BRPI0708513A2 - método e aparelho para provisão de polìmero a serem usados em infusão a vácuo - Google Patents
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Abstract
MéTODO E APARELHO PARA PROVISãO DE POLIMERO A SEREM USADOS EM INFUSãO A VáCUO. A invenção refere-se a um método de produção de um membro de cobertura de material compósito de fibra por meio de infusão a vácuo, onde o material de fibra é impregnado com polímero líquido, e aplicação de um molde (18) com uma cavidade de molde. Na cavidade de molde uma camada de distribuição inferior (11) é posta. Uma inserção de fibra (1) incluindo uma pluralidade de camadas de fibra é posta acima da camada de distribuição inferior (11). Uma primeira camada de distribuição superior (9) e uma segunda camada de distribuição superior (10) são postas em uma distância transversal uma da outra acima da inserção de fibra, de modo que pelo menos uma parte da primeira camada de distribuição sobrepõe uma primeira zona (2) da inserção de fibra (1), e pelo menos uma parte da segunda camada de distribuição sobre põe uma segunda zona (3) da inserção de fibra (1), a primeira zona (2) e a segunda zona (3) sendo separadas por uma zona intermediária (6) não sobrepondo nem a primeira nem a segunda camada de distribuição (9, 10). Um primeiro canal de entrada (7) é posto acima da primeira camada de distribuição (9), e um segundo canal de entrada (8) é posto em cima da segunda camada de distribuição (10). Acima da zona intermediária (6) da inserção de fibra (1) uma membrana semipermeá- vel (5) é posta, que pode expandir sobrepondo sobre a primeira camada de distribuição (9) e/ou a segunda camada de distribuição (10), e que é permeável a gases e substancialmente impermeável a polímero líquido, a dita membrana semipermeável (5) se comunicando com uma fonte de vácuo. Finalmente, de uma maneira conhecida per se, uma bolsa de vácuo (19) é posta em cima do molde (18), que é evacuado de ar por meio da fonte de vácuo e polímero é direcionado ao molde através dos primeiro e segundo canais de entrada (7, 8). A invenção refere-se também a um aparelho para provisão de polímero para uso com o método.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO EAPARELHO PARA PROVISÃO DE POLÍMERO A SEREM USADOS EM INFUSÃO A VÁCUO".
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um método de produção de ummembro de cobertura (shell member) de material compósito de fibra pormeio de infusão a vácuo, onde o material de fibra é impregnado com políme-ro líquido, e onde um molde com uma cavidade de molde é aplicado. Ainda ainvenção refere-se a um aparelho para provisão de polímero a ser usado eminfusão a vácuo em conexão com fabricação de membros de cobertura depreferência oblongos.
Então a invenção refere-se a um método e a um aparelho paraprodução de moldagens de compósito de fibra por meio de VARTM (molda-gem por transferência de resina assistida a vácuo), onde polímero líquido,também chamado resina, é enchido em uma cavidade de molde, onde mate-rial de fibra foi inserido anteriormente, conforme um vácuo é gerado na cavi-dade de molde por meio disto puxando o polímero. O polímero pode serplástico termorrígido ou termoplástico.
Técnica Anterior
Infusão a vácuo é um processo usado para moldagem de mol-des compósitos de fibra, onde fibras uniformemente distribuídas, as ditasfibras sendo mechas, isto é, feixes de faixas de fibra, faixas de mechas ouemaranhados, que são ou emaranhados de feltro feitos de fibras individuaisou emaranhados tecidos feitos de mechas de fibra, são dispostos em cama-das em uma das partes do molde. A segunda parte do molde é freqüente-mente feita de uma bolsa a vácuo resiliente, e é subseqüentemente postapor cima do material de fibra. Ao gerar um vácuo, tipicamente 80 a 90% dovácuo total, na cavidade do molde entre o lado interno da parte do molde e abolsa de vácuo, o polímero líquido pode ser puxado e encher a cavidade domolde com o material de fibra contido nela. As chamadas camadas de distri-buição ou tubos de distribuição, também chamados canais de entrada, sãousados entre a bolsa de vácuo e o material de fibra a fim de se obter umadistribuição segura e eficiente de polímero o máximo possível. Na maioriados casos o polímero aplicado é poliéster ou epóxi, e o reforço de fibra émais freqüentemente baseado em fibras de vidro ou fibras de carbono.
Durante o processo de enchimento do molde, um vácuo, o ditovácuo com relação a isto sendo compreendido como uma pressão negativa,é gerado através de canais de vácuo na cavidade do molde, deste modopolímero líquido é puxado para a cavidade do molde através de canais deentrada a fim de encher a dita cavidade do molde. A partir dos canais de en-trada o polímero dispersa em todas as direções na cavidade do molde devi-do à pressão negativa conforme um fluxo se move em direção aos canais devácuo. Então é importante a posição dos canais de entrada e canais de vá-cuo otimamente a fim de se obter um enchimento completo da cavidade domolde. Assegurar uma distribuição completa do polímero em toda a cavida-de do molde é, no entanto, freqüentemente difícil, e então isto freqüentemen-te resulta nos chamados pontos secos, isto é, áreas com materiais de fibranão sendo suficientemente impregnados com resina. Então pontos secossão áreas onde o material de fibra não é impregnado, e onde pode haverbolsas de ar, que são difíceis ou impossíveis de remover controlando a pres-são do vácuo e possivelmente uma pressão excessiva no lado de entrada.Em conexão com infusão a vácuo, emprego de uma parte de molde sólida euma parte de molde resiliente na forma de uma bolsa de vácuo, os pontossecos podem ser reparados após o processo de enchimento do molde, porexemplo, puncionando o tecido no respectivo local e puxando o ar por e-xemplo por meio de uma agulha de seringa. Polímero líquido pode ser op-cionalmente injetado no respectivo local, e isto pode, por exemplo, ser feitopor meio de uma agulha de seringa também. Este é um processo que con-some tempo e enfadonho. No caso de partes de molde grandes, o funcioná-rio tem que deixar a bolsa de vácuo de pé, o que não é desejável, especial-mente não quando o polímero não endureceu, uma vez que pode resultarem deformações no material de fibra inserido e então em um enfraquecimen-to local da estrutura.
