol)

los derivados de fósforo o de ácido fosfórico, los compuestos de organofósforo, los fosfatos de éster cíclico o los organofosfinatos, tales como polifosfato de amonio, fosfato de guanidina, 1, 2, 3-dioxafosforinano o pirofosfato de amonio.

8. Procedimiento de fabricación de hilos de vidrio, según la reivindicación 7, caracterizado porque la composición de ensimaje está exenta de fósforo rojo, de óxido de antimonio y de compuestos halogenados.

9. Procedimiento de fabricación de hilos de vidrio, según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la composición de ensimaje contiene al menos un agente adhesivo elegido entre los poliuretanos, las resinas 10 epoxídicas, los copolímeros acrílicos, poli (acetato de vinilo) y las emulsiones poliolefínicas.

10. Procedimiento de fabricación de hilos de vidrio, según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la composición de ensimaje comprende al menos un agente adhesivo, tal como un poliuretano, adecuado para fijar el aditivo a la superficie del hilo para que permanezca en la superficie de contacto hilo/matriz

11. Procedimiento de fabricación de hilos de vidrio, según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque la composición de ensimaje comprende al menos dos agentes adhesivos de poliuretano diferentes.

12. Procedimiento de fabricación de hilos de vidrio, según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado 20 porque la composición de ensimaje representa la siguiente formulación:

13. Composición moldeable que comprende al menos hilos como los definidos según una de las reivindicaciones 1 a 6.

14. Composición moldeable que comprende al menos hilos como los definidos según la reivindicación 13, caracterizada porque encierra también al menos un agente retardante de la llama y/o al menos cargas.

15. Composición moldeable que comprende al menos hilos como los definidos según una de las 30 reivindicaciones 13 ó 14, caracterizada porque presenta la siguiente formulación: Componentes % en peso del extracto seco de la composición Organosilano (s) 1-50 Poliuretano (s) 10-90 KNO3 1-60 Lubricante (s) 0-20

- del 20 al 95% en peso de materia (s) orgánica (s) ;

- del 1 al 60%, concretamente del 5 al 40%, y preferiblemente del 10 al 30%, en peso de al menos un agente 35 retardante de la llama;

- del 1 al 60% en peso, y preferiblemente del 10 al 40% en peso, de hilos ensimados según la invención; y

- del 0 al 50% en peso de cargas inorgánicas/minerales.