BRPI0709065A2 - tapete de vidro costurado - Google Patents
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Abstract
TAPETE DE VIDRO COSTURADO. A invenção se refere a um tapete de fios costurado, compreendendo um fio enzimado por uma composição que compreende água, o extrato seco dessa composição compreendendo 1 a 30% em peso de um agente de acoplamento e 30 a 99% em peso de polivinu pirrolidona. A invenção se refere também a um processo de preparo de um tapete, compreendendo a) o depósito ou projeção de fios enzimado sobre uma esteira que passa para formar uma camada desses fios acionada por essa esteira, depois b) a costura por agulhas com pontas que atravessam essa camada e que se deslocam na direção da camada sensivelmente a mesma velocidade que ela, quando elas a atravessam, com uma densidade de batidas que vai de 1 a 25 batidas por centímetro quadrado. Esse processo é rápido e eficaz e o tapete obtido se deixa facilmente deformar manualmente para ser colocado em um molde de fabricação de compósito por injeção de resina (RTM). Esse tapete pode também ser incorporado em uma folha de pré-impregnado (SMC) e ser moldado sob pressão.
Description
"TAPETE DE VIDRO COSTURADO"
A invenção se refere a um novo tapete de fios de vidro utilizável para o reforço demateriais compósitos preparados notadamente por injeção (processo dito RTM do inglês"Resin Transfer Moulding") ou preparados a partir de pré-impregnado em folha (sinônimo deSMC do inglês Sheet Molding Compound). Pode-se também impregnar diretamente o tape-te, de acordo com a invenção, por uma resina termoendurecível, notadamente para realizarplacas translúcidas. O processo TRM e o processo que utiliza o pré-impregnado em folharecorrem ambos geralmente às matrizes termoendurecíveis. Não se exclui, todavia a utiliza-ção do tapete, de acordo com a invenção, no âmbito de realização de um compósito commatriz termoplástica, notadamente do tipo poliuretano, notadamente através do processoRIM (do inglês "Reinforced Injection Molding").
Graças à invenção, os compósitos realizados são particularmente translúcidos, enão se distinguem ou se distinguem pouco os fios por transparência no compósito.
Um tapete para o reforço de materiais compósitos deve apresentar, de preferência,as seguintes propriedades:
- ter uma coesão suficiente para ser enrolável, desenrolável (para a estocagem e otransporte);
- ter uma coesão suficiente para ser recortado em pedaços, seguro na mão e colo-cado manualmente no molde (RTM),
- não colocar as mãos, quando manipulado ou colocar no molde (RTM);
- se deixar facilmente deformar manualmente, quando da colocação manualmenteno molde (RTM);
- conservar corretamente a forma dada manualmente no molde (RTM);
- se deixar impregnar pela resina de injeção (RTM) ou SMC (geralmente do tipo po-liéster e, às vezes, do tipo epóxi) o mais facilmente possível;
- ter uma estrutura a mais homogênea possível, em particular sem orifícios ou outraparticularidade na superfície que pode provocar uma marca na superfície do compósito final;
- reforçar o máximo possível o compósito.
Deseja-se, além disso, poder fabricá-lo
- à maior velocidade possível;
- com o menor número de etapas possível;
- utilizando o menos possível de produtos químicos possíveis (como os ligantes).
O compósito final deve geralmente apresentar a melhor resistência aos choquespossível, o menos possível de porosidade incontrolada (sem bolhas de gás involuntariamen-te aprisionadas), e o melhor aspecto possível de superfície, notadamente o canto (face es-treita) das peças finais, e ser o mais transparente possível.
A W02005/054559 ensina um processo de preparo de um tapete compreendendoa) colocação ou projeção de fios sobre uma esteira rolante para formar uma cama-da desses fios arrastada por essa esteira, depois
b) a costura por agulhas com pontas que atravessam essa camada e que se deslo-cam na direção da camada sensivelmente a mesma velocidade que ela, quando elas a atra-vessam, com uma densidade de batidas que vai de 1 a 25 batidas por centímetro quadrado.
Esse processo leva a tapetes de excelente qualidade para o reforço de materiaiscompósitos. Todavia, a requerente descobriu que a natureza da enzimagem podia influenci-ar o comportamento do tapete, quando da costura. Quando uma enzimagem padrão de fi-bras minerais (notadamente de vidro) pode se traduzir pela ruptura de fios quando da costu-ra, a enzimagem utilizada, segundo a invenção, protege muito melhor as fibras à costura, edá ao fio melhor flexibilidade e uma superfície mais deslizante e muito menos rupturas defios são a deplorar. A ruptura de fio na costura se traduz por descolagem das partículas nolocal de fabricação, um desconforto na manipulação (isso espeta as mãos), e pelo fato de otapete ser seguro de forma pior. Além disso, o poder de reforço para o compósito é reduzi-do.
