Soporte fibroso apergaminado que contiene fibras sintéticas apergaminables y método para su fabricación.

Un soporte fibroso apergaminado que contiene fibras sintéticas apergaminables que son materiales fibrosos a base de aramida,

como fibras de aramida y/o fibridos de aramida.

Soporte fibroso apergaminado que contiene fibras sintéticas apergaminares y método para su fabricación Campo de la invención

La invención se refiere a un soporte fibroso apergaminado que contiene fibras sintéticas apergaminables y al proceso asociado para la fabricación de dicho soporte.

Las aplicaciones potenciales para esta invención incluyen el aislamiento eléctrico, materiales compuestos, colmenas, dispositivos de filtración, por nombrar algunos.

Antecedentes de la invención

La consolidación de tejidos fibrosos no tejidos puede lograrse por calentamiento o por calandrado en caliente de dichos tejidos. El calandrado de una hoja a alta temperatura aumenta normalmente su resistencia y disminuye su porosidad, mientras que el calentamiento por sí solo no prueba ser suficiente para alcanzar las mismas propiedades físicas. No obstante, la alta porosidad necesaria para ciertas aplicaciones se sigue obteniendo con el calentamiento solo. El tejido presenta propiedades mejoradas si se aplican tanto temperatura como presión.

El documento W02008/084139 se refiere a una banda no tejida apergaminada reforzada que comprende, por ejemplo, fibras de celulosa y fibras no celulósicas tales como fibras termoplásticas, fibras de PLA, o fibras de nylon.

Debido a sus propiedades, se suele incorporar fibras de aramida y fíbridos de aramida a los tejidos con el fin de preparar soportes fuertes y resistentes a altas temperaturas que muestran una buena aptitud para el aislamiento eléctrico.

En la patente US-5.667.900, se describe un soporte de aramida con elevada suavidad superficial. Este papel se prepara laminando capas que contienen fíbridos de metaaramida y aramida en polvo. La naturaleza y las propiedades del polímero de aramida comprendido en este papel lo hacen especialmente adecuado para ser utilizado como papel de aislamiento eléctrico o papel resistente al calor.

En la patente US-6.558.512 se enseña un laminado que contiene fibras de paraaramida.

Este laminado presenta alta resistencia, espesor reducido y peso ligero. Este tejido no tejido contiene fibras de paraaramida, así como una resina termoendurecible.

El laminado que se describe en la patente US-5.948.543 consiste esencialmente en un tejido no tejido que comprende fibras de paraaramida y metaaramida que se adhieren entre sí por un aglutinante de resina. La unión térmica entre las fibras de metaaramida, y entre las fibras de metaaramida y las fibras de paraaramida se consigue además por el calandrado en caliente.

Esos papeles se fabrican, con preferencia, totalmente de fibras de aramida, ya que la presencia de fibras inorgánicas puede producir un aumento en la porosidad, mientras que un buen aislamiento eléctrico requiere ciertamente baja porosidad.

Por otro lado, el papel utilizado para hacer colmenas puede contener, además de aramida, celulosa, fibras de vidrio o fibras de carbono sin afectar negativamente a sus propiedades para esta aplicación en particular.

De hecho, la composición de un papel está directamente relacionada con la aplicación a la que se destina. Por ejemplo, el producto Nomex® a base de aramida se utiliza para el aislamiento eléctrico, se fabrica mezclando copos y fíbridos de poli(metafenileno isoftalamida) (= polímeros de meta-aramida) y sometiendo después la mezcla a calandrado con prensado en caliente.

Los tejidos de aramida están hechos de fibras resistentes a altas temperaturas, generalmente fibras de aramida y fíbridos de aramida. Como ya se ha mencionado, se pueden combinar con otras fibras tales como fibras de celulosa.

Estos tejidos que contienen fibras sintéticas, como fibras de aramida, se refuerzan después de ser calandradas. Generalmente se requiere un aglutinante de resina; sin embargo, esto no permite mantener completamente las propiedades originales de las fibras de aramida.

El solicitante ha desarrollado un soporte consolidado que contiene fibras sintéticas. Su rigidez y su resistencia son más de un 30% superiores en comparación con los soportes estándares del estado de la técnica. Además, las propiedades de las fibras sintéticas no se alteran durante la fabricación de este soporte fibroso.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un soporte que presenta una firmeza, rigidez y resistencia mejoradas en comparación con los soportes similares del estado de la técnica. Su porosidad también puede seguir siendo alta, como se requiere para ciertas aplicaciones.

Según se usa en la presente memoria, el término soporte significa hoja, tejido, papel o banda.

Según se usa en la presente memoria, el término firmeza significa resistencia a la flexión o la capacidad del soporte para soportar su propio peso. Por otra parte, el término rigidez se refiere a la propiedad de resistir una fuerza de flexión aplicada; es proporcional al módulo de Young. La resistencia del soporte se define como la raíz cuadrada de su índice de desgarro multiplicado por su índice de estallido, siendo el índice de desgarro la fuerza necesaria para continuar desgarrando el soporte y el índice de estallido es la presión a la que el soporte estalla.

El solicitante ha descubierto que apergaminar un soporte fibroso permite mejorar la firmeza, rigidez y resistencia del soporte. Sorprendentemente, el solicitante ha descubierto que algunas fibras sintéticas son apergaminables.

Más precisamente, la presente invención se refiere a un soporte fibroso apergaminado que contiene fibras sintéticas apergaminables que son materiales fibrosos a base de aramida, tales como fibras de aramida y/o fíbridos de aramida.

Preferiblemente, el soporte fibroso apergaminado que contiene fibras sintéticas apergaminables de la invención es un soporte no tejido. Sin embargo, la invención también se refiere a soportes tejidos.

