MXPA03011651A - Fibras de vidrio aprestadas, composicion aprestante y compuestos que comprenden esas fibras. - Google Patents

Abstract

El objeto de la invencion son fibras de vidrio aprestadas recubiertas con una composicion aprestante esencialmente acuosa la cual comprende una combinacion de al menos un poliuretano A y al menos un poliester B en una relacion en peso de A/B de menos de 3. Las fibras de vidrio obtenidas son usadas para reforzar matrices polimericas para producir materiales compuestos translucidos, para losetas para techos ligeros en particular.

Description

FIBRAS DE VIDRIO APRESTADAS, COMPOSICION APRESTANTE Y COMPUESTOS QUE COMPRENDEN ESAS FIBRAS CAMPO DE LA INVENCION La invención se relaciona con fibras de vidrio recubiertas con una composición aprestante, las cuales se pretende refuercen materiales orgánicos del tipo polimérico, a las composiciones aprestantes usadas para recubrir esas fibras y con los compuestos que contienen esas fibras . ANTECEDENTES DE LA INVENCION Las fibras de vidrio usadas para refuerzo en general son producidas a escala industrial a partir de flujos de vidrio fundido que fluye hacia afuera de numerosos orificios de un forro. Esos flujos son jalados mecánicamente en forma de filamentos continuos y entonces recabados en fibras base las cuales son entonces recolectadas, por ejemplo enrollándolas sobre un soporte giratorio. Antes de ser recabados, los filamentos son recubiertos con una composición aprestante haciéndolos pasar sobre un dispositivo adecuado, como rodillos de recubrimiento . La composición aprestante prueba ser esencial por varias razones. En primer lugar, actúa durante la manufactura de las fibras protegiendo los filamentos de vidrio de la abrasión que ocurre cuando este último rosa a alta velocidad contra los miembros usados para guiarlos y recolectarlos. A continuación, la composición aprestante da cohesión a la fibra creando uniones entre los filamentos que constituyen la fibra, incrementando por lo tanto su integridad y haciendo por lo tanto más fácil su manipulación. La composición aprestante también juega un papel primordial en la manufactura de compuestos basados en polímeros reforzados con fibras de vidrio promoviendo la humectación e impregnación de esas fibras por el polímero el cual generalmente tiene la apariencia de una resina fluida. Los materiales a ser reforzados pueden incorporar las fibras de vidrio en dos formas: fibras continuas o cortadas, telas, mallas de fibras continuas o cortadas, etc. Los compuestos que se pretende sean usados como paneles translúcidos para paredes y techos son generalmente reforzados por fibras de vidrio cortadas que tienen una longitud de aproximadamente 50 mm, o más. Esos paneles pueden ser obtenidos especialmente por un proceso el cual consiste de cortar las fibras de vidrio provenientes de uno o más paquetes encima de una banda transportadora que transporta el lecho de resina polimérica que se pretende impregne las fibras, teniendo esta resina la consistencia apropiada (por ejemplo una consistencia líquida, semilíquida o pastosa) y siendo capaz de curar o polimerizar. Este proceso, el cual es simple y modificable tanto con respecto a la resina como la densidad de las fibras en la manta, es particularmente adecuado para la manufactura de paneles translúcidos, planos o corrugados sobre un polímero termoendurecible de las familias del poliéster, vinil éster, acrílicas, fenólicas o epoxi . Las propiedades requeridas para este tipo de panel son una apariencia atractiva, con tan pocas fibras visibles como sea posible (en particular las llamadas "fibras blancas"), buenas propiedades mecánicas, posiblemente buen resistencia a la intemperie, y en el caso de paneles translúcidos, un alto nivel de translucidez. La calidad de los compuestos obtenidos por este proceso depende en gran medida de las propiedades proporcionadas por las fibras de vidrio y por el apresto que las recubre. En particular, se buscan composiciones aprestantes que permitan que la fibra se abra al momento del corte, de modo que puedan caer sobre la transportadora en una forma uniforme. Las fibras recubiertas con esas composiciones aprestantes también deben ser capaces de ser humectadas o impregnadas fácilmente hasta el centro (es decir sobre la superficie de los filamentos que constituyen la fibra) por la resina. Si la impregnación es imperfecta, existe el riesgo de que sean atrapadas burbujas de aire en la resina y las fibras tengan una apariencia blanca lechosa que las haga visibles a través del panel, en consecuencia una apariencia final menos atractiva y una pérdida de transparencia . También es deseable que las composiciones aprestantes permitan un rápido procesamiento, en particular para las fibras a ser impregnadas dentro de un periodo de tiempo muy breve, de aproximadamente 5 a 15 segundos, siendo impuesto esto para producir esos compuestos bajo condiciones industriales. Finalmente, es necesario que los paneles prosean propiedades de