BRPI1003150A2 - processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas - Google Patents

processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas Download PDF

Info

Publication number
BRPI1003150A2
BRPI1003150A2 BRPI1003150-2A BRPI1003150A BRPI1003150A2 BR PI1003150 A2 BRPI1003150 A2 BR PI1003150A2 BR PI1003150 A BRPI1003150 A BR PI1003150A BR PI1003150 A2 BRPI1003150 A2 BR PI1003150A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
fiberglass
winding
process according
resin
impregnation
Prior art date
Application number
BRPI1003150-2A
Other languages
English (en)
Inventor
Marco Antonio Rodrigues Souza
Marcelo Graciani
Original Assignee
Marco Antonio Rodrigues De Souza
Marcelo Graciani
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marco Antonio Rodrigues De Souza, Marcelo Graciani filed Critical Marco Antonio Rodrigues De Souza
Priority to BRPI1003150-2A priority Critical patent/BRPI1003150A2/pt
Priority to PCT/BR2011/000292 priority patent/WO2012021958A1/pt
Priority to US13/817,759 priority patent/US20130213564A1/en
Publication of BRPI1003150A2 publication Critical patent/BRPI1003150A2/pt

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C53/8008—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations specially adapted for winding and joining
    • B29C53/8066—Impregnating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/562—Winding and joining, e.g. winding spirally spirally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
    • B29C48/2883—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules of preformed parts, e.g. inserts, retaining their shape during the extrusion process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
    • B29C48/2886—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules of fillers or of fibrous materials, e.g. short-fibre reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
    • B29C48/395—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
    • B29C48/397—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using a single screw
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/79—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling of preformed parts or layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/60—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels
    • B29C53/62—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using internal forming surfaces, e.g. mandrels rotatable about the winding axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/10—Cords, strands or rovings, e.g. oriented cords, strands or rovings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2309/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2303/00 - B29K2307/00, as reinforcement
    • B29K2309/08—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2701/00—Use of unspecified macromolecular compounds for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2701/12—Thermoplastic materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

PROCESSO PARA FABRICAçãO DE ESTRUTURA COMPóSITA UTILIZANDO ENROLAMENTO FILAMENTAR COM RESINAS TERMOPLáSTICAS. A presente invenção descreve o processo de revestimento de fibras de vidro com resinas termoplásticas e o posterior enrolamento em matrizes tubulares para formar perfis tubulares de qualquer geometria (redondo, quadrado, retangular, triangular) com resinas termoplásticas, evitando-se o uso de resinas termofixas.

