PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR COMPOSICIONES TERMOPLÁSTICAS REFORZADAS CON FIBRA DE VIDRIO LARGA.

Procedimiento para producir una composición de polímero termoplástico reforzado con fibra de vidrio larga,

el cual comprende los pasos subsiguientes de:

a) desenrollar de un paquete por lo menos una hebra de filamentos múltiples de vidrio continua que contiene como máximo 2% en masa de una composición encolante;

b) aplicar desde 0.5 hasta 20% en masa de un agente para impregnación a dicha hebra de filamentos múltiples de vidrio continua para formar una hebra de filamentos múltiples continua impregnada;

c) aplicar un forro de polímero termoplástico alrededor de la hebra de filamentos múltiples continua impregnada para formar una hebra de filamentos múltiples continua forrada;

caracterizado por que el agente para impregnación es no volátil, tiene un punto de fusión por lo menos 20 °C por debajo del punto de fusión de la matriz termoplástica, tiene una viscosidad desde

Procedimiento para producir composiciones termoplásticas reforzadas con fibra de vidrio larga Campo de la invención La presente invención se refiere á un procedimiento para producir una composición termoplástica reforzada con fibra de vidrio larga, que comprende un paso de aplicar un forro de polímero termoplástico alrededor de una hebra de filamentos múltiples.

Antecedentes de la invención Dicho procedimiento se conoce a partir de la publicación EP 0994978 B1. Este documento describe un procedimiento para producir composiciones reforzadas con fibra de vidrio, el cual comprende los pasos de formar una multitud de filamentos; revestir los filamentos, específicamente los filamentos individuales, con una composición encolante no acuosa, posteriormente agrupar los filamentos de vidrio en una hebra, y después aplicar un forro de resina de polímero alrededor de la hebra de filamentos múltiples de vidrio, generalmente después del almacenamiento intermedio de la hebra enrollada en un paquete. La composición encolante no acuosa comprende uno o más formadores de película, los cuales tienen un punto de fusión de 30 a 60 º C y una viscosidad de 75 a 400 cPs a 100 º C, y 0.1- 5% en peso de uno o más agentes de silano para acoplamiento. La hebra de filamentos múltiples de vidrio contiene una cantidad elevada de composición encolante, por ejemplo desde aproximadamente 3.5% hasta aproximadamente 10% en peso, según se determina mediante el método de pérdida por calcinación.

Introducidos hace más de medio siglo, los plásticos reforzados con fibra son materiales mixtos con una amplia gama de aplicaciones en la industria, por ejemplo en las industrias aeroespacial, automotriz, marítima y de la construcción. El término "mixto" se puede aplicar a cualquier combinación de materiales individuales, por ejemplo a un polímero termoplástico (la matriz) en el cual se dispersan las fibras (material de relleno de refuerzo) . Con frecuencia se utiliza una gran diversidad de fibras orgánicas, incluyendo fibras sintéticas tales como poliamida, politetrafluoroetileno, poliésteres, fibras naturales, tales como algodón, cáñamo, lino, yute; y fibras inorgánicas tales como fibras de vidrio y fibras de carbón como refuerzo en los materiales mixtos.

La industria de plásticos reforzados ha utilizado fibras de vidrio en formas diferentes para reforzar matrices poliméricas para producir una diversidad de productos. Las fibras de vidrio generalmente se suministran como una pluralidad de filamentos muy largos, continuos, y pueden estar en forma de hebras, mechas o hilos. Un filamento es una fibra individual de material de refuerzo. Una hebra es una pluralidad de filamentos empaquetados. Los hilos son conjuntos de filamentos o hebras trenzados entre sí. Una mecha se refiere a un conjunto de hebras enrolladas en un paquete.