A presente invenção oferece uma melhoria no ensinamento do W02005/054559 cu-jo conteúdo é incluído por referência. A técnica de colocação de fios contínuos em camadasobre uma esteira transportadora plana foi notadamente descrita nas US3969171 eUS4208000. Notadamente, a enzimagem dos fios de vidro tem por função facilitar a manipu-lação desses fios por esses dispositivos. Notadamente, a enzimagem protege os fios daruptura e favorece a adesão do fio sobre as rodas desses dispositivos. Essa adesão nãodeve ser nem muito forte, nem muito fraca. O fio não deve deslizar para que se possa otimi-zar sua tensão entre as rodas desses dispositivos (como aquele da figura 4 da US3936558).
Composições de enzimagem contendo uma pequena quantidade de polivinil pirroli-dona foi ensinada por FR2349622, US4140833, FR2413336, US5038555, US4448911,W02005/012201.
A invenção se refere, em primeiro lugar, a um tapete de fios de vidro enzimados poruma composição compreendendo a água e cujo extrato seco compreende 1 a 30% em pesode um agente de acoplamento e 30 a 99% em peso de poli vinil pirrolidona (PVP). De acor-do com a invenção, enzimam-se os fios minerais (notadamente em vidro) por essa composi-ção de enzimagem. O extrato seco da composição pode também compreender, além disso,o a 79% em peso de lubrificante (não PVP), notadamente 5 a 70% em peso de lubrificante,e de maneira ainda preferida 20 a 70% em peso de lubrificante.
Notadamente, o agente de acoplamento pode estar presente no extrato seco a ra-zão de 2 a 10% em peso. Notadamente, a PVP pode estar presente à razão de 30 a 90%em peso. Notadamente, o lubrificante (não sendo do tipo PVP) pode estar presente à razãode 5 a 78% em peso.Geralmente, a composição (podendo servir de composição de enzimagem) nãocontém resina epóxi.
O agente de acoplamento é habitualmente um organo-silano encarregado de me-lhorar a ligação entre as fibras e a matriz do compósito. Portanto, deve ser escolhido emfunção da matriz (a qual é geralmente do tipo endurecível).
Esse organo-silano compreende geralmente pelo menos um grupamento reagentecapaz de reagir com os grupamentos hidroxila de superfície das fibras minerais (notadamen-te em vidro), de forma a enxertar o organo-silano modificado (modificado pelo fato de terreagido por seu grupamento reagente e, portanto, perdido uma parte desse grupamentoreagente) à superfície dos filamentos. O organo-silano, utilizado quando da enzimagem, égeralmente o derivado hidrolisado de um alcóxi-silano, ele próprio compreendendo geral-mente o grupamento trialcóxi-silano, isto é, -Si(OR)3, R representando um radical hidrocar-bonado, tal como um radical metila ou etila ou propila ou butila. O organo-silano pode, por-tanto, por exemplo, ser o derivado hidrolisado de um dos seguintes compostos:
- gama-amino propil trietóxi-silano;
- gama-glicidóxi propil trimetóxi-silano;
- metacriloxi propil trimetóxi-silano (freqüentemente designado por A174).
A polivinil pirrolidona pode ter uma massa molecular média em peso, que vai de6000 a 3 000 000, notadamente entre 100 000 e 2 000 000.
O lubrificante é oleoso ao toque. O lubrificante pode notadamente ser escolhido naseguinte lista:
- cloreto de coco trimetil amônio;
- cloreto de lítio;
- sal de amônio catiônico quaternário;
- éster alquil fenol etoxilado (notadamente o stantex FT 504 de Cognis)
- arquad C35 (de akzo Nobel, por exemplo)
De preferência, o lubrificante é um polietileno éster glicol (freqüentemente anotadocomo PEG). Notadamente, pode tratar-se do PEG 400 ML.
De preferência, a composição de enzimagem contém, além disso, um agente anti-espuma, cujo teor no extrato seco pode ir de 5 a 500 ppm em peso.
A composição de enzimagem contém água. A quantidade de água é tal que o extra-to seco da composição representa entre 0,5 e 10% em peso, e, de preferência, entre 0,8 e6% em peso da composição. Notadamente, a requerente descobriu que o teor em extratoseco da composição da enzimagem pode ser muito baixo, por exemplo, da ordem de 0,8 a2% em peso, o que apresenta a vantagem de ocasionar um menor amontoado dos elemen-tos de funcionamento.