A literatura de patente revela exemplos do uso de uma membra-na semipermeável, que aumenta a área, onde o vácuo é ativo, e então reduzos problemas acima. Nesta relação o termo membrana semipermeável signi-fica uma membrana que é permeável a gases, mas impermeável a polímerolíquido. Então, se uma membrana semipermeável for posta atravessando ainserção de fibra, bolsas de ar podem ser removidas mais facilmente.
Como, por exemplo, lâminas para gerador de vento têm se tor-nado cada vez maiores com o tempo, e podem agora ser de mais de 60 me-tros de comprimento, o tempo de impregnação em conexão com fabricaçãode tais lâminas aumentou, uma vez que mais material de fibra tem que serimpregnado com polímero. Ainda, o processo de infusão se tornou maiscomplicado, uma vez que a impregnação de membros de cobertura grandes,tal como lâminas, requer controle dos fluxos para evitar pontos secos, o ditocontrole pode, por exemplo, incluir um controle relacionado ao tempo de ca-nais de entrada e canais de vácuo. Este aumento no tempo requerido parapuxar ou injetar polímero. Como um resultado o polímero tem que ficar líqui-do por um tempo maior, normalmente também resultando em um aumentono tempo de cura.Descrição da Invenção
O objetivo da presente invenção é prover um método novo e a - perfeiçoado de fabricação de um membro de cobertura de material compósi-to de fibra por meio de infusão a vácuo, onde ambos o tempo para enchi-mento do molde, o tempo de cura e o risco de pontos secos podem ser re-duzidos.
O objetivo da invenção é alcançado pelo fato de que, na cavida-de do molde:
a) uma camada de distribuição inferior é posta,
b) uma inserção de fibra incluindo uma pluralidade de camadas defibra é posta acima da camada de distribuição inferior,
c) uma primeira camada de distribuição superior e uma segundacamada de distribuição superior são postas em uma distância transversa decada uma acima da inserção de fibra, de modo que pelo menos uma parteda primeira camada de distribuição sobrepõe uma primeira zona da inserçãode fibra, e pelo menos uma parte da segunda camada de distribuição sobre-põe uma segunda zona da inserção de fibra, a primeira zona e a segundazona sendo separadas por uma zona intermediária que não sobrepõe nem àprimeira nem a segunda camada de distribuição,
d) um primeiro canal de entrada é posto acima da primeira camadade distribuição,
e) um segundo canal de entrada é posto em cima da segunda ca-mada de distribuição,
f) em cima da zona intermediária da inserção de fibra uma mem-brana semipermeável é posta, que pode expandir se sobrepondo sobre aprimeira camada de distribuição e/ou a segunda camada de distribuição, eque é permeável a gases e substancialmente impermeável a polímero líqui-do, a dita membrana semipermeável se comunicando com uma fonte de vá-cuo, após o que
g) de uma maneira conhecida per se, uma bolsa de vácuo é postaem cima do molde, que é evacuado de ar por meio da fonte de vácuo, e po-límero é direcionado ao molde através dos primeiro e segundo canais devácuo.
O termo "camada de distribuição" deve ser compreendido comouma camada que permite uma velocidade de fluxo maior para polímero lí-quido do que a inserção de fibra. Então, primeiro o polímero líquido rapida-mente se espalha dentro das duas camadas de distribuição superiores, apóso que um fluxo de polímero se move através das primeira e segunda zonas.Quando o fluxo atinge o lado inferior da inserção de fibra, o polímero subse-qüentemente rapidamente se espalha dentro da camada de distribuição infe-rior, com o que polímero líquido é puxado abaixo da zona intermediária. Ofluxo subseqüentemente se move para cima através da zona intermediária epara cima em direção à membrana semipermeável, que é conectada a umafonte de vácuo. No final da fase de impregnação ou da fase de injeção o flu-xo forma um fluxo de formato predominantemente em v, com o que é asse-gurado que bolsas de ar não surgem na inserção de fibra. Como a largura dainserção de fibra é freqüentemente um pouco maior do que a espessura dainserção de fibra, este método assegura que o tempo de impregnação sejaminimizado, como um fluxo relativamente amplo primeiro se move para bai-xo através da primeira zona e da segunda zona e então se move para cimaatravés da zona intermediária. Então o comprimento total a ser passado pelofluxo de polímero é minimizado comparado com, por exemplo, processos deimpregnação, onde o fluxo predominantemente se move transversalmenteno plano da inserção de fibra. Como o tempo de impregnação é reduzido, otempo de cura subseqüente pode ser também reduzido, e então o tempototal para fabricação, por exemplo, de lâminas para gerador de vento. O mé-todo é particularmente adequado para fabricação de membros de coberturaoblongos.
