BRPI0714588A2 - tiras flexÍveis de transferÊncia de energia com imantaÇço e processo para a sua fabricaÇço - Google Patents
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Abstract
TIRAS FLEXÍVEIS DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA COM IMANTAÇçO E PROCESSO PARA SUA FABRICAÇçO. A presente invenção refere-se a uma tira flexível de transferência de energia, compreendendo uma cinta imantada (3), constituída por um material elastômero, formado matriz, na qual são introduzidas partículas, comunicando-lhe uma imantação permanente orientada no sentido da espessura dessa cinta, pelo menos um elemento (2) de transferência de energia que se estende ao longo da cinta suporte, e um material de revestimento (1), no qual o ou cada elemento de transferência de energia é introduzido e aderente á cinta imantada. Ela é notável pelo fato de cinta imantada ser subdivida emtrechos sucessivos (31) de comprimentos tais, que fenômenos de mudanç dimensional induzidos na cinta imantada, notadamente sob o efeito de desvios de temperatura, induzem entre a cinta imantada e o material de revestimento esforços suficientemente pequenos para evitar fragilizar a adesão entre essa cinta imantada e esse material de revestimento. Aplicação notadamente a ligações ópticas ou elétricas com correntes fracas entre equipamentos móveis entre si, notadamente giratórios.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TIRAS FLE- XÍVEIS DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA COM IMANTAÇÃO E PRO- CESSO PARA SUA FABRICAÇÃO".
A presente invenção refere-se a uma tira flexível de transferên- cia de energia, comportando uma cinta longitudinal flexível de suporte, apre- sentando uma imantação permanente, e pelo menos um elemento longitudi- nal flexível de transferência de energia, retido por essa cinta pelo menos ao encontro de qualquer deslocamento relativo transversal.
Freqüentemente, recorreu-se a uma tira flexível, apresentando ou não imantação permanente, em numerosos domínios técnicos e segundo diversos modos de realização, quando se trata de assegurar uma transfe- rência de energia (aí compreendidos naturalmente sinais) entre zonas locali- zadas respectivas de dois sólidos móveis, um em relação ao outro.
Diferentes estruturas de tiras flexíveis, da mesma forma que di- ferentes aplicações possíveis, são descritas, de forma detalhada, no preâm- bulo e na descrição do documento WO 2005/083724 A1 em nome da Re- querente, caso ao qual se reportará, quando houver necessidade.
A utilização dessas tiras flexíveis conhecidas apresenta um grande interesse em numerosas aplicações, conforme mencionado no do- cumento pré-citado.
Um exemplo particular dessa tira compreende uma série de e- Iementos de transferência de energia mergulhados em uma massa de um agente de fixação, tal como uma resina, o conjunto assim obtido sendo fixa- do sobre uma face de uma cinta suporte fabricada, por exemplo, em matéria elastômero carregada de partículas magnéticas.
Acontece que o comportamento dessa tira face a desvios de temperatura apresenta problemas.
Mais precisamente, acontece que o conjunto constituído pelos elementos de transferência de energia introduzidos na massa de resina pode se destacar da cinta suporte, sob a ação de esforços essencialmente de cisalhamento que aparecem entre os dois. Mais precisamente, pensa-se que, quando o material da cinta suporte, tipicamente constituída de um elas- tômero do tipo EPDM (Ethylene Propylene Diene Rubber em terminologia anglo-saxônica), incorporando grãos de ferrita, é exposto a temperaturas elevadas da ordem de 50 a 80°, as moléculas desse material se reorganizam para ocasionar uma modelagem significativa, não reversível. Nessas condi- ções, as forças de adesão entre o conjunto formado dos elementos introdu- zidos na resina e a cinta suporte não são suficientes para evitar um desco- lamento entre os dois, e a cinta se torna inutilizável.
A presente invenção visa a prevenir os inconvenientes do estado da técnica e a propor uma nova tira com cinta-suporte magnética para ele- mento(s) de transferência de energia ou outros tipos de elos que evita esse comportamento problemático, conservando materiais e processos de fabri- cação semelhantes, e, portanto, sem onerar o preço de custo da tira.