Un soporte no tejido se refiere a un material fabricado a partir de una disposición aleatoria de fibras individuales que son entrelazadas. Pueden mantenerse unidas por adhesivos, calor y presión, o punzonado, por ejemplo. El experto en la técnica dispone de muchos procesos para la preparación de estos soportes no tejidos; estos incluyen procesos de soplado de material fundido, colocación de fibras por fuerza centrífuga, cardado, colocación de fibras por aire y colocación de fibras por agua. En el contexto de la presente invención, las fibras individuales no se unen entre sí por aglutinantes convencionales (por ejemplo látex, alcohol de polivinilo, almidón...).

El soporte fibroso no tejido apergaminado de la presente invención se prepara preferiblemente mediante la mezcla de fibras y fíbridos en un medio acuoso según el proceso denominado de colocación en húmedo. El soporte fibroso puede ser producido en una máquina de colocación en húmedo monocapa o multicapa.

A menos que se especifique lo contrario, el término fibra significa una forma de material caracterizada por una relación extremadamente alta de longitud a diámetro (por ejemplo 50/1). En el contexto de la presente invención, la longitud de fibra adecuada es ventajosamente de aproximadamente 0,3 cm a aproximadamente 4 cm.

Como se conoce en la técnica, los términos fibras cortas y copos o flóculos tienen el mismo significado y pueden usarse indistintamente para referirse a fibras de longitud relativamente corta.

Como se describe en la patente US-2.999.788, el término fíbridos, como se usa aquí, significa partículas muy pequeñas, no granulares, fibrosas o peliculares donde al menos una de sus tres dimensiones es de menor magnitud con respecto a la dimensión más grande. Estas partículas se preparan generalmente por precipitación de una solución de material polimérico utilizando un material insoluble con una cizalladura elevada.

Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención se refiere a un soporte fibroso apergaminado que contiene fibras sintéticas apergaminables que son materiales fibrosos a base de aramida, como fibras de aramida y/o fíbridos de aramida.

Los pergaminos vegetales del estado de la técnica son soportes a base de celulosa tratados con un agente de gelatinización como, por ejemplo, el ácido sulfúrico. El tiempo de reacción entre el agente de gelatinización y la celulosa es limitado con el fin de controlar la disolución, hidrólisis y degradación de la celulosa. Después del tratamiento, el agente de gelatinización se lava antes de secar el soporte tratado.

Durante este tratamiento, la celulosa se disuelve o se gelatiniza parcialmente. La celulosa disuelta se precipita cuando se diluye el agente de gelatinización, mientras se enjuaga. Se obtiene un soporte muy duro, rígido y liso del proceso de apergaminado.

En la presente... [Seguir leyendo]

1. Un soporte fibroso apergaminado que contiene fibras sintéticas apergaminares que son materiales fibrosos a base de aramida, como fibras de aramida y/o fibridos de aramida.

2. El soporte fibroso apergaminado de la reivindicación 1, en el que el soporte fibroso apergaminado contiene fibras sintéticas que se seleccionan del grupo que comprende:

materiales fibrosos a base de poliamida;

materiales fibrosos a base de poliéster;

fibras orgánicas como fibras de carbono;

fibras inorgánicas como fibras de vidrio;

o una mezcla de estas.

3. El soporte fibroso apergaminado de la reivindicación 1 o 2, en el que el soporte fibroso es un soporte no tejido.

4 El soporte fibroso apergaminado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el soporte fibroso

contiene también fibras naturales como celulosa, o celulosa regenerada.

5. El soporte fibroso apergaminado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el soporte fibroso contiene también materiales no fibrosos como dióxido de titanio, mica, talco, arcilla y/o cargas orgánicas no fibrosas.

6. El soporte fibroso apergaminado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el porcentaje en peso de las fibras sintéticas representa el 100% en peso del soporte fibroso apergaminado.

7. El soporte fibroso apergaminado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el soporte fibroso apergaminado contiene:

fibras de aramida;

ffbridos de aramida;

fibras naturales; y

materiales de carga no fibrosos orgánicos y/o inorgánicos

8. El soporte fibroso apergaminado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el soporte fibroso apergaminado es calandrado.

9. El soporte fibroso apergaminado de la reivindicación 8, en el que el soporte fibroso apergaminado es calandrado por supercalandrado o por calandrado en caliente a una temperatura de aproximadamente 80 °C a aproximadamente 350 °C.

10. Un proceso de fabricación de un soporte fibroso apergaminado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, comprendiendo dicho soporte fibroso apergaminado fibras sintéticas apergaminables, según las siguientes etapas de:

fabricar un soporte fibroso;

apergaminar dicho soporte fibroso mediante un tratamiento con H2S04; posiblemente calandrar el soporte fibroso apergaminado.

11. El proceso de fabricar un soporte fibroso apergaminado de la reivindicación 10, en el que el soporte fibroso es tratado con H2S04 desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 60 segundos.

12. El proceso de fabricación de un soporte fibroso apergaminado de la reivindicación 10, en el que la concentración de H2S04 es de aproximadamente 50 a aproximadamente 100%.

13. El proceso de fabricación de un soporte fibroso apergaminado de la reivindicación 10, en el que la temperatura del H2S04 es de aproximadamente - 20 °C a aproximadamente + 50 °C.

15.

16.

El proceso de fabricación de un soporte fibroso apergaminado de la reivindicación 10, en el que el soporte fibroso es fabricado por hidroenmarañado.

El proceso de fabricación de un soporte fibroso apergaminado de la reivindicación 10, en el que el soporte fibroso apergaminado comprende al menos dos soportes fibrosos que se han apergaminado juntos.

Uso de un soporte fibroso apergaminado de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para la fabricación de aislantes eléctricos, materiales compuestos, colmenas, dispositivos de filtración.