Ainda, este método tem a vantagem de que todas as entradaspodem ser abertas ao mesmo tempo. Isto significa que o método não requernenhuma avaliação individual de quão distante o fluxo se moveu, e quando apróxima entrada deve ser aberta, enquanto ainda provê uma qualidade boae homogênea da impregnação.
A camada de distribuição pode, por exemplo, ser feita de materi-al de núcleo poroso, por exemplo, balsa, provida com canais, que são for-mados como recessos na superfície, e que se estendem ao longo do planoda camada de distribuição, freqüentemente perpendicular à direção longitu-dinal da lâmina. Os canais podem, no entanto, também se expandir em ou-tros ângulos comparado com a direção longitudinal da lâmina. Alternativa-mente, a camada de distribuição pode ser feita de uma rede ou um emara-nhado de fibra com uma alta permeabilidade.
De acordo com uma modalidade vantajosa do método de acordocom a invenção, uma pluralidade de camadas de fibra é posta na cavidadedo molde antes da etapa a), e de preferência também um revestimento degel definindo o exterior do membro de cobertura moldado acabado.
De acordo com outra modalidade vantajosa, uma pluralidade decamadas de fibra é posta na cavidade do molde entre as etapas b) e c), adita pluralidade de camadas de fibra definindo o interior do membro de co-bertura moldado acabado. As camadas de fibra do membro de coberturamoldado acabado são de preferência relativamente finas.
De acordo com uma modalidade preferida, uma camada rasgá-vel, de preferência na forma de uma película perfurada, é posta em cima dacamada de fibra superior ou em cima da inserção de fibra. Então as cama-das de distribuição superiores, a membrana semipermeável e os canais deentrada podem ser removidos facilmente após cura ter acabado rasgando acamada rasgável, em cima da qual todos esses elementos são postos.
De acordo com uma modalidade vantajosa da invenção, a inser-ção de fibra constitui um laminado principal, que é uma seção de reforçolongitudinal em uma metade de cobertura de lâmina para uma lâmina de umgerador de vento. Tal laminado principal torna a lâmina do gerador de ventorígida e absorve grandes cargas de estresse durante a operação do geradorde vento. De acordo com outra modalidade vantajosa a inserção de fibra éum laminado de base (root laminaté), que é uma seção de reforço na áreade base de uma metade de cobertura de lâmina para a lâmina de um gera-dor de vento. Este laminado de base vai de preferência se estender predo-minantemente na direção transversa de toda a área de fixação. Ainda, a in-serção de fibra pode ser também reforços frontais ou traseiros de uma me-tade de cobertura de lâmina para uma lâmina de um gerador de vento. Ométodo de acordo com a invenção torna possível iniciar todas as entradasao mesmo tempo e então impregnar todos os laminados ao mesmo tempo,com sistemas conhecidos que requereriam um controle temporal dos canaisde entrada e/ou canais de vácuo a fim de assegurar que pontos secos fos-sem evitados. Então uma redução substancial do tempo de impregnaçãototal pode ser conseguida.
De acordo com uma modalidade a inserção de fibra é 10-100mm, 20-80 ou 30-50 mm de espessura. De acordo com uma modalidadevantajosa a zona intermediária é 50-1000 mm, 70-500 mm ou 100-200 mmde largura.
Canais de vácuo podem ser providos ao longo das bordas domolde. Então, por exemplo, as partes da metade de cobertura de lâmina emcada lado do laminado principal são injetadas eficientemente com polímero.O objetivo de acordo com a invenção é também atingido atravésde um aparelho para provisão de polímero a ser usado em infusão a vácuoem conexão com fabricação de preferência de membros de cobertura oblon-gos, o aparelho inclui uma primeira camada de distribuição e uma segundacamada de distribuição se estendendo paralelas em direção longitudinal emuma distância transversa uma à outra, deste modo provendo uma zona lon-gitudinal, intermediária, entre a primeira camada de distribuição e a segundacamada de distribuição, e uma membrana semipermeável cobrindo pelo me-nos substancialmente a zona intermediária toda, e que é adaptada para secomunicar com uma fonte de vácuo. Então este aparelho pode ser expostoem sua totalidade em uma forma arbitrária em conexão com um processo deinfusão a vácuo. Então o tempo para a preparação do processo de enchi-mento de molde pode ser reduzido, uma vez que a membrana semipermeá-vel e a camada de distribuição podem ser postas corretamente em relaçãouma à outra em um processo de trabalho único.
De acordo com uma modalidade preferida o aparelho de acordocom a invenção inclui ainda: um primeiro canal de entrada adaptado para sercapaz de ser conectado a uma fonte de polímero, e que tem uma ou maisaberturas faceando em direção à primeira camada de distribuição, e um se-gundo canal de entrada adaptado para ser capaz de ser conectado a umafonte de polímero, e que tem uma ou mais aberturas faceando em direção àsegunda camada de distribuição.