Propõe-se para isso, de acordo com um primeiro aspecto, uma tira flexível de transferência de energia, compreendendo uma cinta imantada constituída por um material elastômero que forma matriz, na qual são intro- duzidas partículas que lhe comunicam uma imantação permanente orientada no sentido da espessura dessa cinta, pelo menos um elemento de transfe- rência de energia que se estende ao longo da cinta suporte, e um material de revestimento, no qual o ou cada elemento de transferência de energia é introduzido e aderente à cinta imantada, caracterizada pelo fato de a cinta imantada ser subdividida em trechos sucessivos de comprimentos tais que fenômenos de substituição dimensional induzidos na cinta imantada, nota- damente sob o efeito de desvios de temperatura, induzem entre a cinta i- mantada e o material de revestimento dos esforços suficientes fracos para evitar fragilizar a adesão entre essa cinta imantada e esse material de reves- timento.
De acordo com um segundo aspecto da invenção, propõe-se uma tira flexível de transferência de energia, compreendendo uma cinta i- mantada constituída por um material elastômero, formando matriz, na qual são introduzidas partículas, comunicando-lhe uma imantação permanente orientada no sentido de espessura dessa cinta, pelo menos um elemento de transferência de energia que se estende ao longo da cinta imantada, e um material de revestimento no qual o ou cada elemento de transferência de energia é introduzido e aderente à cinta imantada, caracterizada pelo fato de a cinta imantada ser uma cinta imantada contínua, na qual são formados começos de ruptura espaçadas de distâncias tais que fenômenos de mu- dança dimensional induzidos na cinta imantada, notadamente sob o efeito de desvios de temperatura, induzem entre a cinta imantada e o material de re- vestimento dos esforços suficientemente fortes para provocar a ruptura da cinta imantada no nível desses começos de ruptura e formar trechos de cin- ta, mas suficientemente pequenos para evitar fragilizar a adesão entre essa cinta imantada e esse material de revestimento.
Certos aspectos preferidos, mas não Iimitativos dessas tiras, são definidos abaixo:
- o material de revestimento é uma resina orgânica;
- o material de revestimento adere diretamente sobre a cinta i- mantada, ou é solidarizado à cinta imantada com o auxílio de um desvio;
- a cinta imantada é constituída por uma matriz de borracha Eti- Ieno Propileno Dieno (EPDM), na qual são introduzidos grãos de ferrita;
- a cinta compreende uma cinta imantada de ambos os lados do material de revestimento que abriga o(s) elemento(s) de transferência;
- os trechos de uma cinta imantada são defasados em relação aos trechos da cinta imantada oposta (3), de maneira que suas interrupções mútuas não coincidem;
- os trechos têm um comprimento compreendido entre aproxi- madamente 3 mm e aproximadamente 15 mm, preferencialmente entre a- proximadamente 4 mm e aproximadamente 7 mm.
Enfim, se propõe, de acordo com um terceiro aspecto da inven- ção, um processo de fabricação de uma tira flexível de transferência de e- nergia, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:
- prever uma cinta imantada contínua constituída por um material elastômero que forma matriz, na qual são introduzidas partículas que lhe comunicam uma imantação permanente orientada no sentido da espessura dessa cinta; - fixar ao longo dessa cinta pelo menos um elemento de transfe- rência de energia com o auxílio de um material de revestimento, no qual o ou cada elemento de transferência de energia é introduzido e aderente à cinta imantada;
- abrir nessa cinta imantada entalhes que formam começos de
ruptura espaçadas de distâncias tais que fenômenos de mudança dimensio- nal induzidos na cinta imantada notadamente sob o efeito de desvios de temperatura induzem entre a cinta imantada e o material de revestimento esforços suficientemente fortes para provocar a ruptura da cinta no nível desses começos de ruptura e formar trechos de cinta, mas suficientemente fracos para evitar fragilizar a adesão entre essa cinta imantada e esse mate- rial de revestimento.
Vantajosamente, o processo compreende uma etapa posterior que consiste em expor o conjunto simultaneamente a uma temperatura que leva a um fenômeno de mudança dimensional e a esforços de flexão, de maneira a transformar esses entalhes que formam começos de ruptura em interrupções que separam os trechos.
Outros aspectos, finalidades e vantagens da presente invenção aparecerão melhor com a leitura da descrição detalhada a seguir de formas de realização preferidas desta, dada a título de exemplo não Iimitativo e feita com referência aos desenhos anexados, nos quais:
- a figura 1 representa uma vista em corte transversal de uma tira, de acordo com uma primeira forma de realização da invenção;
- a figura 2 representa uma vista em corte longitudinal da tira da figura 1, mostrando a linha de corte I-I utilizada para a figura 1;
- a figura 3 representa uma vista em corte transversal de uma tira, de acordo com uma segunda forma de realização da invenção; e
- a figura 4 representa uma vista em corte longitudinal da tira da figura 1, mostrando a linha em corte Ill-Ill utilizada para a figura 3; e
- a figura 5A a 5C ilustram sob a forma de cortes longitudinais as
diferentes etapas de um exemplo de um processo de fabricação de uma tira, de acordo com a invenção. Com referência inicialmente às figuras 1 e 2, uma tira, de acordo com a invenção, apresenta uma seção transversal globalmente retangular, cuja largura (medida horizontalmente na figura 1) é superior à espessura (medida verticalmente nessa mesma figura).