refuerzo mecánico adecuadas para el uso para el cual se pretenden, en particular buena resistencia a la tracción . Sin embargo, aunque la composición aprestante ha permitido que la fibra se abra, debe permitir que la fibra retenga suficiente integridad para evitar que esta estalle al momento del corte. El estallido de la fibra libera los filamentos de los cuales está constituida y esos filamentos tienen la tendencia a aglomerarse y formar "pelusa" . La presencia de pelusa tiene dos desventajas principales: primera, perturba la operación apropiada de la cortadora y en segundo lugar cae en racimos sobre la manta, dañando de este modo la calidad de impregnación y en consecuencia del panel . Por lo tanto, debe apreciarse que esas composiciones difícilmente desarrollaran las propiedades pretendidas puesto que con frecuencia son un tanto incompatibles con otras y puesto que es necesario, como consecuencia buscar el mejor compromiso. Las fibras de vidrio que pueden ser usadas como refuerzos en compuestos basados en polímeros ya han sido propuestas, en particular para formar paneles translúcidos o elementos perfilados. Esas fibras son recubiertas con una composición aprestante acuosa la cual generalmente incluye al menos un promotor de la adhesión combinado con otros agentes útiles en el aprestado, como lubricantes, agentes de acoplamiento, agentes antiestáticos, etc. En la US-A-4 752 527, la composición aprestante propuesta comprende un poliéster basado en bisfenol A (llamado "poliéster del tipo del bisfenol A") como promotor de la adhesión, un agente de acoplamiento, un lubricante y un agente antiestático. El contenido de sólidos en la composición es del 1 al 30% en peso. En la US-A-5 219 656 se describe un apresto el cual comprende, como promotor de la adhesión, un poliéster del tipo del bisfenol A o un epoxi , un agente de acoplamiento, un lubricante y un compuesto de alilo, en particular un cianurato de trialilo. La presencia del último compuesto sobre la superficie de las fibras de vidrio hace posible obtener un compuesto que retiene su carácter translúcido durante un tiempo más prolongado. En la US-A-5 242 958 y la US-A-5 604 270, el promotor de la adhesión es un epoxi usado por sí mismo o en combinación con un poliéster del tipo del bisfenol ?, un poliuretano, un poli (urea-uretano) , un poliéster-uretano o un poliéteruretano . La composición incluye además un agente de acoplamiento y un lubricante. También se ha propuesto usar como promotor de la adhesión compuestos insaturados que tengan un grado definido de insaturación para el propósito de controlar la velocidad de impregnación de las fibras de vidrio. De este modo, en la US-A-4 789 593, la composición aprestante contiene un poliéster epoxidado o un epoxi esterificado que comprende menos de 1.5 enlaces dobles alifáticos por mol y que tiene una relación del número de grupos insaturados alifáticos al número de grupos insaturados aromáticos de menos de 0.1, junto con un lubricante y un agente de acoplamiento. En la US-A-6 139 958, el promotor de la adhesión es un poliéster del tipo del bisfenol A o un epoxi esterificado por uno o más ácidos grasos que contienen menos de 1.4 enlaces dobles alifáticos por mol y que poseen una relación del número de grupos insaturados alifáticos al número de grupos insaturados aromáticos de menos de 0.1, y es usado como una mezcla con un poli (acetato de vinilo) . La composición también incluye un agente de acoplamiento, un lubricante y un agente antiestático. El papel del poliéster en la composición justamente mencionada es mejorar la capacidad de la fibra de vidrio para ser humectada o impregnada por la resina. Esto permite obtener un panel que tiene un grado muy alto de translucidez. Sin embargo, permanece el hecho de que las fibras de vidrio recubiertas con esos aprestos tienen la capacidad de abrirse durante el corte, lo cual hace que sigan siendo pobres y que su procesamiento no sea totalmente satisfactorio. El objeto de la invención es desarrollar fibras de vidrio recubiertas con una composición aprestante la cual, aunque permite que se obtengan paneles compuestos translúcidos de apariencia atractiva, que contienen pocas fibras visibles y que exhiben buenas propiedades mecánicas, son más fáciles de procesar, especialmente debido a la forma mejorada en la cual se abren durante el corte. Como se indicó anteriormente, esto es esencial para que las fibras cortadas sean capaces de distribuirse uniformemente sobre la transportadora y formar una manta homogénea, libre de cualesquier aglomerados de fibras y capaces de ser impregnadas rápidamente por la resina. Esos objetivos son logrados por la presente invención cuyo objeto son fibras de vidrio recubiertas con una composición aprestante esencialmente acuosa, estando esta composición caracterizada porque combina al menos un poliuretano (aquí posteriormente denotado como "A") y al menos un poliéster (aquí posteriormente denotado como "B" ) en una relación en peso A/B de menos de 3.