En el procedimiento de fabricación de fibras de vidrio utilizadas para el reforzamiento polimérico, por lo general una pluralidad de filamentos de vidrio se estira a partir de un material fundido de vidrio a través de una placa de boquillas u orificios. Mientras los filamentos son estirados y antes de que éstos se agrupen como una hebra, se aplica a los mismos una composición para tratamiento químico, también conocida como composición encolante. Esta composición encolante es necesaria para impedir la abrasión entre filamentos cuando los filamentos se agrupan como hebras, para evitar la acumulación de carga estática, y para incrementar la compatibilidad de los filamentos con los polímeros termoplásticos a los que éstos van a reforzar. La química del encolante varía con la aplicación; por ejemplo, éste se puede formular para mejorar la capacidad de humectación de la fibra durante la impregnación de la resina termoplástica, reduciendo de esta manera el tiempo de fabricación del material mixto. Las composiciones encolantes por lo general son sistemas basados en solvente, en material fundido o en curado con radiación. Las composiciones encolantes basadas en solvente comprenden materiales orgánicos los cuales generalmente están dispersos, disueltos o suspendidos como composiciones acuosas. La composición acuosa tradicionalmente contiene materiales formadores de película, agentes para acoplamiento que mejoran la unión entre la fibra y la matriz de resina y lubricantes que generalmente previenen el daño a las superficies del filamento; varios ejemplos de composiciones acuosas se describen, por ejemplo, en los documentos US4728573, W095/11800 y EP0206189 A1. Los documentos US4537610 y US3783001 describen la aplicación de un material de revestimiento basado en termoplástico, no acuoso, fundido caliente, a filamentos continuos. Los compuestos químicos orgánicos basados en curado con radiación se describen, por ejemplo, en los documentos US5171634 y US5011523. Típicamente, en la producción de fibra de vidrio, los filamentos hilados se tratan primero con la composición encolante y después se agrupan como una hebra, la cual después se enrolla alrededor de una bobina receptora para formar un paquete; el paquete también es conocido en la técnica como mecha. Las hebras se secan en forma de paquete o éstas primero se cortan o trocean como segmentos de longitud deseada y después se secan. Se puede obtener una amplia variedad de propiedades del artículo seleccionando, por ejemplo, el tipo de vidrio apropiado, diámetro del filamento, composición encolante y formas de la fibra.

Durante la producción de composiciones o compuestos de fibra de vidrio cortas, las hebras troceadas de longitud predeterminada se mezclan con un polímero termoplástico en un extrusor, durante lo cual se destruye la integridad de las hebras de fibra de vidrio y las fibras de vidrio se dispersan a través de todo el polímero termoplástico fundido; debido al rompimiento de la fibra, se reduce la longitud de la fibra durante este proceso, típicamente hasta muy por debajo de 1 mm. El compuesto obtenido se configura como comprimidos. Estos comprimidos se suministran posteriormente a una

máquina para moldeo por inyección o moldeo por compresión y se configuran como artículos moldeados.

Las composiciones de polímero termoplástico reforzado con fibra de vidrio larga -opcionalmente en forma de, por ejemplo, comprimidos o gránulos- también se utilizan en la industria debido a que poseen una resistencia mecánica, resistencia térmica y conformabilidad excelentes. Las composiciones reforzadas con fibra de vidrio larga generalmente se preparan mediante un procedimiento de forrado o revestimiento de alambre, mediante extrusión en cruceta (crosshead extrusion) o varias técnicas de extrusión con estiramiento (pultrusión) . Utilizando estas tecnologías, se forman hebras de fibras impregnadas o revestidas; éstas después se pueden cortar en pedazos, los comprimidos o gránulos obtenidos de esta manera son apropiados para procesamiento adicional, es decir para moldeo por inyección y moldeo por compresión así como para procedimientos de moldeo por compresión y extrusión, como artículos (semi) terminados. Las composiciones de polímero reforzadas con fibra de vidrio larga contienen fibras de vidrio que tienen una longitud de por los menos 1 mm, con frecuencia de por lo menos 2 mm y típicamente entre 5 y 20 mm. Como resultado, las fibras de vidrio en los artículos moldeados elaborados a partir de composiciones de polímero reforzado con fibra de vidrio larga generalmente son de una longitud mayor que en los artículos elaborados a partir de composiciones de fibra de vidrio corta, lo que resulta en mejores propiedades mecánicas.