A tira apresenta assim uma direção privilegiada de flexão, em um plano longitudinal perpendicular a suas faces maiores.
A tira, de acordo com a invenção, possui uma cinta que forma suporte 3 que apresenta uma imantação permanente na direção de sua es- pessura. Essa imantação permanente pode ser de mesmo sentido sobre a totalidade da largura, o que se prefere no caso em que essa largura é relati- vamente estreita, por exemplo, da ordem de menos de um milímetro a dois ou três milímetros, mas ela pode também apresentar sentidos alternados, de forma repartida sobre a largura, o que se pode preferir para larguras maio- res.
A tira compreende também uma pluralidade de elementos 2 de transferência de energia introduzidos em uma massa comum 1 de material de revestimento constituído, por exemplo, de resina orgânica, tal como uma resina acrílica polimerizada aos ultravioletas.
A energia transferida por meio de elementos de transferência 2 pode ser escolhida em um grupo que comporta as energias de natureza lu- minosa, elétrica, pneumática, hidráulica, funicular. No presente exemplo, trata-se de fibras ópticas.
Em todos os casos, o técnico pode escolher entre diversos mo- dos de realização prática da tira 1 que ele tem à disposição para fins de lhe assegurar a imantação permanente buscada.
A cinta 3 é constituída, por exemplo, por uma matriz de borracha Etileno Propileno Dieno (EPDM) na qual são introduzidos grãos de ferrita. Tipicamente, são previstos aproximadamente 90% em peso de ferrita para assegurar um nível de imantação elevado.
Os elementos 2 de transferência de energia, tais como fibras ópticas, podem ser de realização convencional, contanto que sua flexão ad- missível seja compatível com as aplicações consideradas da tira. Para maiores detalhes quanto às realizações possíveis, serão feitas referências ao documento WO 2005/083724 A1 citado mais acima.
A figura 1 ilustra o caso de uma tira, de acordo com a invenção, comportando quatro fibras ópticas revestidas 2 dispostas lado a lado no ma- terial de revestimento 1, associados a uma cinta imantada 3 única.
A espessura do material de revestimento 1 é escolhida superior ao diâmetro externo de cada um dos elementos 2, a fim de preservar a con- tinuidade desse material 1 ao longo da face da fita oposta à cinta 3, assim como ao longo da face da tira do lado da cinta 3. De acordo com um aspecto essencial da presente invenção, e
conforme mostra a figura 2, a cinta suporte 3 é interrompida periodicamente de forma localizada, compondo-se assim de uma sucessão de trechos mag- néticos 31 separados uns dos outros. A coesão de conjunto da tira é, nesse caso, assegurada em parte pelo próprio material de revestimento 1, que é então escolhido e dimensionado para ter as propriedades mecânicas dese- jadas.
Desse modo, quando um fenômeno de mudança dimensional, temporária ou permanente, intervém, de forma relativa, entre a cinta suporte
3 e o material de revestimento 1, gera-se entre os dois materiais das forças de cisalhamento que são insuficientes para chegar a um descolamento entre
os dois. Tipicamente, esses esforços podem provir de uma reorganização molecular, levando a uma modelagem, quando o material EPDM é levado a temperaturas elevadas, tipicamente de 60 a 80°C.
Com efeito, a cada interrupção entre os trechos individuais 31, esses esforços são diminuídos, já que existe apenas o material de revesti- mento 1, além dos próprios elementos 2.
As figuras 3 e 4 ilustram uma segunda forma de realização da invenção, na qual a cinta suporte 3 é desdobrada em duas cintas suportes 3,
4 situadas de ambos os lados da tira de material de revestimento 1, abrigan- do os elementos 2, no caso em número de cinco.