A utilização de fios contínuos leva a uma vantagem no nível do aspecto de superfí-cie e, mais particularmente, do canto dos compósitos finais, e no nível da homogeneidadeda repartição das fibras no compósito final. Com efeito, o canto das peças moldadas é muitomais nítido, liso e melhor formado do que quando dos fios cortados eram utilizados. Pareceque a utilização de fios cortados implica que uma quantidade importante de extremidades defios cortados se ache na superfície ou exatamente sob a superfície dos cantos de peças.Esse fenômeno tem por origem o fato de os fios cortados terem naturalmente uma costuraparalela às faces principais do compósito. Esse acúmulo de extremidades de fios cortadosnos cantos parece favorecer a presença de porosidades nos cantos no começo do proces-so. As bolhas formadas se dilatam, então, sob o efeito da temperatura (da ordem de 200 0Cpara a solidificação da resina termoendurecível), o que tende a deformar o aspecto da su-perfície dos cantos. Parece que a utilização de fios contínuos reduz consideravelmente essefenômeno. Com efeito, no lugar de uma extremidade de fio na superfície (caso da utilizaçãode fios cortados), ter-se-á antes de tudo um circuito de fio contínuo, o que vai no sentido deuma superfície mais lisa.
Para a aplicação SMC, o tapete deve, além disso, poder fluir facilmente, quando damoldagem sobre prensa. Lembremos que um SMC se apresenta antes da moldagem sob aforma de uma folha de pré-impregnado contendo uma resina termoendurecível, essa folhacontendo em seu meio uma camada de fios de reforço. Esses fios são, segundo a técnicaanterior, sistematicamente fios cortados. Com efeito, no molde, o SMC é submetido a umapressão e deve fluir facilmente para encher todo o volume do molde sob o efeito da pressão.Para o técnico, essa deformação é possível devido ao fato de os fios serem cortados e po-derem facilmente se deslocar uns em relação aos outros. A superfície de SMC antes daprensagem representa geralmente apenas 30% aproximadamente da superfície do compósi-to final. Passa-se de 30 a 100% sob o efeito da prensagem. De acordo com a técnica anteri-or, para preparar um SMC, projetam-se fios cortados sobre uma camada que passa de pas-ta à base de resina, e deposita-se uma outra camada de pasta por cima para aprisionar osfios cortados como em um sanduíche. O SMC é, em seguida, enrolado e estocado. Desen-rola-se-o para recortar uma peça (geralmente denominada "disco de pré-impregnado"), cujasuperfície representa 30% somente da superfície da peça final, coloca-se essa peça em ummolde e procede-se à moldagem a quente sob prensagem. A resina termoendurecível endu-rece durante esse tratamento. No âmbito da presente invenção podem ser utilizados não sófios cortados, mas fios contínuos no âmbito da tecnologia SMC. Com efeito, a camada defios contínuos pode fluir suficientemente durante a prensagem do SMC. Pode-se utilizar otapete de fios, de acordo com a invenção (fios cortados ou contínuos), no âmbito da técnicado SMC. A utilização de fios contínuos em SMC leva, além disso, a uma vantagem no níveldas superfícies e mais particularmente cantos dos compósitos finais. Com efeito, o cantodas peças moldadas é muito mais nítido, liso e melhor formado que, quando fios cortadossão utilizados. Além disso, em caso de utilização de fio cortado, a deformação necessária doSMC, durante a moldagem, leva a uma costura preferencial dos fios, o que pode gerar ondu-lações de superfície. Com efeito, como os fios cortados são independentes, eles seguemmuito facilmente os fluxos e se orientam segundo as linhas de fluxo. Os fios podem mesmose aglomerar ou formar feixes, seguindo muito esses fluxos. Ao contrário, os fios contínuosresistem a qualquer costura devido ao seu comprimento, seguindo suficientemente a expan-são do SMC, durante a prensagem. Em conseqüência, a utilização de fio contínuo leva amelhor homogeneidade do reforço do compósito. À taxa de fibra idêntica, a utilização de fiocontínuo leva geralmente a um compósito que tem uma rigidez superior de 5 a 12% superiorem comparação com uma utilização de fio cortado.