En la presente invención, debe comprenderse que la expresión "fibras de vidrio recubiertas con una composición aprestante" significa fibras de vidrio "las cuales han sido recubiertas con una composición aprestante la cual comprende ... " , es decir no solamente fibras de vidrio recubiertas con la composición en cuestión, como aquellas obtenidas inmediatamente después del miembro aprestante, sino también las mismas fibras después de haber experimentado uno o mas tratamientos adicionales, por ejemplo uno o más pasos de secado, para el propósito de remover agua o posible solventes presentes en la composición, y/o de ciertos constituyentes de curado o polimerización/reticulación de la composición. Nuevamente dentro del contexto de la invención debe comprenderse que el término "fibras" significa las fibras base resultantes de una multitud de filamentos que son recabados debajo del manguito, y los productos derivados de esas fibras, especialmente los montajes de esas fibras base en forma de madejas. Esos montajes pueden ser obtenidos desenrollando simultáneamente fibras base de varios paquetes y montándolas entonces en haces de fibras los cuales son enrollados sobre un soporte giratorio. Ellos también pueden ser llamados madejas "directas" que tienen una densidad lineal equivalente a la de madejas montadas, obtenidas recabando filamentos, directamente debajo del manguito, y enrollándolos sobre el soporte giratorio.

También de acuerdo a la invención, debe comprenderse que la expresión "composición aprestante esencialmente acuosa" significa una composición la cual contiene al menos 90%, preferiblemente al menos 93%, y aún mejor de 94 al 96% en peso de agua, al menos un agente lubricante y al menos un agente de acoplamiento.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCION De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, las fibras de vidrio son recubiertas con una composición aprestante cuyo poliuretano tiene una masa molecular de menos de 20,000 y de manera preferible de entre 4,000 y 14,000. De manera preferible, el poliuretano es elegido de poliuretanos obtenidos por la reacción de al menos un poliisocianato con al menos un poliol que tiene una cadena alifática y/o cicloalifática . De acuerdo a otra modalidad de la invención, las fibras de vidrio son recubiertas con una composición aprestante cuyo poliéster es elegido de poliésteres obtenidos de la reacción de poli (alquilen glicol) con un ácido carboxilico y/o con un anhídrido carboxilico. Preferiblemente, el poliéster resulta de la reacción de un poli (alquilen glicol) con anhídrido itálico y anhídrido maleico .