De acordo com uma modalidade vantajosa a membrana semi-permeável é posta entre a primeira camada de distribuição e a segunda ca-mada de distribuição. As duas camadas de distribuição e a membrana semi-permeável podem ser formadas como, por exemplo, uma {"joint bag").
De acordo com uma modalidade vantajosa alternativa, a mem-brana semipermeável é posta de modo que ela sobrepõe a primeira camadade distribuição e/ou a segunda camada de distribuição.
De acordo com uma modalidade preferida os canais de entradasão formados como tubos com um perfil ômega. Os canais de entrada po-dem ser também formados como tubos com perfurações.De acordo com uma modalidade vantajosa do aparelho para pro-visão de polímero, a membrana semipermeável forma parte de um canal devácuo longitudinal.
De acordo com outra modalidade, o aparelho inclui uma bolsa demembrana de preferência oblonga com um canal de vácuo frontal, traseiro ecentral e dois canais de entrada se estendendo em cada lado do canal devácuo, a frente na área do canal de vácuo sendo constituída pela membranasemipermeável e na área dos canais de entrada sendo permeável a políme-ro líquido. Então uma modalidade particularmente simples é provida.
De acordo com uma modalidade preferida do aparelho para pro-visão de polímero, o dito aparelho inclui ainda uma camada rasgável, de pre-ferência na forma de uma película perfurada, posta externamente compara-do com as duas camadas de distribuição. Aqui as camadas de distribuição ea bolsa de vácuo bem como possivelmente os canais de entrada e/ou canaisde vácuo podem ser postos na camada rasgável, com o que todos essescomponentes podem ser removidos em conjunto após fabricação acabadade, por exemplo, uma lâmina para gerador de vento.
De acordo com uma modalidade o aparelho para provisão depolímero inclui ainda uma terceira camada de distribuição, que é posta emuma distância transversa da segunda camada de distribuição, e uma mem-brana semipermeável adicional, que é posta entre ou parcialmente sobre-pondo às segunda e terceira camadas de distribuição. Então o aparelho paraprovisão de polímero pode de acordo com o mesmo princípio incluir cama-das de distribuição e membranas semipermeáveis adicionais.
Breve descrição dos desenhos
A invenção é explicada em detalhes abaixo com referência auma modalidade mostrada nos desenhos, onde
A figura 1 é uma seção transversal diagramática através de umadisposição para realizar o método de acordo com a invenção,
As figuras 2a-h são seções transversais diagramáticas mostran-do como polímeros líquidos se espalham na inserção de fibra através do mé-todo de acordo com a invenção, eA figura 3 mostra uma seção transversal diagramática através deoutra disposição para realização do método de acordo com a invenção.
Melhor modo de realizar a invenção
A seção mostrada na figura 1 através de um molde para fabrica-ção de uma metade de cobertura de lâmina para uma lâmina de um geradorde vento por meio de infusão a vácuo mostra uma parte de molde sólida 18com um lado superior emparelhando o lado exterior da metade de coberturade lâmina acabada. Por razões ilustrativas o lado superior da dita parte demolde 18 é mostrado como sendo plano, mas ele será tipicamente curvadopara a forma desejada da metade de cobertura de lâmina. Primeiro, umchamado revestimento em gel é posto no lado interno da parte de molde 18,o dito revestimento em gel mais tarde formando o exterior da metade de co-bertura de lâmina. Acima do revestimento em gel é posto um material defibra consistindo em uma pluralidade de camadas de fibra 21 inferiores, depreferência finas, acima das quais uma camada de distribuição inferior 11 éposta. Uma inserção de fibra 1 é posta em cima da camada de distribuição11 e das camadas de fibra 21, e próximo da dita inserção de fibra um mate-rial de enchimento ou material de intercalamento, tal como balsa 12 ou es-puma de PVC, é posto.
Acima da inserção de fibra 1, na modalidade mostrada constitu-indo o laminado principal da lâmina, um material de fibra em forma de umapluralidade de camadas de fibra 22 superiores, de preferência finas, é posto.Um aparelho para provisão de polímero, que é posto na parte de molde 18,de modo que ele se estenda na direção longitudinal da parte do molde, éposto em cima das camadas de fibra 22 superiores. O aparelho para provi-são de polímero inclui uma camada rasgável 20, uma primeira camada dedistribuição superior 9, uma segunda camada de distribuição 10 e um canalde vácuo 15 com uma membrana semipermeável 5. As primeira 9 e segunda10 camadas de distribuição são postas de modo que elas se estendem pre-dominantemente paralelas na direção longitudinal em uma direção transver-sa uma à outra. A primeira camada de distribuição superior 9 é posta de mo-do que ela sobrepõe uma primeira zona 2 do laminado principal 1, e a se-gunda camada de distribuição é posta de modo que ela sobrepõe uma se-gunda zona 3 do laminado principal, então criando uma zona intermediária 6entre as primeira e segunda zonas 2, 3.
Aqui o canal de vácuo 15 é mostrado em uma modalidade, ondea membrana semipermeável 5 parcialmente sobrepõe as duas camadas dedistribuição superiores 9, 10, mas o canal de vácuo 15 pode ser tambémposto entre as duas camadas de distribuição superiores 9, 10. O aparelhopara provisão de polímero pode ainda incluir um primeiro canal de entrada 7com uma ou mais aberturas, que são permeáveis a polímero líquido, e quefaceiam a primeira camada de distribuição superior 9, e um segundo canalde entrada 8 com uma ou mais aberturas, que são permeáveis a polímerolíquido, e que faceiam a primeira camada de distribuição superior 10. Alter-nativamente os dois canais de entrada 7, 8 podem ser subseqüentementepostos como unidades separadas em cima das primeira e segunda camadasde distribuição 9, 10, respectivamente.