A fabricação de um tapete para o reforço dos compósitos via o processo RTM pas-sa geralmente pela composição ou projeção de fios recentemente enzimados sobre umaesteira rolante. Todavia, a camada de fios não tem nesse estágio consistência e não podeser manipulada. Também não pode ser enrolada nem desenrolada, pois suas diferentescamadas de fios se misturariam. Deve-se, portanto, ligá-lo, seja quimicamente, seja mecani-camente.
Para ligá-lo quimicamente, aplica-se-lhe um Iigante químico do tipo termoplástico outermoendurecível, geralmente em pó, e procede-se, em seguida, a um tratamento térmicoque funde o termoplástico ou polimeriza o termoendurecível e finalmente após o resfriamen-to cria passagens entre os fios. Todavia, esse Iigante confere um efeito mola à estrutura dotapete que tem, então, tendência a não manter certas formas menos progressivas (nos can-tos do molde por exemplo). Por outro lado, deseja-se limitar o uso de produtos químicos emum espírito de respeito ao meio ambiente. Além disso, o tratamento térmico de fusão dotermoplástico está a uma temperatura relativamente elevada (220 - 250 0C), o que leva a umcozimento rigoroso da enzimagem, tornando os fios e, portanto, o tapete, mais rígido e maisdifícil de deformar (a rede de vidro é, então, bloqueada).
Para ligar mecanicamente um tapete, pode-se fazer com que ele sofra uma costuraclássica. Todavia, isto leva geralmente à ruptura de fios, provocando uma baixa das proprie-dades mecânicas, assim como à formação de pontas que saem de pelo menos uma face dotapete. Essas pontas espetam então as mãos dos manuseadores. Além disso, como o tape-te avança enquanto que as agulhas plantadas no tapete são fixas na horizontal e só se des-locam na vertical, isto provoca perfurações bem mais importante do que a seção das agu-lhas e isso tende a torcer as agulhas. Essas perfurações marcam a superfície, o que se tra-duz por defeitos de superfície na peça final. Com efeito, esses orifícios se enchem de resinae devido à retirada da resina após polimerização, cavados permanecem visíveis na superfície.
São conhecidos os tapete que compreendem um núcleo central em fibras frisadasde polipropileno (PP) e camadas externas de fios de vidro cortados, o todo sendo ligado poruma costura em fio sintético como em poliéster (PET). A fibra frisada tende a dar volume aotapete para facilitar a penetração da resina e encher o entreferro do molde (espaço entre asduas partes metálicas do molde). Todavia, nem o PET1 nem a fibra de PP reforçam o com-pósito. Além disso, a costura é visível no compósito final e as agulhas utilizadas provocam,por outro lado, orifícios na superfície. Esses orifícios se enchem de resina e devido à retira-da da resina, após polimerização, cavados permanecem visíveis na superfície.
De acordo com a invenção, realiza-se uma costura particular sobre o tapete, dando-lhe suficientemente consistência, não rupturando ou rupturando muito poucos fios, notada-mente devido à sua enzimagem particular e não formando orifícios muito importante. O tape-te, de acordo com a invenção, é suficientemente deformável à mão à temperatura ambientee é muito permeável a resina. De acordo com a invenção, a costura é feita por agulhas quese deslocam ao mesmo tempo que o tapete com sensivelmente a mesma velocidade que otapete em uma direção paralela à direção de deslocamento do tapete. Além disso, o menornúmero de impactos de agulha é reduzido e é no máximo de 25 batidas por cm2, e de prefe-rência no máximo de 15 batidas por cm2, e de maneira ainda preferida no máximo de 10batidas por cm2. Geralmente, o número de impacto de agulha é de pelo menos uma batidapor cm2 e, de preferência, de pelo menos 2 batidas por cm2.
Lembramos que os tapetes e os feltras se diferenciam nitidamente à medida emque o tapete é um objeto plano, utilizável como reforço, enquanto que um feltro é um objetoque tem volume, utilizável em isolamento térmico. Um tapete tem geralmente uma espessu-ra que vai de 0,8 a 5 mm, e mais geralmente de 1 a 3 mm, enquanto que um feltro é bemmais espesso, e tem geralmente uma espessura superior a 1 cm. Um feltro tem habitual-mente uma densidade que vai de 85 a 130 kg/m3. Um tapete é muito mais denso, já que suadensidade pode ser da ordem de 300 kg/m3. Todavia, jamais se exprime a densidade de umtapete em massa volúmica, mas em massa surfácica, como reforço plano.