La combinación de poliuretano A y poliéster B prueba ser ventajosa para formar fibras de vidrio que tienen abertura mejorada al corte. Se ha encontrado que el poliuretano, aunque es capaz de unir las fibras juntas, posee suficiente flexibilidad para no unir adhesivamente los filamentos muy fuertemente. En consecuencia la abertura de la fibra durante el corte es mejorada por esto. Se ha descubierto que una pequeña cantidad de poliuretano en la composición aprestante es suficiente para obtener el efecto deseado. En general, se obtienen resultados muy satisfactorios combinando el (los) poliuretano A con el (los) poliéster B en una relación en peso ?/? de menos o igual a 3, preferiblemente entre 0.05 y 2 y mejor aún entre 0.25 y 1.5. Una relación de A/B de menos o igual a 1 prueba ser particularmente ventajosa puesto que permite un procesamiento fácil durante la manufactura de los paneles y propiedades mejoradas en los paneles obtenidos, especialmente con respecto a la resistencia a la tracción. Las fibras de vidrio recubiertas con una composición aprestante que combina una poliuretano resultante de la reacción de al menos un poliisocianato con al menos un poliol que tiene una cadena alifática y/o cicloalifática y un poliéster obtenido por la reacción de un poli (alquilen glicol) con anhídridos ftálico y maleico prueba ser particularmente ventajoso para la manufactura pretendida de paneles compuestos translúcidos . De acuerdo a al definición dada anteriormente, la composición aprestante que recubre las fibras de vidrio incluye al menos un agente lubricante cuya función consiste especialmente en proteger las fibras de la abrasión mecánica durante su manufactura y en la rigidización de la fibra. La combinación de varios lubricantes hace posible adaptar en particular la velocidad de impregnación de las fibras por la resina. El agente lubricante es elegido, de manera general, de compuestos catiónicos solubles en agua, como las polialquilen imidas, y compuestos no iónicos, del tipo basados en ásteres de ácido graso y en un poli (alquilen glicol) o poli (oxialquileno) , como el monolaurato de polietilen glicol, o del tipo basado en amidas grasas y un poli (oxialquileno) , como amidas de sebo hidrogenado y polioxietileno . Preferiblemente, se usa polietilen imida. De acuerdo con la definición dada anteriormente, la composición aprestante que recubre las fibras de vidrio comprende al menos un agente de acoplamiento elegido de compuestos que contienen uno o más grupos orgánicos funcionales, por ejemplo un grupo acriloxi, metacriloxi, glicidoxi o amino. Preferiblemente, el agente de acoplamiento es un silano, y mejor aún un alcoxisilano que contiene al menos uno de los grupos mencionados anteriormente. Los metacriloxisilanos , como el gama-metacriloxipropiltrimetoxisilano , y los aminosilano, como el clorhidrato de N-bencilaminoetilprcpilamoniotrimetoxisilano, son los preferidos . De manera ventajosa, la composición incluye al menos dos agentes de acoplamiento, al menos uno de los cuales es un silano que contiene al menos un grupo funcional acrílico o metacrílico y el otro de los cuales es un silano que contiene al menos un grupo funcional amina. Las fibras de vidrio recubiertas con la composición aprestante de acuerdo a la invención tienen una pérdida tras la ignición de menos de 1.5%, preferiblemente entre 0.45 y 0.8% y mejor aún entre 0.45 y 0.65. Usualmente las fibras de vidrio de acuerdo a la invención están en forma de paquetes de fibras base las cuales son sometidas a un tratamiento térmico. Se pretende que este tratamiento remueva esencialmente el agua y los solventes proporcionados por la composición aprestante y, donde sea apropiado, reticule los grupos reactivos de los promotores de la adhesión. Las condiciones bajo las cuales paquetes son tratados pueden variar de acuerdo a la masa del paquete. En general, el secado se lleva a cabo a una temperatura de alrededor de 110 a 140 °C durante varias horas, preferiblemente de 12 a 18 horas. Como ya se mencionó, las fibras base así obtenidas son extraídas generalmente del paquete y unidas con varias otras fibras base en un haz de fibras, el cual es entonces enrollado sobre un soporte giratorio para formar una madeja. Se ha encontrado que aplicar una composición que contiene un agente antiestático catiónico del tipo de sal de amonio cuaternario a las fibras hace posible remover las cargas eléctricas generadas durante el corte. De este modo, depositando la composición mencionada anteriormente sobre las fibras base, después de que han sido extraídas del paquete y montadas para formar el haz, la distribución de las fibras cortadas y la apariencia del panel final son mejoradas apreciablemente . Preferiblemente, las fibras son recubiertas con una composición acuosa que contienen de 20 a 35%, preferiblemente alrededor del 25%, en peso de cloruro de cocotrimetilamonio . La cantidad depositada sobre las fibras es generalmente de 0.01 a 0.05% y, de manera preferible de alrededor de 0.03%. Las fibras recubiertas con la composición aprestante de acuerdo a la invención, posiblemente con la composición descrita en el párrafo anterior, pueden consistir de vidrio de cualquier tipo que pruebe ser capaz de ser convertido en fibras, por ejemplo, el vidrio E, C y A , y preferiblemente el vidrio E. Esas mismas fibras son formadas a partir de filamentos cuyo diámetro puede variar en gran medida, por ejemplo de 9 a 16 µt? y de manera preferible de 11 a 13 µt?. De manera ventajosa, las fibras tienen una densidad lineal de entre 15 y 60 tex, y mejor aún de alrededor de 30 tex. En consecuencia, aún cuando sean usados filamentos de diámetro relativamente grande, la fibra sigue siendo capaz de ser cortada, formar una mantilla uniforme, y capaz de ser impregnada rápidamente por la resina, haciendo por lo tanto posible tener un excelente refuerzo, reteniendo a la vez la translucidez del panel compuesto. Otro objeto de la invención es la composición aprestante capaz de recubrir las fibras de vidrio, composición la cual se caracteriza porgue comprende: • al menos un poliuretano A • al menos un poliéster B • al menos un agente lubricante · al menos un agente de acoplamiento y • agua, siendo la relación en peso de A/B menor de 3. Preferiblemente, la composición aprestante comprende : · del 0.5 al 5% en peso de poliuretano A • del 1.5 al 5.85% en peso de poliéster B • del 0.02 al 0.04% en peso de agente lubricante • del 0.10 al 0.33% en peso del agente de acoplamiento y • al menos 90% de agua.