As camadas de distribuição diferentes 9, 10, 11 podem ser, porexemplo, feitas de material de núcleo poroso, por exemplo, balsa, providocom canais formados como recessos na superfície e se estendendo no pla-no da camada de distribuição, freqüentemente perpendiculares à direçãolongitudinal da lâmina. Os canais podem, no entanto, também se estenderem qualquer outro ângulo possível comparado com a direção longitudinal dalâmina. Alternativamente a camada de distribuição é uma rede ou um ema-ranhado de fibra com alta permeabilidade.
Em cima uma bolsa de vácuo hermética 19 é posta, junto com aparte de molde sólida 18 formando uma cavidade de molde. Ainda, canaisde vácuo, por exemplo, na forma de tubos de vácuo perfurados, podem serpostos nos flanges do molde.
Durante o processo de enchimento do molde o canal de vácuo15 e possivelmente outros canais de vácuo aplicados se comunicam comuma fonte de vácuo, e os canais de entrada 7, 8 se comunicam com umafonte de polímero com polímero líquido. O vácuo nos canais de vácuo criaum vácuo na cavidade de molde toda entre a parte de molde sólida 18 e abolsa de vácuo 19, deste modo puxando polímeros através dos canais deentrada 7, 8 para a cavidade de molde conforme o polímero se espalha atra-vés e impregna os materiais de fibra 1,21, 22. Quando a cura é completada,a bolsa de vácuo 19 e a camada rasgável 20 são removidas juntas com acamada de distribuição superior 9, 10 e o canal de vácuo 15.
Não é mostrado na figura 1, mas a borda dianteira e a bordaposterior da parte de cobertura da lâmina tipicamente têm reforços de bordade material de fibra. Conforme visto na figura 1, uma parte da cavidade domolde na área entre o laminado principal 1 e os reforços de borda é enchidacom material de enchimento, tal como uma balsa formada em placa 12. Estematerial de balsa formada em placa é poroso e então permeável a polímerolíquido. A balsa 12 é tipicamente provida com canais se estendendo no pla-no da camada de distribuição perpendicular a e em direção longitudinal dametade de cobertura de lâmina. Os canais podem, por exemplo, ser forma-dos pondo blocos de balsa em um tecido ou rede permeável. Esses canaisasseguram que polímero líquido pode se espalhar rapidamente no plano dacamada de distribuição. O material de enchimento não precisa ser, no entan-to, balsa, mas pode ser qualquer outro material com boas qualidades de flu-xo. Este poderia ser espuma de PVC ou um emaranhado frouxo de fibra devidro ou uma estrutura de rede similar com alta permeabilidade e grandecapacidade.
Durante o processo de enchimento do molde, polímero líquido fluidos canais de entrada 7, 8 para a cavidade do molde devido ao vácuo na cavi-dade do molde. Devido ao vácuo na cavidade de molde toda, o polímero líquidoé ambos puxado em direção à borda dianteira e à borda traseira da parte decobertura de lâmina e para a inserção de fibra 1 do laminado principal.
As figuras 2a-h mostram como o material de fibra 3 do laminadoprincipal é impregnado com polímero líquido durante o processo de enchi-mento do molde. Por questão de simplicidade, a dispersão do polímero nomaterial de enchimento 12 não é mostrada. Antes do início do processo deenchimento do molde, ar é evacuado na cavidade do molde por meio doscanais de vácuo 15 e possivelmente outros canais de vácuo, que, por exem-pio, podem ser postos na frente ou atrás da metade de cobertura de lâmina.A evacuação do ar cria um vácuo que deve ser compreendido como umapressão negativa na cavidade do molde.
A figura 2b mostra diagramaticamente o início do processo de en-chimento do molde, onde os canais de entrada 7, 8 são enchidos com polímerolíquido, indicado por cor escura. No início do processo de enchimento do molde,polímero líquido é direcionado às duas camadas de distribuição superiores 9,10, que são rapidamente enchidas com polímero devido à alta permeabilidadepara as camadas de distribuição, mostradas na figura 2c. Em seguida o políme-ro lentamente se espalha para baixo através do laminado principal 1 conformemostrado na figura 2d, conforme o polímero líquido cria dois fluxos se movendopara baixo através da primeira zona 2 e da segunda zona 3, respectivamente.Ao mesmo tempo, um pouco do polímero é retirado para a zona intermediária 6em direção à membrana semipermeável 5.
Quando o fluxo atinge a camada de distribuição inferior 11 con-forme mostrado na figura 2e, o polímero rapidamente se espalha aqui e en-tão abaixo da zona intermediária 6 devido à alta permeabilidade do material.Subseqüentemente, conforme mostrado na figura 2f, o fluxo se move paracima através da zona intermediária 6 e finalmente, conforme mostrado nafigura 2g, forma um formato em ν desejado assegurando que quaisquer bol-sas de ar surjam. No final, o laminado principal todo 1 é impregnado confor-me mostrado na figura 2h, em seguida o processo de cura é iniciado.