Assim, a invenção se refere notadamente a um processo de preparo de um tapete,compreendendo:
a) a colocação ou projeção de fios sobre uma esteira rolante para formar uma ca-mada desses fios arrastada por essa esteira, depois
b) a costura por agulhas com pontas que atravessam essa camada e que se deslo-cam na direção da camada sensivelmente à mesma velocidade que ela, quando elas a atra-vessam, com uma densidade de batidas que vão de 1 a 25 batidas por cm2.
De preferência, pelo menos uma ponta e, de preferência, 2 pontas de cada agulhaatravessam a cada batida a espessura do tapete. De preferência, a profundidade de pene-tração das agulhas (comprimento de agulha que sai do tapete, após tê-lo atravessado) vaide 5 a 20 mm. De preferência, as agulhas têm um diâmetro (menor círculo contendo intei-ramente qualquer seção da agulha aí compreendidas as pontas) que vai de 0,2 a 3 mm e,de maneira ainda mais preferida, 0,5 a 1,5 mm. Essa costura leva a um tapete manipulável,enrolável e desenrolável, facilmente deformável manualmente no molde, não espetando asmãos, sem marcas de orifícios na superfície. Graças a essa costura muito particular, pode-se fazer avançar o tapete a velocidades elevadas, por exemplo a pelo menos dois metrospor minuto e mesmo pelo menos 5 metros por minuto e mesmo pelo menos 8 metros porminuto. Geralmente, a velocidade é de no máximo 35 até mesmo mais de 30 metros porminuto, até mesmo no máximo 20 metros por minuto. Quando da travessia do tapete pelasagulhas, fios são presos nas pontas e arrastados para formarem circuitos através do tapete,sem ruptura dos fios. Esses circuitos ligam o tapete e se deixam facilmente deformar, con-servando a função de Iigante durante a colocação no molde. Esses circuitos não picam asmãos devido a não ruptura dos fios.
Para realizar essa costura, pode-se, por exemplo, utilizar certas pré-costuradorascom cilindro normalmente concebidas para tratar os feltras de fibras polímero, como, porexemplo, a máquina referenciada PA169 ou PA1500 ou PA2000 comercializada por Asselin(grupo NSC). Nesse tipo de máquina, as agulhas descrevem um movimento elíptico comuma componente horizontal, permitindo às agulhas no tapete segui-lo em seu deslocamento.
O tapete, de acordo com a invenção, tem geralmente uma massa surfácica que vaide 50 a 3000 g/m2. Pode tratar-se de um tapete com fios cortados ou de um tapete com fioscontínuos. Assim, antes da costura, coloca-se ou projeta-se sobre a esteira rolante em dire-ção a costura dos fios cortados, geralmente de comprimento entre 10 e 600 mm e, mais par-ticularmente, 12 a 100 mm, ou fios contínuos. No caso de fios contínuos, estes, cujo númeropode ir de 5 a 1200, são projetados sobre a esteira rolante por intermédio de um braço osci-lante transversalmente em relação à direção de passagem da esteira. Para a técnica de pro-jeção de fios contínuos, pode-se, por exemplo, se referir ao WO 02084005. Cada um dosfios projetados pode compreender 20 a 500 fibras (na realidade, filamentos contínuos) unitá-rios. DE preferência, o fio tem um título que vai de 12,5 a 100 tex (g/km).
A matéria que constitui as fibras (filamentos contínuos) e, portanto, os fios é minerale pode compreender um vidro transformado em fibras, tal como o vidro E ou o vidro descritona FR2768144 ou um vidro alcalino-resistente dito vidro AR, o qual compreende pelo menos5% em mol de ZrO2. Notadamente a utilização de um vidro AR leva a um tapete que reforçaeficazmente as matrizes em cimento ou podendo reforçar os compósitos com matriz termo-endurecíveis, devendo entrar em contato com um ambiente corrosivo. O vidro pode tambémestar isento de boro. Por outro lado, pode-se também utilizar uma mistura de fibras de vidroe de fios em polímero, como em polipropileno, notadamente os fios mistos comercializadossob a marca Twintex® por Saint-Gobain Vetrotex France. Os fios utilizados para realizar otapete compreendem, portanto, fibras (filamentos) de vidro.
A invenção se refere também a um processo de fabricação de tapete, compreen-dendo a etapa de costura descrita. Antes da costura, os fios cortados ou contínuos são de-positados ou projetados sobre uma esteira rolante. Nesse estágio, os fios podem ser secos, seja porque são provenientes de rovings (ou bobinas), seja porque foram secados após en-zimagem e antes da costura, de acordo com a invenção. Todavia, a requerente observouque era vantajoso que os fios sejam um pouco úmidos para passar na costuradora. Umaumidade muito grande pode levar a uma obstrução.