Un primer grupo de composiciones aprestantes particularmente preferido comprende: • del 2 a 5% en peso de poliuretano A • del 3.65 al 5.85% en peso de poliéster B © del 0.02 al 0.04% en peso de agente lubricante • del 0.10 al 0.33% en peso del agente de acoplamiento y • al menos 90% de agua. Un segundo grupo de composiciones aprestantes también particularmente preferido comprende: • del 0.65 a 1.65% en peso de poliuretano A • del 1.60 al 2.60% en peso de poliéster B • del 0.02 al 0.04% en peso de agente lubricante • del 0.10 al 0.33% en peso del agente de acoplamiento y ® al menos 90% de agua. Preferiblemente, la composición aprestante comprende al menos 93%, mejor aún 94% en peso de agua. Particularmente preferible, la composición tiene una relación en peso de A/B de entre 0.05 y 2 y mejor aún de entre 0.25 y 1.5. También es posible introducir otros constituyentes, como aditivos, en la composición aprestante. Como ejemplos de aditivos puede hacerse mención de: agentes antiestáticos orgánicos, como sales de amonio cuaternario alcoxiladas catiónicas, o agentes antiestáticos inorgánicos, como cloruro de cromo o el cloruro de un metal alcalino o alcalinotérreo , especialmente litio o magnesio ; agentes reticulantes como monómeros, dxmeros, trímeros u oligómeros de melamina - formaldehído y compuestos de N-metilol; y antioxidantes, como fenoles impedidos estéricamente , diarilaminas , tioéteres, quinonas y fosfatos . En este caso, el contenido total de esos aditivos en general no excede del 0.5%, preferiblemente del 0.2% en peso de la composición. El contendido de sólidos de la composición aprestante es, de manera general, de entre el 2 y el 10%, preferiblemente del 2 y el 5% y, de manera ventajosa, de alrededor del 3%. El objeto de la invención son también los paneles compuestos que comprenden las fibras de vidrio recubiertas con la composición aprestante. Esos paneles comprenden al menos un material polimérico termoendurecible, preferiblemente un poliéster, un éster de vinilo, un acrilico, una resina fenólica o una resina epoxi, y fibras de vidrio, algunas o todas de las cuales consisten de fibras de vidrio de acuerdo a la invención. El contenido de vidrio dentro del compuesto está generalmente entre 20 y 40%, preferiblemente entre 25 y 35% en peso. El espesor del panel puede variar ampliamente, por ejemplo de 0.5 a 3 mm y, de manera preferible, de 1 a 2 mm. Además del bajo contenido de fibras visibles y de su translucidez, los paneles de acuerdo a la invención son ventajosos dado que tienen una resistencia a la tracción mejor de acuerdo a lo indicado en los ejemplos ilustrativos siguientes y que permiten que la invención sea ilustrada, sin embargo, sin limitar esta. En esos ejemplos, las propiedades relacionadas con la fibra recubierta con la composición aprestante y con el panel compuesto que incorpora la fibra son medidas como sigue: - la pérdida tras la ignición, en %, es medida bajo las condiciones del estándar ISO 1887; - la pelusa y la tensión de la fibra son medidas haciendo que la fibra corra sobre un dispositivo que consiste de ocho tensores a una velocidad de 50 m/min. El dispositivo es colocado en una habitación acondicionada a 20°C y una humedad relativa de 50%. La pelusa es definida por la cantidad de fibrillas, en mg, obtenidas después de que se ha hecho correr 1 kg de fibras. La tensión de la fibra, expresada en g, es representativa del comportamiento de la fibra durante el procesamiento posterior, especialmente su capacidad de ser desenrollada. Una fibra que tiene una tensión mayor de aproximadamente 2000 g generalmente no es satisfactoria puesto que no puede ser colocada plana en sí para ser cortada y tiene la tendencia de deshilacliarse , dañando la calidad de la mantilla. Esto se debe a que la fibra produce una gran cantidad de pelusa la cual se acumula en la cortadora y cae en racimos sobre la mantilla - la resistencia a la tracción de la fibra es medida bajo las condiciones del estándar ISO 3341. Estas se expresan en g/30 tex; la adhesión (o capacidad de adherirse) es determinada por medio de un dispositivo que comprende un sistema para dirigir la fibra a una velocidad constante (6 m/min) y una polea de metal hecha de acero de cromo duro, conectada a un contrapeso de 70 g, y sobre la cual se desliza la fibra. La tensión de la fibra sobre la polea es medida constantemente sobre 60 m de fibra. El valor promedio de la tensión, expresado en g, corresponde a la adhesión; - la densidad de carga electrostática se obtiene cortando la fibra, desenrollada libremente (sin tensor) por medio de una cortadora provista con dos cuchillas (longitud cortada: 50 mm; presión sobre el rodillo del yunque: 5 kg) y colocada en una cámara a 20°C a una humedad relativa de 20%. La fibra cortada es recuperada en un recipiente de metal equipado con una jaula de Faraday. La densidad de cambio que se acumula durante el corte es expresada en nanocoulombios por gramo de fibra (nC/g) ; - la abertura al corte permite que sea evaluada la calidad de la dispersión de fibras cortadas. Esta es determinada cortando la fibra usando una cortadora (Schmit y Heinzman; velocidad de corte: 110 rpm; longitud de la fibra cortada: 50 mm) encima de una banda transportadora corriendo a una velocidad de 15 m/min, siendo el corte llevado a cabo bajo condiciones de temperatura y humedad controlada (20°C; una humedad relativa del 50%) . Se obtiene un fieltro (masa: aproximadamente 15 g) en el cual se cuenta el número de fibras aglomeradas en forma de trozos (tex 2400) , bloques (tex de 300 a 2400) y grumos (tex de 60 a 300) . La abertura al corte es dada por la siguiente ecuación : abertura al corte = 5 x (número de trozos) + 2 x (número de bloques) + 1 x (número de grumos) en la cual 5, 2 y 1 son los coeficientes de ponderación que reflejan el tamaño de las fibras en la aplicación pretendida; la velocidad de impregnación del 50% y de impregnación del 100% son medidas como sigue: Una preforma de fibra cortada (200 mm x 200 mm; aproximadamente 50 g) depositada de antemano sobre una hoja de Mylar°, es impregnado con la resina que consiste de: - resina de poliéster no tixotrópica NORSODINE S 2010 V vendida por Cray Valley) 120 g - acelerador (NL 51 P vendido por Akzo Nobel) 0.12 g - catalizador (BUTANOX M 50 vendido por Akzo Nobel) 1.2 g Después de haber depositado la resina sobre la preforma, es colocada una rejilla de ajedrez, que define cuadros que tienen lados de 200 mm separados por 28 mm, es colocada encima y se cuenta el número de cuadros impregnados por la resina como función del tiempo. La velocidad de impregnación es definida por el tiempo necesario para obtener una impregnación del 50% y una impregnación del 100% de la preforma. la traslucidez del panel compuesto que incorpora las fibras recubiertas con la composición aprestante y la presencia de fibras blancas dentro de este panel son evaluadas visualmente sobre un panel hecho de la siguiente manera: Una preforma de fibra cortada (200 mm x 200 mm; aproximadamente 33 g) , depositada de antemano sobre una hoja de Mylar®, es impregnada con la resina de poliéster que tiene la siguiente composición: - Resina 3080 LA (vendida por Cray Valley) 90 g - estireno 9 g - Catalizador LUPEROX K2 (vendido por Elf Atochem) 1 g - Acelerador NL 51 P (vendido por Akzo Nobel) 0.5 g La preforma impregnada es cubierta por una hoja de Mylar® y entonces es desgasificada haciendo pasar un rodillo adecuado sobre la preforma antes de que sea curada o polimerizada en un horno (aumento de temperatura: de 85°C a 130°C en 7 minutos) . • para la prueba de translucidez, la preforma es obtenida de fibras tomadas de una madeja. La traslucidez es evaluada en un escala que va de 1 (no muy traslúcida) a 5 (traslucidez de vidrio de ventana) . • para la prueba de fibra blanca, la preforma es obtenida de fibras provenientes de la porción externa de un paquete de fibras base que ha experimentado el tratamiento térmico. La presencia de fibras blancas se evalúa de acuerdo con una escala que fluctúa de 1 (muchas fibras visibles) a 5 (sin fibras visibles) ,- - la resistencia a la tracción del panel en MPa, es medida bajo las condiciones del estándar ISO 527-4, siendo el panel manufacturado de acuerdo con el estándar ISO 1268.