As camadas de distribuição superiores 9, 10 e a camada de dis-tribuição inferior 11 asseguram que polímero líquido se espalhe no laminadoprincipal 1 com fluxo relativamente amplo para baixo através das primeira esegunda zonas 2, 3 bem como para cima através da zona intermediária 6.Como a largura do laminado principal é freqüentemente muitas vezes o ta-manho da espessura do laminado principal, é assegurado que o fluxo depolímero seja para se mover a distância mais curta possível, com o que otempo de impregnação pode ser reduzido e então também o tempo de curasubseqüente. Então o tempo total para fabricação, por exemplo, de uma lâ-mina para uma gerador de vento, pode ser reduzido substancialmente. Tes-tes com o processo de impregnação mostrado mostraram que o tempo deimpregnação pode ser reduzido entre um terço e metade do tempo de im-pregnação usando técnicas conhecidas per se.
Para assegurar que o fluxo de polímero apenas se mova Ienta-mente transversalmente no laminado principal 1 em direção à zona interme-diária 6, o material do laminado principal 1 pode ser formado de modo queele tenha uma permeabilidade maior através das camadas de fibra do queno plano das camadas de fibra.
Nas figuras 1 e 2 a camada de distribuição inferior 11 é mostra-da como sendo mais ampla do que o laminado principal 3. Isto, no entanto,não é necessário. A camada de distribuição, no entanto, tem que ser pelomenos tão ampla quanto a zona intermediária 6, de modo que a camada dedistribuição 11 possa "alcançar" os fluxos, que se movem para baixo atravésda primeira zona 2 e da segunda zona 3.
Para assegurar que bolsas de ar não surjam durante o processode impregnação é ainda importante que a espessura do laminado principal 1e a largura da zona intermediária 6 sejam mutuamente dimensionadas apro-priadamente. A largura da zona intermediária 6 pode ser maior, por exemplo,2-3 vezes maior, e tipicamente aproximadamente cinco vezes tão grandequanto a espessura do laminado principal 1.
Os canais de entrada 7, 8 podem ser dimensionados de modoque uma grande quantidade de polímero líquido possa fluir através deles. Nofinal do processo de enchimento do molde a fonte de polímero pode ser fe-chada antes do fechamento da fonte de vácuo, com o que os canais de en-trada 7, 8 podem ser esvaziados de polímero líquido mais facilmente. Istoreduz o desperdício de polímero.
O canal de vácuo 15 pode ser formado pela membrana semi-permeável 5 e um tecido, onde o material de distância pode ser posto naforma de uma rede tridimensional ou similar a fim de assegurar que a mem-brana 5 e o tecido não colapsem durante o processo de enchimento do mol-de, durante o que um vácuo é estabelecido no canal de vácuo 15.
Para os canais de entrada 7, 8, membros de perfil em formato Ωou tubos perfurados conhecidos per se podem ser usados. Os canais de vá-cuo podem ser também formados como membros de perfil em formato Ω outubos perfurados. Se tubos de vácuo perfurados forem aplicados, eles po-dem ser reforçados por um membro rígido helicoidal se estendendo para otubo e prevenindo-o de colapso devido ao vácuo.
A figura 3 mostra uma seção através de um molde para fabrica-ção de uma metade de cobertura de lâmina para a lâmina de um gerador devento, onde a seção mostra a área de base da lâmina. Por razões ilustrati-vas o molde 18 é mostrado "desdobrado", de modo que a superfície 18 domolde é mostrada como sendo plana. Na realidade, ela é, com certeza, cur-vada, como o perfil de base de uma lâmina é tipicamente substancialmentecircular. Primeiro um revestimento em gel é provido no interior da parte domolde 18, o dito revestimento de gel constituindo o exterior da metade decobertura de lâmina acabada. Acima do revestimento em gel um material defibra é posto, que consiste em uma pluralidade de camadas de fibra inferior21', acima das quais uma camada de distribuição inferior 11' é posta. Umainserção de fibra 1' é posta acima da camada de distribuição 11'. Em cimada inserção de fibra 1', na modalidade mostrada constituindo o laminado debase da lâmina, um material de fibra na forma de uma pluralidade de cama-das de fibra superiores 22' é posto. Acima das camadas de fibra superiores22', um aparelho para provisão de polímero é posto, o dito aparelho sendoposto na parte do molde 18, de modo que ele se estende na direção longitu-dinal da parte do molde. O aparelho para provisão de polímero inclui umacamada rasgável 20', uma primeira camada de distribuição superior 9', umasegunda camada de distribuição 10' e um primeiro canal de vácuo 15' comuma primeira membrana semipermeável 5. As primeira 9' e segunda 10' ca-madas de distribuição são postas de modo que elas se estendem substanci-almente paralelas na direção longitudinal em uma distância transversa umaà outra. O aparelho para provisão de polímero pode ainda incluir um primeirocanal de entrada 7' com uma ou mais aberturas que são permeáveis a polí-mero líquido, e que faceiam a primeira camada de distribuição superior 9', eum segundo canal de entrada 8' com uma ou mais aberturas, que são per-meáveis a polímero líquido, e que faceiam a primeira camada de distribuiçãosuperior 10'. Alternativamente, os dois canais de entrada 7', 8' podem sersubseqüentemente dispostos como unidades separadas em cima das pri-meira e segunda camadas de distribuição 9', 10', respectivamente.