O tapete, de acordo com a invenção, pode sofrer pelo menos uma secagem, con-forme o caso. Caso os fios utilizados estejam secos na partida e que os fios não sejam im-pregnados por nenhum líquido, a secagem não é necessária. A secagem é necessária, casoos fios sejam impregnados de um líquido em um momento da fabricação do tapete, de acor-do com a invenção. Geralmente, os fios são, no momento da utilização, no processo, recen-temente enzimados, de acordo com a invenção. Assim, é possível secar os fios sobre a es-teira rolante, antes da costura. Todavia, conforme dito, prefere-se conservar o estado im-pregnado para a costura e seca-se, portanto, de preferência, a camada de fios somente a-pós a costura. A secagem pode ser realizada por passagem da esteira rolante em uma estu-fa a uma temperatura que vai de 40 a 170 0C e mais particularmente de 50 a 150 0C. Essetratamento térmico não produz endurecimento muito forte na enzimagem dos fios que man-têm toda a sua flexibilidade.
O tapete, de acordo com a invenção, pode ser integrado a um complexo que com-preende várias camadas justapostas. Notadamente, o tapete, de acordo com a invenção,em sua variante que utiliza fios contínuos, pode constituir a camada de fios contínuos repar-tidos de forma aleatória da estrutura fibrosa que constitui o objeto da WO 03/060218, cujotexto é incorporado ao presente por referência. Mais particularmente, o tapete, de acordocom a invenção, pode ser incorporado em um complexo multicamada à seguinte estrutura:tapete, de acordo com a invenção, + camada de fios cortados de um lado do tapete, de a-cordo com a invenção, ou tapete, de acordo com a invenção, + camada de fios cortados dosdois lados desse tapete (complexo com duas ou três camadas). Assim, é possível depositarsobre a esteira rolante uma primeira camada de fibras (por exemplo: fios cortados por e-xemplo com um comprimento entre 12 e 100 mm), depois depositar sobre essa camada osfios para formar o tapete, de acordo com a invenção, depois proceder à costura, de acordocom a invenção, e assim ligar juntas, pela costura, as duas camadas entre si. Pode-se tam-bém acrescentar uma terceira camada (por exemplo: fios cortados, por exemplo a um com-primento entre 12 e 100 mm), antes da costura, de acordo com a invenção.
Em fim de fabricação do tapete, pode-se eventualmente proceder a um recorte dasbordas da fita de tapete formado, devido ao fato de os contornos poderem eventualmenteapresentar uma estrutura ou densidade um pouco diferente da parte central.
Permanecer-se-ia no âmbito da invenção, caso se procedesse de uma das seguin-tes formas:
a) ligando-se as fibras do tapete por um Iigante solúvel na água (exemplo: um álco-ol polivinílico), antes da costura, depois retirando-se o Iigante por dissolução na água ou emuma solução aquosa, antes da costura;
b) ligando-se as fibras do tapete por um Iigante solúvel na água (exemplo: um álco-ol polivinílico), antes da costura, depois retirando-se o Iigante por dissolução na água ou emuma solução aquosa, após a costura;
c) depositando-se ou projetando-se os fios sobre uma própria película que se apóiasobre uma esteira rolante, depois enrolando a camada de fios não ligado ao mesmo tempoque a película (este impedindo as diferentes camadas enroladas de se misturarem), parauma eventual estocagem intermediária, depois desenrolando a bicamada película -camada,retirando-se a película e recolocando-se a camada sobre uma esteira rolante para o prosse-guimento do processo, de acordo com a invenção.
O tapete obtido pelo processo, de acordo com a invenção, não contém ligante. Eleé simétrico em relação a um plano que lhe é paralelo e passa em seu meio. Ele tem coesãosuficiente para ser enrolado em forma de rolo e ser desenrolado para utilização.
A invenção leva notadamente a um tapete costurado de fios contínuos ou de fioscortados (de preferência de fios contínuos), consistindo na fibra mineral (notadamente emvidro) eventualmente enzimada e sem orifícios de agulha visíveis a olho nu. Esse tapetecontém, portanto, um máximo de fibra mineral para reforçar o máximo possível o compósito,na ausência francesa de matérias sintéticas à base de polímeros (PP, poliéster, etc) nãoreforçadoras para o compósito, com exceção dos eventuais componentes orgânicos da en-zimagem das fibras. Esse tapete é vantajosamente utilizado para reforçar um compósito noprocesso de injeção em molde fechado (RTM) ou no âmbito da tecnologia SMC, ou para serimpregnado diretamente de resina para fazer placas, sobretudo particularmente translúci-das.