EJEMPLO 1 Se preparó una composición aprestante que comprende lo siguiente (en % en peso) : • poliuretano alif tico/cicloalifático no iónico (1) (masa molecular: 14000; solución acuosa que tiene 33% en peso de materia activa) 2.00 • poliéster xnsaturado no iónicoí2) 5.85 (solución acuosa que tiene 45% en peso de materia activa) • lubricante: polietilenimidat3) 0.025 · silano14' 0.23 • aminosilanoÍ5) 0.10 • ácido acídico al 90% 0.015 • agua csp 100. La relación en peso de A/B es igual a 0.25 La preparación de la composición aprestante se llevó a cabo de la siguiente manera: - los grupos metoxi de los silanos<4) y (5) fueron hidrolizados agregando ácido a una solución acuosa de esos silanos, siendo la solución mantenida bajo agitación. A continuación, se introdujeron los otros constituyentes de la composición aprestante, nuevamente con agitación, y el pH fue ajustado a un valor de 5.0 + 0.3 si era necesario; - el contenido de sólidos de la composición asi preparada fue de 3% en peso; - la composición aprestante fue usada para recubrir, en una forma conocida, filamentos de vidrio E de aproximadamente 12 µp? de diámetro estiradas de flujos de vidrio fundido fluyendo hacia fuera de 2400 orificios de un manguito, siendo los filamentos entonces montados en forma de un paquete de fibras base con una densidad lineal de 30 tex; - el paquete fue entonces secado a 130°C durante 12 horas; - se aplicó una solución acuosa antiestática que contenía 25% en peso de cloruro de cocotrimetilamonio(6) a las fibras base extraídas del paquete y montadas en madejas que consistían de 80 fibras base (contenido de sólidos depositados: 0.03%); - las propiedades de la fibra desenrollada de la madeja y del panel que incorpora esta fibra se dan en la Tabla 1.

EJEMPLO 2 Las condiciones para este ejemplo fueron como en el Ejemplo 1, pero modificadas dado que los contenidos de poliuretano y poliéster (en % en peso) fueron los siguientes : • poliuretano alifático/cicloalifático no iónico (1) 3.45 • poliéster insaturado no iónico'21 4.80 La relación en peso de A/B es igual a 0.538 El contenido de sólidos de la composición fue de 3% en peso. Las propiedades de la fibra así obtenida y del panel que incorpora esta fibra se dan en la Tabla 1.