En un procedimiento de extrusión con estiramiento, un haz de filamentos de vidrio continuos se separa en filamentos individuales que se estiran a través de un dado de impregnación, dentro del cual se inyecta el termoplástico fundido, con el propósito de humectar e impregnar completamente cada filamento con el termoplástico fundido. Una hebra de aproximadamente 3 mm se estira del dado y después se enfría. Por último la hebra se trocea en segmentos de la longitud deseada. Las fibras de vidrio son generalmente paralelas una con respecto a la otra en el segmento, en el que cada fibra está rodeada individualmente por el termoplástico.

El procedimiento de forrado o revestimiento de alambre se efectúa sin humectar las fibras individualmente con el termoplástico, sino formando un forro exterior continuo, también llamado revestimiento o piel, de un material termoplástico alrededor de la superficie de la hebra de filamentos múltiples continua. La hebra continua forrada se trocea como comprimidos o gránulos de la longitud deseada, por ejemplo de-aproximadamente 12 mm de longitud, en... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para producir una composición de polímero termoplástico reforzado con fibra de vidrio larga, el cual comprende los pasos subsiguientes de: 5 a) desenrollar de un paquete por lo menos una hebra de filamentos múltiples de vidrio continua que contiene como máximo 2% en masa de una composición encolante; b) aplicar desde 0.5 hasta 20% en masa de un agente para impregnación a dicha hebra de filamentos múltiples de vidrio continua para formar una hebra de filamentos múltiples continua impregnada; c) aplicar un forro de polímero termoplástico alrededor de la hebra de filamentos múltiples continua impregnada para formar una hebra de filamentos múltiples continua forrada; caracterizado por que el agente para impregnación es no volátil, tiene un punto de fusión por lo menos 20 º C por debajo del punto de fusión de la matriz termoplástica, tiene una viscosidad desde 2.5 hasta 100 cS a la temperatura de aplicación y es compatible con el polímero termoplástico que se va a reforzar.

2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además el paso de cortar la hebra de filamentos múltiples continua impregnada como comprimidos.

3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el polímero termoplástico es un polipropileno y el agente para impregnación comprende una poli (alfa-olefina) altamente ramificada.

2.

4. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado por que la poli (alfa-olefina) altamente ramificada es una cera de polietileno.

5. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que la cantidad de 25 agente para impregnación es desde 2 hasta 10% en masa.

6. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por que la composición encolante se aplica como una dispersión acuosa y comprende un compuesto de aminosilano.

7. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende además el paso de moldear la composición de polímero termoplástico reforzado con fibra de vidrio larga como artículos (semi) terminados.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un procedimiento para producir una composición de polímero termoplástico reforzado con fibra de vidrio larga, que comprende los pasos subsiguientes de a) desenrollar de un paquete por lo menos una hebra de 5 filamentos múltiples de vidrio continua que contiene como máximo 2% en masa de una composición encolante; b) aplicar de 0.5 a 20% en masa de un agente para impregnación a dicha por lo menos una hebra. de filamentos múltiples de vidrio continua para formar una hebra de filamentos múltiples continua impregnada; y c) aplicar un forro de polímero termoplástico alrededor de la fibra de filamentos múltiples continua impregnada para formar una hebra de filamentos múltiples continua forrada, donde el agente para impregnación es no volátil, tiene un punto de fusión por lo menos 20 º C 10 por debajo del punto de fusión de la matriz termoplástica, tiene una viscosidad de 2.5 a 100 cS a la temperatura de aplicación y es compatible con el polímero termoplástico que se va a reforzar. Este procedimiento permite el manejo y desenrollado de paquetes sin que se presenten problemas, no se presenta atascamiento del equipo utilizado, permite una producción estable y constante y buena reproducibilidad durante el paso de forrado y da como resultado productos termoplásticos reforzados con fibra de vidrio larga que se pueden configurar como artículos que tienen buenas propiedades mecánicas y apariencia de superficie de alta calidad.