Do mesmo modo que anteriormente, cada cinta suporte 3, 4 é interrompida para formar trechos individuais respectivamente 31, 41. Vanta- josamente, essas interrupções são defasadas umas em relação às outras de uma distância Δ (ver figura 4), de tal maneira que as interrupções entre tre- chos situados de um lado não coincidam com as interrupções entre trechos situados do outro lado, e, preferencialmente, que uma interrupção entre dois trechos sobre uma cinta se situa sensivelmente na reta do meio de um tre- cho, na direção longitudinal da tira, da cinta lado oposto. Desse modo, evita- se conferir à tira pontos de fragilização que corresponderia à presença do único material de revestimento 1, no caso em que este não apresente todas as propriedades mecânicas requeridas. Além disso, essa disposição de dupla cinta suporte permite me-
lhorar o comportamento da tira, o nível de imantação sendo sensivelmente o mesmo sobre suas duas faces.
A seguir vai ser descrito, com referência às figuras 5A a 5C, um exemplo de processo de fabricação de uma tira, de acordo com a invenção. Prepara-se inicialmente um conjunto de elementos 2 revestidos
em seu material de revestimento 1, de maneira a formar uma tira (figura 5A).
Cola-se em seguida ao longo dessa tira (seja diretamente, em um estado adesivo do material 1, seja còm o auxílio de um adesivo distinto) uma cinta suporte imantada contínua 3, constituída como se viu mais acima de EPDM carregado em grãos de ferrita (figura 5B).
A etapa seguinte consiste em utilizar um dispositivo com facas ou análogo para abrir entalhes E na espessura da cinta 3, ou, de preferên- cia, somente em uma parte substancial de sua espessura, de maneira a não correr o risco de ferir o material de revestimento 1, abrigando os elementos 2 (figura 5C).
Esses entalhes, que criam tantos começos de ruptura da cinta suporte, são, de preferência, separados de uma distância compreendida en- tre 3 e 15 mm, mais preferencialmente em torno de 4 a 7 mm. Eles são, no caso, espaçados de 5 mm. A etapa seguinte consiste em expor o conjunto assim obtido a
uma temperatura da ordem de 60 a 80°C por uma duração de aproximada- mente 2 a 4 horas, e, ao mesmo tempo, a submetê-lo a esforços de flexão próximos daqueles que a tira encontrará em serviço, de maneira a provocar a modelagem do EPDM1 constituindo a cinta suporte 3. Essa modelagem pode atingir aproximadamente 10%, e se compreende que as zonas enta- lhadas vão assim se alargar, para atingir aproximadamente 0,5 mm de Iargu- ra, e assim separar bem os trechos individuais 31 da cinta (figura 5d).
Essa modelagem sendo permanente, uma exposição posterior da tira, em curso de utilização, a temperaturas elevadas, não acarretará soli- citações superiores nesta, correndo o risco de levar um descolamento do conjunto 1, 2 em relação aos trechos 31, formando juntos a cinta suporte. O processo descrito acima pode ser facilmente transposto pelo
técnico à fabricação de uma tira, de acordo com as figuras 3 e 4.
Naturalmente que numerosas variantes podem, também, ser consideradas, sem que para tanto se saia do âmbito da presente invenção.
Em particular, pode(m)-se subdividir a(s) cinta(s) suporte(s) em trechos, segundo quaisquer motivos, de forma regular ou não, aí compreen- didos na direção da largura da tira, quando a largura desta é tal que fenô- menos de mudança dimensional nessa direção podem ser incômodos.
Além disso, a invenção se aplica desde que uma causa, qual- quer que seja ela, seja capaz de induzir esforços entre a cinta suporte (ou as cintas suportes) e o material de revestimento.
Claims (17)
1. Tira flexível de transferência de energia, compreendendo uma cinta imantada (3), constituída por um material elastômero, formando matriz, na qual são introduzidas partículas, comunicando-lhe uma imantação per- manente orientada no sentido da espessura dessa cinta, pelo menos um elemento (2) de transferência de energia que se estende ao longo da cinta suporte, e um material de revestimento (1), no qual o ou cada elemento de transferência de energia é introduzido e aderente à cinta imantada, caracte- rizada pelo fato de a cinta imantada ser subdividida em trechos sucessivos (31) de comprimentos, tais que fenômenos de mudança dimensional induzi- dos na cinta imantada, notadamente sob o efeito de desvios de temperatura, induzem entre a cinta imantada e o material de revestimento esforços sufici- entemente pequenos para evitar fragilizar a adesão entre essa cinta imanta- da e esse material de revestimento.