Description

PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE ESTRUTURA COMPÓSITA UTILIZANDO ENROLAMENTO FILAMENTAR COM RESINAS TERMOPLÁSTICAS
CAMPO DE APLICAÇÃO
A presente invenção descreve um processo de revestimento de fibras de vidro com resinas termoplásticas e o posterior enrolamento em matrizes tubulares para formar uma estrutura compôsita.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA
Estruturas compôsitas formadas por filamentos contínuos de fibra de vidro empregam equipamentos para impregnação e posterior enrolamento em matrizes em sua fabricação. As resinas utilizadas podem ser resinas termoplásticas ou termofixas.
Nos perfis produzidos em resina termofixa, os filamentos contínuos de fibra de vidro são impregnados em um cabeçote que visa a promover a adesão da resina nos filamentos, apôs isso, retira-se o excesso da resina e enrola-se em um perfil. Posteriormente, o perfil é colocado em uma estufa, que promove o movimento rotacional para não causar o escorrimento da resina devido à alta fluidez da mesma e ao mesmo tempo promover a cura da resina pelo aquecimento.
Já nos perfis produzidos em resina termoplástica, o processo inicia-se com o pré-tensionamento das fibras com a passagem das fibras transversalmente por tubos alternadamente, as mesmas passam por uma câmara de aquecimento e após esta etapa passam por um recipiente contendo polímeros no formato em pó. O aquecimento das fibras promove a adesão de microgrãos de polímero ao longo da mesma. Na etapa seguinte, as fibras com os microgrãos de polímero são aquecidas promovendo o derretimento do polímero pontualmente ao longo das mesmas. Os cabos de fibra de vidro são resfriados em enrolados em bobinas para posterior processamento, formando os perfis tubulares.
A patente US 5.614.13 9, publicada em 25 de março de 1997, descreve um processo com resina termoplástica, onde as fibras passam por este processo e imediatamente são encobertas por uma outra etapa de processo em que uma resina termoplástica compatível com a primeira reveste o cabo. O mesmo é resfriado e embobinado para posterior processamento. O perfil produzido por este processo é formado a quente e devido ao fato da viscosidade das resinas termoplásticas ser maior que a das resinas termofixas não há o problema de escorrimento nos perfis. O mesmo embobinado é resfriado e retirado do mandril.
Os processos atuais que utilizam resina termofixa possuem algumas desvantagens, como por exemplo, a resina termofixa empregada possui baixa viscosidade. Tal característica é utilizada para promover a impregnação dos cabos de fibra de vidro. Porém, devido à baixa viscosidade, no processo de enrolamento podem ocorrer escorrimentos, o que pode gerar uma baixa qualidade superficial.
Além disso, é normal nestes processos uma etapa posterior de aquecimento com o movimento rotacional do mandril para promover um bom acabamento do perfil.
São empregados altos porcentuais de fibra de vidro para promover uma boa resistência mecânica e também evitar o escorrimento de resina. Porém, devido ao alto percentual de fibra de vidro fica difícil promover um bom acabamento superficial, a cobertura da resina restante não permite um acabamento liso.
Adicionalmente, no processo de enrolamento filamentar é usual utilizarem-se ângulos de embobinamento para promover uma boa resistência mecânica do produto, conforme figura 1. Para o perfil ter o mesmo ângulo de embobinamento em todo o seu comprimento faz-se necessário o embobinamento de sobras nas pontas, que são posteriormente cortadas, conforme figuras 2 e 3. Estas pontas, por serem feitas de resina termofixa com fibra de vidro, não são recicladas, ocasionando sobra industrial. Todas as sobras de processo, tais como: furações, recortes, cortes em ângulo e peças defeituosas originam sobras industriais de difícil reciclagem sem aproveitamento posterior.
Em relação ao uso de resinas termoplásticas, as limitações dos processos empregados atualmente em enrolamento filamentar de fibras de vidro são:
Os processos atuais visam a promover a adesão de grãos polímero em pó que posteriormente são derretidos e resfriados. O cabo resultante é então embobinado para posterior enrolamento no produto final. Tal situação leva a exigir duas etapas de processo, demandando a utilização de uma quantidade de energia maior do que a realmente necessária.
Além disso, devido à deposição de pó de resina termoplástica no cabo de fibra de vidro, são necessárias condições atmosféricas controladas tais como, temperatura e umidade.
A granulometria do polímero deve ser bem controlada, caso contrário podem ocorrer grandes variações no percentual de resina e fibra de vidro no produto final, ocasionando variações na qualidade do mesmo.