De acordo com uma modalidade mostrada na figura 3, o apare-lho para provisão de polímero inclui ainda uma terceira camada de distribui-ção 32 com um terceiro canal de entrada 31 posto acima dela. A terceiracamada de distribuição 32 é posta em uma distância transversal da segundacamada de distribuição 10'. Uma segunda membrana semipermeável 39,formando parte do canal de vácuo, é posta entre ou parcialmente sobrepon-do a segunda camada de distribuição 10' e a terceira camada de distribuição32. O aparelho para provisão de polímero inclui ainda uma quarta camadade distribuição 36 com um quarto canal de entrada 35 posto acima dela. Aquarta camada de distribuição 36 é posta em uma distância transversa daprimeira camada de distribuição 9'. Uma terceira membrana semipermeável40, formando uma parte de um canal de vácuo, é posta entre ou parcialmen-te sobrepondo a primeira camada de distribuição 9' e a quarta camada dedistribuição 36.
Em cima um tecido de vácuo hermético 19' é provido, o dito teci-do de vácuo formando uma cavidade de molde junto com a parte de moldesólida 18. Ainda, nos flanges do molde, um primeiro e um segundo canal devácuo 33, 37, por exemplo, na forma de tubos de vácuo perfurados commembranas semipermeáveis correspondentes 34, 38 são postos.
Durante o processo de enchimento do molde, os canais de vá-cuo se comunicam com uma fonte de vácuo, e os canais de entrada 7', 8',31, 35 se comunicam com uma fonte de polímero com polímero líquido. Ovácuo nos canais de entrada provê um vácuo na cavidade de molde todaentre a parte de molde sólida 18 e a bolsa de vácuo 19', e então polímero épuxado através dos canais de entrada 7', 8', 31, 35 e para a cavidade domolde, conforme ele se espalha nos materiais de fibra 1', 21, 22 e os im-pregna. Após acabar a cura, a bolsa de vácuo 19' e a camada rasgável 20'são removidas juntas com as camadas de distribuição superiores 9', 10', 32,36 e os canais de vácuo.
Durante o processo de enchimento do molde, polímero líquidoflui dos canais de entrada 7', 8', 31, 35 e para a cavidade do molde devidoao vácuo. No início do processo o polímero líquido rapidamente se espalhanas quatro camadas de distribuição superiores 9', 10', 32, 36 e subseqüen-temente se espalha para baixo através das zonas no laminado de base 1'abaixo das camadas de distribuição superiores 9', 10', 32, 36. Quando o flu-xo de polímero atinge a camada de distribuição inferior 11', o polímero rapi-damente se espalha em direção aos lados e abaixo das zonas postas abaixodas três membranas semipermeáveis 5', 39, 40. Então o fluxo se move paracima em direção às membranas semipermeáveis 5', 39, 40.
Este método para infusão a vácuo tem a vantagem que todas asentradas podem ser iniciadas ao mesmo tempo, e então não requerem umcontrole temporal das várias entradas e canais de vácuo para direcionar ofluxo. Então o tempo de impregnação ou tempo de injeção total pode serreduzido substancialmente. Uma vantagem adicional do método é que odesperdício de polímero pode ser reduzido substancialmente comparadocom a técnica anterior. Desperdício de polímero pode ser evitado totalmentese uma membrana semipermeável for aplicada em todas as sucções de bor-da do molde.
A invenção foi descrita com base em uma disposição com umasucção em linha. É, no entanto, possível usar uma sucção por ponto ao in-vés, onde o canal de vácuo é posto acima da zona intermediária, e onde ascamadas de distribuição superiores se estendem em uma direção circunfe-rencial em torno da sucção por ponto do canal de vácuo.
A partir da presente descrição uma pessoa versada na técnicavai saber que a combinação das duas camadas de distribuição superiores,que são divididas pela zona intermediária sem camada de distribuição e acamada de distribuição inferior pelo menos sobrepondo a zona intermediária,é a essência da invenção. A largura da zona intermediária pode ser determi-nada com base em testes com um certo material. Então na fabricação deuma lâmina uma pluralidade de aparelhos para provisão de polímero podeser também usada, onde as camadas de distribuição superiores dos váriosaparelhos não são necessariamente postas na mesma distância transversal.