2. Tira flexível de transferência de energia, compreendendo uma cinta imantada (3), constituída por um material elastômero, formando matriz, na qual são introduzidas partículas, comunicando-lhe uma imantação per- manente orientada no sentido da espessura dessa cinta, pelo menos um elemento (2) de transferência de energia que se estende ao longo da cinta imantada, e um material de revestimento (1) no qual o ou cada elemento de transferência de energia é introduzido e aderente à cinta imantada, caracte- rizada pelo fato de cinta imantada ser uma cinta imantada contínua (3), na qual são formados começos de ruptura (E) espaçadas de distâncias tais que fenômenos de mudança dimensional induzidos na cinta imantada notada- mente sob o efeito de desvios de temperatura induzem entre a cinta imanta- da e o material de revestimento dos esforços suficientemente fortes para provocar o afastamento da cinta imantada no nível desses começos de rup- tura e a formação de trechos de cinta (31), mas suficientemente fracos para evitar fragilizar a adesão entre essa cinta imantada e esse material de reves- timento.
3. Tira flexível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteri- zada pelo fato de o material de revestimento (1) ser uma resina orgânica.
4. Tira, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracteri- zada pelo fato de o material de revestimento (1) aderir diretamente sobre a cinta imantada.
5. Tira, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracteri- zada pelo fato de o material de revestimento (1) ser solidarizado à cinta i- mantada com o auxílio de um adesivo.
6. Tira, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracteri- zada pelo fato de a cinta imantada (3) ser constituída por uma matriz de bor- racha Etileno Propileno Dieno (EPDM) na qual são introduzidos grãos de ferrita.
7. Tira, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracteri- zada pelo fato de compreender uma cinta imantada (3, 4), de ambos os la- dos do material de revestimento que abriga o(s) elemento(s) de transferên- cia.
8. Tira, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de esses começos (31) de uma cinta imantada (3) serem defasados em re- lação aos trechos (41) da cinta imantada oposta (3), de maneira que suas interrupções mútuas não coincidem.
9. Tira, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracteri- zada pelo fato de os trechos (31, 41) terem um comprimento compreendido entre aproximadamente 3 mm e aproximadamente 15 mm, preferencialmen- te entre aproximadamente 4 mm e aproximadamente 7 mm.
10. Processo de fabricação de uma tira flexível de transferência de energia, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: - prever uma cinta imantada contínua (3) constituída por um ma- terial elastômero que forma matriz, na qual são introduzidas partículas que lhe comunicam uma imantação permanente orientada no sentido da espes- sura dessa cinta, - fixar ao longo dessa cinta pelo menos um elemento de transfe- rência de energia (2) com o auxílio de um material de revestimento (1), no qual o ou cada elemento de transferência de energia é introduzido e aderen- te à cinta imantada; - abrir nessa cinta imantada entalhes (E) que formam começos de ruptura espaçados de distâncias tais que fenômenos de mudança dimen- sional induzidos na cinta imantada notadamente sob o efeito de desvios de temperatura induzem entre a cinta imantada e o material de revestimento esforços suficientemente fortes para provocar a ruptura da cinta no nível desses começos de ruptura e formar trechos de cinta (31), mas suficiente- mente pequenos para evitar fragilizar a adesão entre essa cinta imantada e esse material de revestimento.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o material de revestimento (1) ser uma resina orgânica.
12. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10 e 11, caracterizado pelo fato de o material de revestimento (1) aderir diretamente sobre a cinta imantada.
13. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de o material de revestimento (1) ser solidarizado à cinta imantada com o auxílio de um adesivo.
14. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de a cinta imantada (3) ser constituída por uma ma- triz de borracha Etileno Propileno Dieno (EPDM), na qual são introduzidos grãos de ferrita.
15. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de compreender também a fixação de uma outra cin- ta imantada (4) no material de revestimento do lado oposto à primeira cinta imantada, entalhes que formam começos de ruptura também feitos nessa outra cinta imantada.
16. Processo, de acordo com uma das reivindicações 10 a 15, caracterizado pelo fato de os trechos (31, 41) terem um comprimento com- preendido entre aproximadamente 3 mm e aproximadamente 15 mm, prefe- rencialmente entre aproximadamente 4 mm e aproximadamente 7 mm.
17. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa posterior que consiste em expor o conjunto simultaneamente a uma temperatura conduzindo a um fenômeno de mudança dimensional e a esforços de flexão, de maneira a transformar esses entalhes (E), formando começos de ruptura em interrup- ções que separam os trechos (31; 31, 41).
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