Processos como o descrito nas patentes US 5.529.652, publicada em 25 de junho de 1996 e US 5.176.775, publicada em 05 de janeiro de 1993, são empregados para a impregnação dos cabos de fibra de vidro, que são agrupados para uma única saída e depois cortados ou embobinados para posterior enrolamento filamentar, acrescentando uma etapa no processo. Tal descrição tem como característica a disposição na vertical do cabeçote de impregnação, dificultando a possível utilização para o enrolamento filamentar. Caso haja algum problema, teriam que esvaziar totalmente o cabeçote de resina para nova emenda de fio. 0 que não ocorre no processo da presente invenção.
Outra situação que apresenta desvantagens é a descrita na patente PI 9714801-6, publicada em 25 de julho de 2000 e na patente US 5.614.13 9, em que os cabos são impregnados e após esta etapa são complementados com outra etapa de extrusão para a complementação dos aditivos no processo. Tal processo destina-se a homogeneizar a quantidade de aditivos e fibra de vidro no composto final, evitando-se a mistura para aplicações finais dos compostos com outras resinas. Tal aplicação destina-se a compostos granulados e não enrolados em uma matriz tubular.
No processo proposto no presente pedido, os aditivos, a resina e a fibra de vidro são homogeneizados e, por não terem novos acréscimos de qualquer componente no enrolamento final, os percentuais dos ingredientes do composto são homogêneos e uniformes.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
O principal objetivo pretendido do processo da presente invenção é formar perfis tubulares de qualquer geometria (redondo, quadrado, retangular, triangular) com resinas termoplásticas, evitando-se o uso de resinas termofixas.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 descreve a seqüência de embobinamento dos filamentos revestidos em uma máquina de enrolamento filamentar.
A figura 2 mostra o mandril já com os cabos embobinados em ambos os sentidos.
A figura 3 mostra os excessos das pontas que são cortados.
A figura 4 mostra um mandril de enrolamento filamentar.
A figura 5 mostra a extrusora monorosca convencional para termoplásticos.
A figura 6 mostra um ferramental de impregnação aberto.
A figura 7 mostra um ferramental de impregnação fechado.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A seqüência de embobinamento dos filamentos revestidos em uma máquina de enrolamento filamentar exibida na figura 1 mostra os ângulos de embobinamento causados pela deslocação da máquina de enrolamento ao mesmo tempo em que enrola os cabos revestidos pelo cabeçote anexado a extrusora.
O mandril já com os cabos embobinados em ambos os sentidos da figura 2 mostra a trama que é formada pelos movimentos do maquinário de embobinamento com os acréscimos nas pontas.
Os excessos das pontas que são cortados mostrados na figura 3, no caso dos tubos em termofixos são descartados e no caso dos termoplásticos são moídos e reaproveitados.
O mandril de enrolamento filamentar da figura 4 pode ter diversos formatos, tais como: triangular, quadrado, retangular, redondo, oval, pentagonal, hexagonal, etc.
A figura 5 mostra a extrusora monorosca convencional para termoplásticos, contendo: rack com as bobinas de roving de fibra de vidro (1), a câmara de pré tensionamento e pré-aquecimento dos cabos de fibra de vidro (2), a câmara de impregnação dos cabos de fibra de vidro (3), as barras transversais que tem a função de promover a impregnação dos cabos de fibra de vidro (4), as saídas da câmara de impregnação com orifícios calibrados no diâmetro (5) e ainda a máquina de enrolamento filamentar com a propriedade de deslocamento (7) , o mandril de enrolamento filamentar, que pode ter diversos formatos (6) e as resistências de infravermelho (8), o cilindro liso de acabamento (9).
A estrutura para produzir perfis tubulares em composto de fibra de vidro com resina termoplástica pelo processo de enrolamento filamentar segue como descrito:
As fibras de vidro armazenadas no rack (1) são dispostas em paralelo e guiadas, passando alternadamente em barras dispostas transversalmente, o que provoca o pré- tensionamento nas mesmas. Ao mesmo tempo são aquecidas por resistências de infravermelho que tem como propósito melhorar a impregnação das mesmas evitando o choque térmico. A câmara que provoca o pré-tensionamento e pré- aquecimento (2) também está disposta na figura. Os cabos de fibra de vidro são mantidos em paralelo e adentram a câmara de impregnação (3) , onde barras transversais (4) mantêm as fibras esticadas recebendo transversalmente a resina termoplástica em estado fundido.
As fibras recebem a resina termoplástica no estado fundido e molham-se, arrastando a resina para a parte final da câmara de impregnação enchendo-a totalmente. A passagem alternada pelas barras transversais (4) promove a adesão e impregnação dos cabos de fibra de vidro.
Os cabos revestidos e com a proporção de fibra de vidro e resina estabilizada devido aos furos Calibrados (5) dispostos em paralelo no ferramental de impregnação, saem da mesma e na disposição paralela são embobinados em ferramental de enrolamento (6).
Após o contato dos cabos com o ferramental de enrolamento (6) os mesmos são alisados com o cilindro liso de acabamento (9), deixando a superfície lisa.