O tapete obtido pelo processo, de acordo com a invenção, pode ser integrado emum pré-impregnado em folha (SMC). O tapete, de acordo com a invenção, é então inseridoem contínuo entre duas camadas de paste de resina termoendurecível. Desenrola-se, de-pois integra-se esse tapete diretamente entre duas camadas de pasta de resina. Além dotapete, de acordo com a invenção, não se exclui o acréscimo de outras camadas de reforçono SMC, conforme, por exemplo, fios recortados, notadamente de vidro. Por exemplo, pode-se proceder assim:
- desenrolamento do tapete na horizontal, de acordo com a invenção, sobre umacamada de pasta de resina, depois- projeção sobre o tapete de fios cortados, depois
- desenrolamento de pasta de resina sobre os fios cortados.
Pode-se também colocar uma camada de fios cortados, antes de desenrolar o tape-te, de acordo com a invenção.
A folha de SMC pode servir à fabricação de um material compósito por moldagemda folha por pressão sobre suas faces principais levando um alargamento da folha por pres-são sobre suas faces principais, levando a um alargamento da folha no molde, antes da so-lidificação da resina. Para o caso em que o tapete de fios contínuos, a folha de SMC recor-tada tem, antes da moldagem sobre pressão de preferência, uma superfície representando50 a 80% da superfície do molde (e portanto da superfície da peça final).
O fato de não se utilizar Iigante químico para realizar o tapete, de acordo com a in-venção, permite realizar compósitos particularmente translúcidos. A requerente com efeitoconstatou que a ausência de Iigante melhorava notavelmente o aspecto translúcido do com-pósito final. Para realizar esses compósitos translúcidos, pode-se notadamente utilizar oprocesso representado na figura 4 da W02005/054559.
O extrato seco de uma composição pode ser determinado por evaporação em estu-fa a 110 0C, durante 12 horas. O PVP puro tem um extrato seco de 100%. O PEG 400MLtem um extrato seco de 100%. No caso de um silano, trata-se naturalmente para o técnicodo que resta do silano após hidrólise, e após evaporação da água. O técnico fala também dematéria ativa. O silano A174 tem um extrato seco de 82% em peso. Partindo de 10 g de si-lano não hidrolisado, hidrolisando-o e tratando o hidrolisado em estufa a 110 0C durante 12horas, coletam-se finalmente 8,2 g de extrato seco. Quando se diz que o extrato seco deuma composição de enzimagem compreende 1 a 30% de um agente de acoplamento, otécnico compreende imediatamente que esse extrato seco não contém exatamente o produ-to tal como fornecido pelo fabricante, que se trata de um resíduo hidrolisado, desidratadodesse produto. Poder-se-ia portanto dizer de forma equivalente que o extrato seco da com-posição compreende 1 a 30% em peso oriundo de um agente de acoplamento.
Exemplos 1-5
Nos exemplos que se seguem, são comparadas as enzimagens, de acordo com ainvenção, a uma enzimagem, de acordo com a invenção, a uma enzimagem clássica e auma enzimagem sem PVP.
A enzimagem clássica (para o exemplo 1) compreendia em seu extrato seco (esterepresentando 4% da composição de enzimagem):
- 5% em peso de silano A174
- 91% em peso de película former Neoxil
- 3,9% em peso de lubrificante Antaróxi
As outras composições de enzimagem compreendiam 1,3% em peso de extrato se-co, compreendendo ele próprio 6,4% em peso de silano A174 e 50 ppm em peso de um a-gente anti-espuma (de marca Agitan 295 comercializado por Munzing Chemie).
Os outros ingredientes desse extrato seco são indicados na segunda coluna da ta-bela 1 e trata-se seja de PVP de massa molecular média em massa 900000, seja de PEG400ML, seja de uma mistura como indicado desses dois componentes. Assim, PVP 100%indica que o resto do extrato seco fora o silano e agente antiespuma é constituído de 100%de PVP.
Com fio de vidro contínuo enzimado com essas composições, fabricaram-se tape-tes com fios contínuos por projeção em camada sobre uma esteira transportadora em mo-vimento. A projeção era realizada com o auxílio de um dispositivo sobre o princípio daqueleda figura 4 do US 3969171. A costura era realizada de acordo com a figura 3 daW02005/054559, com uma densidade de batidas de 3 batidas por cm2.