EJEMPLO 3 Las condiciones para este ejemplo fueron como en el Ejemplo 1, pero modificadas dado que los contenidos de poliuretano y poliéster (en % en peso) fueron los siguientes : · poliuretano alifático/cicloalif tico no iónico'11 5.00 • poliéster insaturado no iónico (2) 3.65 La relación en peso de A/B es igual a 1 El contenido de sólidos de la composición fue de 3% en peso. Las propiedades de la fibra asi obtenida y del panel que incorpora esta fibra se dan en la Tabla 1.

EJEMPLO 4 (EJEMPLO COMPARATIVO) Las condiciones para este ejemplo fueron como en el Ejemplo 1, pero modificadas dado que los contenidos de poliuretano y poliéster (en % en peso) fueron los siguientes : • poliuretano alifático/cicloalifático no iónico'1' 8.00 • poliéster insaturado no iónico í2) 1.45 La relación en peso de A/B es igual a 4 El contenido de sólidos de la composición fue de 3.2% en peso. Las propiedades de la fibra así obtenida y del panel que incorpora esta fibra se dan en la Tabla 1.

EJEMPLO 5 Las condiciones para este ejemplo fueron como en el Ejemplo 1, pero modificadas dado que los constituyentes siguientes estuvieron presentes en la composición (en % en peso) : • poliuretano alif tico/cicloalif tico no iónico (1) 3.45 · poliéster insaturado no iónicot2> 4.80 • aminosilano(5) 0.20 La relación en peso de A/B es igual a 0.538 El contenido de sólidos de la composición fue de 3% en peso. Las propiedades de la fibra así obtenida y del panel que incorpora esta fibra se dan en la Tabla 1.

EJEMPLO 6 Las condiciones para este ejemplo fueron como en el Ejemplo 1, pero modificadas dado que los constituyentes siguientes estuvieron presentes en la composición (en % en peso) : • poliuretano alifático/cicloalif tico no iónico(1' 5.00 · poliéster insaturado no iónico'21 3.65 • aminosilano(5) 0.20 • lubricante: polietilenimida'31 0.040 La relación en peso de A/B es igual a 1 El contenido de sólidos de la composición fue de 3% en peso. Las propiedades de la fibra así obtenida y del panel que incorpora esta fibra se dan en la Tabla 1.

EJEMPLO 7 (EJEMPLO COMPARATIVO) Las condiciones para este ejemplo fueron como en el Ejemplo 1, pero modificadas dado que la composición no contenia poliuretano alifático/cicloalifático no iónico ?:?) sino que contenía 7.3% en peso de poliéster insaturado no iónico12' . El contenido de sólidos de la composición fue de 3.8% en peso. Las propiedades de la fibra así obtenida y del panel que incorpora esta fibra se dan en la Tabla 1.

EJEMPLO 8 (EJEMPLO COMPARATIVO) Las condiciones para este ejemplo fueron como en el Ejemplo 1, pero modificadas dado que la composición no contenía polxéster insaturado no iónico (2) sino que contenía 10% en peso de poliuretano alif tico/cicloalifático no iónico U) . El contenido de sólidos de la composición fue de 3.8% en peso. Las propiedades de la fibra así obtenida y del panel que incorpora esta fibra se dan en la Tabla 1.

Tabla 1 Ej emplo 1 2 3 4 5 6 7 8 Cl C2 C3 (com . ) (comp. ) (comp. ) (comp. ) (comp. ) (comp. ) Fibras aprestadas Apresto (%) 0.45 0.63 0.47 0.77 0.54 0.62 0.64 0.65 0.62 0.54 0.77 Pelusa (mg/kg) 5 2 3 0.5 3 1 30 3 3 6 3 Tensión (g) 1745 1375 1016 1900 1400 690 n.d. n.d. 800 1120 3000 Solubilidad en 80 80 76 83 81 79 83 82 81 74 83 aceton ( % ) Resistencia a la 1.75 1.73 1.74 1.78 1.95 2.22 n.d. 1.86 1.69 1.14 1.60 tracción (g/30 tex) Adhesión (g) 73 90 64 105 66 65 >130 83 40 30 58 Densidad de la 1.34 1.32 1.29 1.33 1.31 1.32 1.47 1.27 1.29 1.28 1.23 madej a Abertura al corte 10 10 4 175 15 15 230 90 170 5 80 (número de fibras aglomeradas) Tabla 1 (continuación) 5 10 n.d.: no determinado comp.: comparativo Al examinar la Tabla 1, puede observarse que las fibras de vidrio de los Ejemplos 1 a 3, 5 y 6 de acuerdo a la invención exhiben buena abertura al corte y permiten que se obtenga un panel compuesto que tiene buena translucidez y pocas fibras blancas. Este nivel de desempeño es superior que las fibras recubiertas con un apresto que contiene un poliéster (Ejemplo 7) especialmente en términos de la abertura al corte, o que contiene solo un poliuretano (E emplo 8) , el cual da como resultado un mayor número de fibras blancas. Las fibras de acuerdo a la invención prueban de este modo ser más fácil de procesar que las fibras actualmente propuestas para la aplicación pretendida, especialmente las fibras recubiertas con un apresto basado en una mezcla de poliéster/epoxi (Ejemplo Cl) o en solo un poliéster (Ejemplo C3 ) . Las fibras de acuerdo a la invención dan de este modo al panel una mejor apariencia, especialmente con respecto al número de fibras blancas, en comparación con las fibras que son recomendadas más particularmente para la manufactura de los paneles pretendidos, como las fibras del Ejemplo C2 recubiertas con un apresto basado en poli (acetato de vinilo) . En comparación con esas mismas fibras, las fibras de acuerdo a la invención permiten que se obtenga además una mejor resistencia a la tracción. Las fibras de vidrio recubiertas con la composición aprestante que combina un poliuretano con un poliéster en una relación en peso menor que o igual a 1.5, y preferiblemente menor que o igual a 1.0, son notables dado que poseen una abertura excelente al corte (menos de 30) y propiedades de refuerzo superiores (especialmente una resistencia a la tracción de al menos 100 MPa) manteniendo a la vez una traslucidez y un número de fibras visibles que son más satisfactorios para la aplicación pretendida. (1) vendido bajo la referencia "NEOXIL® 8200A" por DSM; (2) vendido bajo la referencia "FILCO® 350" por COIM; (3) vendido bajo la referencia "E ERY® 6760" por Henkel Corporation; (4) vendido bajo la referencia "SILQUEST® A-174" por Witco Corporation; (5) vendido bajo la referencia "SILQUEST® A-1128" por Witco Corporation; (6) vendido bajo la referencia "ARQUAD® C35" por Akzo Nobel Chemicals.