O enrolamento dos cabos dispostos em paralelo são alternadamente enrolados em ângulo, provocado pelo movimento alternado transversal do maquinário de enrolamento (7).
O ferramental de enrolamento (6) é mantido aquecido pelas resistências de infravermelho (8) , o que permite manter a resina termoplástica no estado fundido e assim permitir a soldagem dos cabos pelo efeito das diversas passagens alternadas no ferramental (6).
A figura 6 mostra um ferramental de impregnação aberto.
Diferentemente do processo convencional com resinas termofixas, onde o cabeçote de impregnação movimenta e o maquinário de embobinamento é fixo. No processo de enrolamento filamentar com resina termoplástica o ferramental da figura 7 é fixo e o maquinário de embobinamento (7) é que translada no sentido transversal ao embobinamento.
Todo o processo é controlado por um painel eletrônico, onde a velocidade de embobinamento e a velocidade de translação são controladas.
A relação entre a velocidade de embobinamento e velocidade de translação dá o ângulo de embobinamento, não havendo quaisquer elementos entre a saída do ferramental de impregnação (5) e o ferramental de enrolamento (6).
Os acréscimos no embobinamento descrito nas figuras 2 e 3 podem ser aproveitados como compostos termoplásticos para posterior uso, por exemplo, em injeção de peças, bem como qualquer retalho, sobra ou mesmo refugos podem ser reutilizados. Tal característica diferencia sobremaneira da atual, pois evita a contaminação do meio ambiente, já que os compostos termofixos atualmente são despejados em aterros e levam aproximadamente 100 anos para sua decomposição.
Como as resinas termoplásticas possuem maior viscosidade do que as resinas termofixas, pode-se conseguir características de acabamento superficial melhor, evitando- se posteriores fases de acabamento ou pintura, tudo isto devido à dificuldade de escorrimento da resina.
Além disso, devido ao uso de uma extrusora no processo, conforme figura 5, não se necessita de controle de temperatura e umidade do ar ou da granulometria dos polímeros empregados, assim, o emprego das resinas termoplásticas pode ser era grãos, flocos, pó ou peças moídas.
O processo da presente invenção também possui a vantagem de não empregar uso de solventes como nos processos que utilizam resinas termofixas, não contaminando o meio ambiente.
A disposição na horizontal do ferramental de impregnação possibilita a intervenção em qualquer etapa do processo o reparo dos cabos, caso sofram rompimento devido à sujeira, nós ou qualquer outra situação.
Diferentemente dos processos descritos nas patentes US 5.176.775 e US 5.529.652, os cabos podem sem emendados ou reparados com o cabeçote aberto, conforme figura 6.
Ainda em relação à patente US 5.529.652 em que as barras transversais por onde passam as fibras são fixas. Na presente invenção as barras transversais são alternadamente fixadas na tampa e na base, de forma que, apenas quando o ferramental está fechado o desvio é provocado, conforme figura 7 e quando o mesmo é aberto, a fibra fica totalmente exposta para possível emenda conforme figura 6, facilitando o reparo no processo.
É importante observar que, tanto no processo com resinas termofixas quanto com resinas termoplásticas, o desvio provocado na passagem das fibras na resina tem como objetivo a impregnação das mesmas. Temos como exemplo a descrita nas patentes US 5.529.652 e US 4.883.625.
O processo empregando a resina termoplástica tem a vantagem do controle da fluidez dos polímeros pelo controle da temperatura de processamento, que pode variar de 240 a 300° C. Tal controle permite ajustar a tensão nos cabos de fibra de vidro, devido à passagem dos mesmos na resina, uniformizando a tensão e o acabamento dos cabos impregnados no mandril de enrolamento.
A variabilidade nas propriedades da resina termoplástica é garantida por aditivos antioxidantes para proteger a resina às altas temperaturas de processamento. Os percentuais de aditivos ou pigmentos são garantidos no processo devido à introdução inicial com a resina na extrusora na fase de extrusão.
A variabilidade do percentual de fibra de vidro é decorrente de duas condições:
Controle da temperatura de processamento da resina, que provoca a estabilidade de propriedades e principalmente da viscosidade da mesma, influenciando a tensão e a impregnação dos cabos de fibra de vidro na resina.
A relação de porcentual de fibra de vidro na resina é diretamente influenciada pela relação de espessura dos cabos de fibra de vidro e o diâmetro de saída do mesmo no ferramental de impregnação, sofrendo variação porcentual de aproximadamente mais ou menos 2% em peso, não influenciando na qualidade final do produto embobinado.
As resinas termoplásticas objetivo deste processo basicamente são: poliolefinas, poliamida 6, poliamida 6.6, poliuretano termoplástico, polietileno tereftalato e policarbonato, podendo ser usadas tanto resinas virgens ou recicladas em quaisquer proporções, tomando-se o devido cuidado apenas com a fluidez da resina final usada, que no caso tem necessariamente ter baixa viscosidade.

