BRPI0708300A2 - processos para a fabricação de estruturas, e para a fabricação de um material compósito reforçado com fibra - Google Patents
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Abstract
PROCESSOS PARA A FABRICAçãO DE ESTRUTURAS, E PARA A FABRICAçãO DE UM MATERIAL COMPóSITO REFORçADO COM FIBRA A invenção refere-se a um processo para a fabricação de estruturas colocadas reforçadas feitas de fio, caracterizado pelo fato de que um material termicamente fusível é aplicado sobre os fios pelo menos nos pontos de contato ou interseção através de um processo de pulverização térmica, e os fios são subseqúentemente conduzidos juntos, bem como a um processo para a fabricação de um processo para a fabricação de um material compósito reforçado que é caracterizado pelo fato de que as estruturas colocadas, acima mencionadas, são produzidas, as quais são subseqúentemente formadas sob o efeito de calor e pressão, eventualmente por meio da adição de outro material termicamente fusível para produzir material compósito reforçado com fibras.
Description
"PROCESSOS PARA A FABRICAÇÃO DE ESTRUTURAS, E PARA AFABRICAÇÃO DE UM MATERIAL COMPÓSITO REFORÇADO COMFIBRA"
A invenção refere-se a um processo para a fabricação deestruturas colocadas reforçadas feitas de fio bem como a um processo para afabricação de um material compósito reforçado com fibra feito a partir de taisestruturas colocadas.
Por um lado, estruturas têxteis, tais como panos tecido oupanos não-tecidos, são empregadas para a fabricação de materiais compósitosreforçados com fibra, e, por outro lado, estruturas diretamente colocadas sãoempregadas. Estruturas planas têxteis são, em geral, fáceis de seremmanipuladas, mas elas são bem menos apropriadas para a fabricação demateriais compósitos reforçados com fibra com formas complexas outridimensionais. Estruturas colocadas são recomendadas para esta finalidade.Por exemplo, na DE 201 20 447, fios são unidos em uma estrutura colocada,após o que um material termicamente fusível em forma de pó é disperso,então aquecido ou solidificado. Desta maneira, uma pré-forma é produzida, aqual, se necessário, pode ser ulteriormente processada juntamente com outraspré-formas, para formar um material compósito. Este processo é apropriadoapenas para uma extensão limitada para estruturas complexas e/outridimensionais, pois as únicas estruturas que podem ser fabricadas, nas quaisos fios permanecem dispostos no local depois de seu posicionamento e nãodeslizam para fora conjuntamente, porque os fios podem ser retidos somenteaté uma extensão limitada durante o processo de solidificação usando esteprocesso.
Outro processo para a para a fabricação de pré-formas édescrito no WO 2005/095080 Al, em que o fio de reforço é inicialmenteimpregnado com um material termicamente fusível. Os fios sãosubseqüentemente colocados na estrutura colocada e aquecidos, de modo queos fios são ligados uns com os outros a fim de formar uma estrutura colocadareforçada. Dado que até mesmo durante a colocação dos fios, os quaistambém são empregados em uma forma plana, por exemplo, na forma de umacinta (fita) plana, o material termicamente fusível para a impregnação podeser pelo menos superficialmente fundida e que, conseqüentemente, até mesmodurante a colocação do fio, fios adjacentes ou que intersecionam podem serunidos por meio de reforço do material fundido, estruturas complexas e/outridimensionais podem ser produzidas de acordo com este processo. Ainda,todo o processo descrito aqui é muito demorado.
O objetivo da presente invenção é, por conseguinte, prover umprocesso para a fabricação de estruturas colocadas reforçadas feitas de fio, pormeio do qual estruturas complexas e/ou tridimensionais podem também serproduzidas diretamente em um período de tempo relativamente curto. Emadição, é o objetivo da presente invenção prover um processo para afabricação de materiais compósitos reforçados com fibra por meio do uso domesmo tipo de estruturas colocadas produzidas de acordo com a invenção.
Este objetivo é atingido por meio de um processo para afabricação de estruturas colocadas reforçadas feitas de fio, pelo fato de queum material termicamente fusível é aplicado sobre os fios pelo menos nospontos de contato ou interseção através de um processo de pulverizaçãotérmica, e os fios são subseqüentemente conduzidos juntos enquanto omaterial termicamente fusível, aplicado através do processo de pulverizaçãotérmica, ainda está em um estado plástico ou fundido.
O termo "processo de pulverização térmica" é definido na DIN657:2005. Nesta norma, vários processos de pulverização são resumidos, osquais são então classificados de acordo com o tipo de aditivo de pulverização,a produção, e/ou a fonte de energia. Dentre estes processos de pulverizaçãotérmica são especialmente preferidos os processos que fundem o materialtermicamente fusível e projetam ou lançam o material, preferivelmente naforma de finas gotículas, sobre o corpo depositado e/ou o fio, preferivelmentea uma alta velocidade. O corpo assentado é de uma forma que se aproxima àforma final ou uma camada que já está depositada nesta forma.
Quantidades exatamente dosadas em material termicamentefusível, plastificado, preferivelmente ainda fundido, podem ser aplicadas aosfios através destes processos de pulverização térmica. A este respeito, épossível, usando o processo de acordo com a invenção, controlar a aplicaçãodo material termicamente fusível plastificado, preferivelmente ainda fundido,com respeito à quantidade de aplicação, de modo que, por um lado, uma boaligação entre fios adjacentes é garantida e, por outro lado, a requerida fase deresfriamento para a ligação do material termicamente fusível plastificado,preferivelmente ainda fundido, é reduzida.