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Una fibra de vidrio recubierta con una composición aprestante, caracterizada porque la composición comprende la combinación de al menos un poliuretano A y al menos un poliéster B en una relación en peso de A/B de menos de o igual a 3.

2. La fibra de vidrio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la relación en peso de A/B es de entre 0.05 y 2, especialmente entre 0.25 y 1.5.

3. La fibra de vidrio de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el poliuretano A tiene una masa molecular de menos de 20,000, de manera preferible de entre 4000 y 14000.

4. La fibra de vidrio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 , caracterizada porque el poliuretano es elegido de poliuretanos obtenidos por la reacción de al menos un poliisocianato con al menos un poliol que tiene una cadena alifática y/o cicloalif tica .

5. La fibra de vidrio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el poliéster B es elegido de poliésteres obtenidos de la reacción de un poli (alquilen glicol) con un ácido carboxílico y/o con un anhídrido carboxílico .

6. La fibra de vidrio de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el poliéster resulta de la reacción de un poli (alquilen glicol) con anhídrido ftálico y anhídrido maleico.

7. La fibra de vidrio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la composición incluye además al menos un agente de acoplamiento y al menos un agente lubricante .

8. La fibra de vidrio de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque el agente de acoplamiento es un compuesto que contiene uno o más grupos orgánicos funcionales acriloxi, metacriloxi, glicidoxi o amino .

9. La fibra de vidrio de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque el agente de acoplamiento es un silano, especialmente un alcoxisilano .

10. La fibra de vidrio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque tiene una pérdida tras la ignición de menos del 1.5%.

11. La fibra de vidrio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque consiste de filamentos que tienen un diámetro que varía de 9 a 16 µ?a.

12. La fibra de vidrio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque tiene una densidad lineal de entre 15 y 60 tex.

13. Una composición aprestante, capaz de recubrir las fibras de vidrio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque comprende: • al menos un poliuretano A • al menos un poliéster B • al menos un agente lubricante • al menos un agente de acoplamiento y • agua, siendo la relación en peso A/B menor de 3.

14. Una composición de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque comprende: • del 0.5 al 5% en peso de poliuretano A • del 1.5 al 5.85% en peso de poliéster B • del 0.02 al 0.04% en peso de agente lubricante • del 0.10 al 0.33% en peso de agente de acoplamiento y • al menos 90% de agua,

15. La composición de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque comprende: e 2 a 5% en peso de poliuretano A • 3.65 a 5.85% en peso de poliéster B

16. La composición de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque comprende: » 0.65 a 1.65% en peso de poliuretano A • 1.60 a 2.60% en peso de poliéster B

17. La composición de conformidad con la reivindicación 13 a 16, caracterizada porque tiene un contenido de sólidos de entre 2 y el 10% en peso.

18. La composición, de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizada porque incluye además al menos un agente antiestático y/o un agente reticulante y/o un agente oxidante.

19. Un panel compuesto, que comprende al menos un material de polímero termoendurecible y fibras de refuerzo de vidrio, caracterizado porque todas o algunas de las fibras consisten de fibras de conformidad con las reivindicaciones 1 a 12.

20. El panel compuesto de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el material polimérico es elegido de poliésteres, ésteres de vinilo, acrílieos, resinas fenólicas y resinas epoxi .

21. El panel compuesto de conformidad con la reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque tiene una resistencia a la tracción de más de 100 MPa.