Compósitos foram em seguida realizados por impregnação dos diferentes tapetescom o auxílio de uma resina termoendurecível e segundo o processo RTM.
A tabela 1 abaixo reúne os resultados. Foram comparadas as diferentes enzima-gens no plano do comportamento do fio ou do tapete, quando de diferentes etapas do pro-cesso, assim como no nível da qualidade do compósito final. Trata-se de apreciações relati-vas. Esse comportamento era anotado com - - (nota mínima) a + + (nota máxima). Os com-portamentos seguintes foram observados:
- o comportamento, quando da deposição do fio contínuo em camada: no caso doexemplo 3, a deposição era difícil, pois o fio deslizava muito sobre as rodas do dispositivo deprojeção, de modo que o estiramento do fio dificilmente era controlável;
- o comportamento na costura: dois defeitos foram observados, a ruptura de fios nocaso do exemplo 1, ou a impossibilidade de costurar no caso do exemplo 3; neste últimocaso, o fio se mostrou muito deslizante e o fio voltava muito freqüentemente, quando asagulhas sobressaíam do tapete, o que eqüivale à quase ausência de costura e é porque otapete não tinha manutenção suficiente;
- a deformabilidade manual no molde de impregnação: ela era aceitável para todosos exemplos, um pouco inferior todavia no caso do exemplo 2;
- a translucidade do compósito final.
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Claims (20)
1. Tapete de fios costurado, CARACTERIZADO por compreender um fio em vidromineral enzimado por uma composição que compreende água, o extrato seco dessa com-posição compreendendo 1 a 30% em peso de um agente de acoplamento e 30 a 99% empeso de polivinil pirrolidona.
2. Tapete, de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fatode os fios serem contínuos.
3. Tapete, de acordo com uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADOpelo fato de o extrato seco dessa composição compreender 2 a 10% em peso de um agentede acoplamento.
4. Tapete, de acordo com uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADOpelo fato de o extrato seco dessa composição compreender de 30 a 90% em peso de polivinil pirrolidona.
5. Tapete, de acordo com uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADOpelo fato de o extrato seco dessa composição compreender um lubrificante, cujo teor é infe-rior a 79% em peso.
6. Tapete, de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fatode o teor do lubrificante ir de 5 a 70% em extrato seco.
7. Tapete, de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fatode o teor de lubrificante ir de 20 a 70% em extrato seco.
8. Tapete, de acordo com uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADOpelo fato de o extrato seco dessa composição compreender de 5 a 500 ppm em peso deagente antiespuma.
9. Tapete, de acordo com uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADOpelo fato de essa composição não conter resina epóxi.
10. Tapete, de acordo com uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADO pelo fato de o extrato seco dessa composição representar entre 0,5 e-10% em peso dessa composição.
11. Tapete, de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fa-to de o extrato seco dessa composição representar entre 0,8 e 6% em peso dessa composição.
12. Tapete, de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fa-to de o extrato seco dessa composição representar entre 0,8 e 2% em peso dessa composição.
13. Tapete, de acordo com uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADO por ser sob a forma de rolo.
14. Processo de preparo de um tapete do tipo definido em qualquer uma das reivin-dicações precedentes, CARACTERIZADO por compreender:a) a colocação ou projeção de fios em vidro mineral enzimados pela composiçãosobre uma esteira rolante para formar uma camada desses fios arrastada por essa esteira,depoisb) a costura por agulhas com pontas que atravessam essa camada e que se deslo-cam na direção da camada sensivelmente à mesma velocidade que ela, quando elas a atra-vessam, com uma densidade de batidas que vão de 1 a 25 batidas por cm2.
15. Processo de preparo de um material compósito com matriz termoendurecível,CARACTERIZADO por compreender a impregnação de um tapete do tipo definido em qual-quer uma das reivindicações 1 a 13, por uma resina termoendurecível.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato deser de injeção em molde fechado (RTM).
17. Processo de preparo de uma folha de pré-impregnado (SMC),CARACTERIZADO pelo fato de compreender a inserção em contínuo de um tapete do tipodefinido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, entre duas camadas de pasta de resi-na termoendurecível.
18. Folha de pré-impregnado, CARACTERIZADA pelo fato de compreender um ta-pete do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, e uma resina termoendu-recível.
19. Processo de fabricação de um material compósito, CARACTERIZADO por serpor moldagem da folha da reivindicação 18, por pressão sobre suas faces principais, levan-do a um alargamento da folha, antes da solidificação da resina.
20. Material compósito com matriz termoendurecível, CARACTERIZADO por serreforçado por um tapete do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
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