O processo de acordo com a invenção deu bons resultados emparticular quando o material termicamente fusível é aplicado com um póatravés de pulverização térmica, em que o pó é o material termicamentefusível. A quantidade necessária de material termicamente fusível, fundido, éaplicada em um tempo muito curto usando este processo para ligar um fiocom outro fio em seus pontos de contato e/ou interseção.
Este processo deu bons resultados especialmente quando umjato de plasma é usado como a fonte de energia.
Para a fabricação das estruturas colocadas de acordo com ainvenção, o material termicamente fusível de um tipo deve ser usado, o qualdemonstra boa adesão com o material a ser usado para a fabricação domaterial compósito reforçado com fibra. Materiais apropriados incluempraticamente todos os materiais que são usados como a matriz para materiaiscompósitos e são termicamente fusíveis. Em particular, estes incluempoliamidas, poliamidas aromáticas, poliimidas termoplásticas, sulfonas de éterde poliarileno, cetonas de éter de poliarileno, sulfetos de polifenileno,polibenzimidazóis, polímeros cristalinos líquidos, e durômetros que têmcomportamento termoplástico, para a pulverização térmica, é preferível usarpolímeros que são similares aos polímeros, em particular os mesmospolímeros, que aqueles que serão também usados posteriormente como amatriz para o material compósito. Entre as camadas colocadas individuais,camadas podem também ser aplicadas, as quais permitem funçõesparticulares, tais como interrupção de propagação de rasgamento, no caso deuma falha. Praticamente todos os fios que são apropriados para a fabricaçãode materiais compósitos reforçados com fibras podem ser considerados parauso como os fios, fibras de vidro, quartzo, aramida, carbeto de silício ou decarbono são as mais apropriadas.
O processo de acordo com a invenção é caracterizado comoparticularmente vantajoso quando os fios são revestidos com o materialtermicamente fusível sobre todo o seu comprimento por meio da pulverizaçãotérmica durante o processo de colocação.
Também foi demostrado como vantajoso se forem usados fiosque já foram revestidos com um material termicamente fusível. Em particular,podem ser usados tais fios que foram impregnadas com um materialtermicamente fusível. Os fios impregnados descritos no WO 2005/095080 Alsão os mais apropriados para esta finalidade.
Dentre os fios revestidos ou impregnados, os fios quedemonstraram ser particularmente vantajosos são aqueles que têm uma formamuito plana e, a este respeito, são na forma de uma fita. Fios d este tipo sãodescritos, por exemplo, nas EP 0 937 560, EP 1 281 498 e US 4 900 499.
O objetivo colocado de acordo com a invenção é tambématingido por meio de um processo para a produção de um material compósitoreforçado com fibras, o qual se destaca pelo fato de que, inicialmente,estruturas colocadas, de acordo com a invenção, são produzidas e,subseqüentemente, com a adição de outro material termicamente fusível, senecessário, as estruturas são fundidas sob calor e pressão para formar omaterial compósito reforçado com fibras.
E preferido que o material fusível usado para a pulverizaçãotérmica, o material fusível usado, se necessário, para o revestimento ouimpregnação dos fios, e o material usado para a fabricação do compósito,consista de polímeros similares, em particular do mesmo polímero.
Claims (12)
1. Processo para a fabricação de estruturas colocadasreforçadas feitas de fio, caracterizado pelo fato de que um materialtermicamente fusível é aplicado sobre os fios pelo menos nos pontos decontato ou interseção através de um processo de pulverização térmica, e osfios são subseqüentemente conduzidos juntos enquanto o materialtermicamente fusível, aplicado através do processo de pulverização térmica,ainda está em um estado plástico ou fundido.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o material termicamente fusível é aplicado com um póatravés de pulverização térmica, em que o pó é o material termicamentefusível.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que um jato de plasma é usado como fonte deenergia.
4. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1a 3, caracterizado pelo fato de que os fios são revestidos sobre todo seucomprimento por meio da pulverização térmica com o material fusíveldurante o processo de deposição.
5. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1a 4, caracterizado pelo fato de que são usados fios que já estão impregnadoscom um material termicamente fusível.
6. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1a 5, caracterizado pelo fato de que são usados fios que já estão impregnadoscom um material termicamente fusível.
7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6,caracterizado pelo fato de que os fios são na forma de uma fita.
8. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1a 7, caracterizado pelo fato de que o material a ser aplicado através depulverização térmica é um material que tem um comportamentotermoplástico.
9. Processo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1a 7, caracterizado pelo fato de que o material a ser aplicado através depulverização térmica é um material termoplástico.
10. Processo para a fabricação de um material compósitoreforçado com fibra, caracterizado pelo fato de que, inicialmente, estruturascolocadas são fabricadas consoante o processo de acordo com asreivindicações 1 a 8 e, subseqüentemente, eventualmente com adição de outromaterial termicamente fusível, as estruturas são moldadas sob calor e pressãopara formar o material compósito reforçado com fibra.
11. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de o material fusível usado para a pulverização térmica, o materialfusível usado, se necessário, para o revestimento ou impregnação dos fios, e omaterial fusível usado para fabricação do corpo compósito consistem depolímeros similares.
12. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que o material fusível usado para a pulverização térmica, omaterial fusível usado, se necessário, para o revestimento ou impregnação dosfios, e o material fusível usado para fabricação do corpo compósito consistemdos mesmos polímeros.
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