Lista de numerais de referência
1 inserção de fibra/laminado 2 primeira zona 3 segunda zona 5 membrana semipermeável 6 zona intermediária 7 primeiro canal de entrada 8 segundo canal de entrada 9 primeira camada de distribuição superior 10 segunda camada de distribuição superior 11 camada de distribuição inferior 12 material de enchimento/balsa 15 canal de vácuo 19 bolsa de vácuo 20 camada rasgável 21 camada de fibra inferior 22 camada de fibra superior 31 terceiro canal de entrada 32 terceira camada de distribuição 33 primeiro canal de vácuo externo 34 membrana semipermeável 35 quarto canal de entrada 36 quarto canal de distribuição 37 segundo canal de vácuo externo 38 membrana semipermeável 39 segunda membrana semipermeável 40 terceira membrana semipermeável
Claims (15)
1. Método de produção de um membro de cobertura de materialcompósito de fibra por meio de infusão a vácuo, onde o material de fibra éimpregnado com polímero líquido, e aplicação de um molde (18) com umacavidade de molde, caracterizado pelo fato de que, na cavidade de molde:a) uma camada de distribuição inferior (11) é posta,b) uma inserção de fibra (1) incluindo uma pluralidade de camadasde fibra é posta acima da camada de distribuição inferior (11),c) uma primeira camada de distribuição superior (9) e uma segun-da camada de distribuição superior (10) são postas em uma distância trans-versal uma da outra acima da inserção de fibra, de modo que pelo menosuma parte da primeira camada de distribuição sobrepõe uma primeira zona(2) da inserção de fibra (1), e pelo menos uma parte da segunda camada dedistribuição sobrepõe uma segunda zona (3) da inserção de fibra (1), a pri-meira zona (2) e a segunda zona (3) sendo separadas por uma zona inter-mediária (6) não sobrepondo nem a primeira nem a segunda camadas dedistribuição (9, 10),d) um primeiro canal de entrada (7) é posto acima da primeira ca-mada de distribuição (9),e) um segundo canal de entrada (8) é posto em cima da segundacamada de distribuição (10),f) acima da zona intermediária (6) da inserção de fibra (1) umamembrana semipermeável (5) é posta, que pode expandir sobrepondo sobrea primeira camada de distribuição (9) e/ou a segunda camada de distribuição(10), e que é permeável a gases e substancialmente impermeável a políme-ro líquido, a dita membrana semipermeável (5) se comunicando com umafonte de vácuo, em seguidag) de uma maneira conhecia per se, uma bolsa de vácuo (19) éposta em cima do molde (18), que é evacuado de ar por meio da fonte devácuo e polímero é direcionado ao molde através dos primeiro e segundocanais de entrada (7, 8).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, onde antes da etapaa) uma pluralidade de camadas de fibra (21) é posta na cavidade do molde,e de preferência também um revestimento em gel definindo o exterior domembro de cobertura moldado acabado.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, onde uma plu-ralidade de camadas de fibra (22) é posta na cavidade do molde entre asetapas b) e c), a dita pluralidade de camadas de fibra definindo o interior domembro de cobertura moldado acabado.
4. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores,onde a inserção de fibra (1) constitui um laminado principal, que é uma se-ção de reforço longitudinal em uma metade de cobertura de lâmina para umalâmina de um gerador de vento.
5. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores,onde a inserção de fibra (1) é de 10-100 mm, 20-80 ou 30-50 mm de espes-sura.
6. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores,onde a zona intermediária (6) é de 50-1000 mm, 70-500 mm ou 100-200 mmde largura.
7. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores,onde canais de vácuo (16) são providos ao longo da borda do molde.
8. Aparelho para provisão de polímero a ser usado em infusão avácuo em conexão com fabricação de membros de cobertura de preferênciaoblongos, onde o aparelho inclui:- uma primeira camada de distribuição (9) e uma segunda ca-mada de distribuição (10) se estendendo paralelas em uma direção Iongitu-dinal em uma distância transversal uma à outra, então provendo uma zonalongitudinal, intermediária (6), entre a primeira camada de distribuição (9) e asegunda camada de distribuição (10), e- uma membrana semipermeável (5) cobrindo pelo menos subs-tancialmente toda a zona intermediária (6), e que é adaptada para se comu-nicar com uma fonte de vácuo.
9. Aparelho para provisão de polímero de acordo com a reivindi-cação 8, onde ele inclui ainda:- um primeiro canal de entrada (7) adaptado para ser capaz deser conectado a uma fonte de polímero, e que tem uma ou mais aberturasfaceando em direção à primeira camada de distribuição (9), e- um segundo canal de entrada (8) adaptado para ser capaz deser conectado a uma fonte de polímero, e que tem uma ou mais aberturasfaceando em direção à segunda camada de distribuição (10).
10. Aparelho para provisão de polímero de acordo com a reivin-dicação 8 ou 9, onde a membrana semipermeável (5) é posta entre a primei-ra camada de distribuição (9) e a segunda camada de distribuição (10).
11. Aparelho para provisão de polímero de acordo com uma dasreivindicações 8-10, onde a membrana semipermeável é posta de modo queela sobrepõe a primeira camada de distribuição (9) e/ou a segunda camadade distribuição (10).
12. Aparelho para provisão de polímero de acordo com uma dasreivindicações 8-11, onde os canais de entrada (7, 8) são formados comotubos com um perfil ômega.
13. Aparelho para provisão de polímero de acordo com uma dasreivindicações 8-12, caracterizado pelo fato de que a membrana semiper-meável (5) forma parte de um canal de vácuo longitudinal (15).
14. Aparelho para provisão de polímero de acordo com uma dasreivindicações 8-13, onde o aparelho inclui uma bolsa de membrana de pre-ferência oblonga com um canal de vácuo frontal, um traseiro e um central(15) e dois canais de entrada (7, 8) se estendendo em cada lado do canal devácuo (15), a frente na área do canal de vácuo sendo constituída pela mem-brana semipermeável (5) e na área dos canais de entrada sendo permeávela polímero líquido.
15. Aparelho para provisão de polímero de acordo com uma dasreivindicações 8-14, onde ele inclui ainda uma camada rasgável, de prefe-rência na forma de uma camada perfurada, posta externamente comparadocom as duas camadas de distribuição (9, 10).
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