Claims (15)

1. Extrusora monorosca caracterizada pelo fato de compreender um rack com as bobinas de roving de fibra de vidro (1), câmara de pré tensionamento e pré-aquecimento dos cabos de fibra de vidro (2), câmara de impregnação dos cabos de fibra de vidro (3), barras transversais (4), saídas da câmara de impregnação com orifícios calibrados no diâmetro (5), máquina de enrolamento filamentar com a propriedade de deslocamento (7), mandril de enrolamento filamentar (6), resistências de infravermelho (8) e um cilindro liso de acabamento (9).
2. Processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas, caracterizado pelo fato de cumprir as etapas de: armazenamento das fibras de vidro no rack (1) dispostas em paralelo e guiadas, passando alternadamente em barras dispostas transversalmente; aquecimento das fibras de vidro por resistências de infravermelho; paralelismo dos cabos de fibra de vidro que adentram a câmara de impregnação (3) , onde barras transversais (4) mantêm as fibras esticadas recebendo transversalmente a resina termoplástica em estado fundido; aplicação de resina termoplástica no estado fundido nas fibras de vidro que se molham, arrastando a resina para a parte final da câmara de impregnação enchendo-a totalmente; passagem alternada pelas barras transversais (4); embobinamento dos cabos revestidos e com a proporção de fibra de vidro e resina estabilizada devido aos furos calibrados (5) dispostos em paralelo no ferramental de impregnação que saem da mesma e na disposição paralela; alisamento dos cabos com o ferramental de enrolamento (6) com o cilindro liso de acabamento (9); enrolamento dos cabos dispostos em paralelo alternadamente enrolados em ângulo, provocado pelo movimento alternado transversal do maquinário de enrolamento (7) ; e manutenção do aquecimento do ferramental de enrolamento (6) pelas resistências de infravermelho (8).
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ferramental é fixo e o maquinário de embobinamento (7) é que translada no sentido transversal ao embobinamento.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de ser controlado por um painel eletrônico, onde a velocidade de embobinamento e a velocidade de translação são controladas.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a relação entre a velocidade de embobinamento e velocidade de translação apresenta um ângulo de embobinamento, não havendo quaisquer elementos entre a saída do ferramental de impregnação (5) e o ferramental de enrolamento (6).
6. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o enrolamento de cabos revestidos com resina termoplástica em mandril pode ser realizado em formatos tubulares em geometrias redonda, quadrada, retangular ou oval.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da geometria tubular ser cilíndrica ou cônica.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo da resina termoplástica ser selecionada de um grupo constituído em: polipropileno (homopolímero ou copolímero), polietileno tereftalato, poliuretano termoplástico, polietileno de alta densidade, poliamida 6, poliamida 6.6 ou policarbonato.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os percentuais de fibra de vidro variam de 25% a 80% em peso.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o emprego das resinas termoplásticas pode ser em grãos, flocos, pó ou peças moídas.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as barras transversais são alternadamente fixadas na tampa e na base.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de empregar a resina termoplástica para controle da fluidez dos polímeros pelo controle da temperatura de processamento.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a temperatura de processamento pode variar de 240 a 300°C.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a relação de porcentual de fibra de vidro na resina é diretamente influenciada pela relação de espessura dos cabos de fibra de vidro e o diâmetro de saída do mesmo no ferramental de impregnação, sofrendo variação porcentual de aproximadamente 2% em peso.
15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou -14, caracterizado pelo fato de utilizar a extrusora monorosca conforme definida na reivindicação 1.
BRPI1003150-2A 2010-08-17 2010-08-17 processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas BRPI1003150A2 (pt)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI1003150-2A BRPI1003150A2 (pt) 2010-08-17 2010-08-17 processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas
PCT/BR2011/000292 WO2012021958A1 (pt) 2010-08-17 2011-08-17 Processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas
US13/817,759 US20130213564A1 (en) 2010-08-17 2011-08-17 Method for producing a composite structure using filamentary winding with thermoplastic resins

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI1003150-2A BRPI1003150A2 (pt) 2010-08-17 2010-08-17 processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BRPI1003150A2 true BRPI1003150A2 (pt) 2012-05-02

Family

ID=45604638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI1003150-2A BRPI1003150A2 (pt) 2010-08-17 2010-08-17 processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130213564A1 (pt)
BR (1) BRPI1003150A2 (pt)
WO (1) WO2012021958A1 (pt)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11065827B2 (en) 2015-11-02 2021-07-20 Teijin Carbon America, Inc. Thermoplastic composite in-situ melt processing method for composite overwrapped tools
WO2017079103A1 (en) * 2015-11-02 2017-05-11 Toho Tenax America, Inc. Thermoplastic composite in-situ melt processing method for composite overwrapped tools
CN106239940B (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 席小平 一种多层耐磨擦碳纤维连续抽油杆的制备装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2747616A (en) * 1951-07-07 1956-05-29 Ganahl Carl De Pipe structure
GB1365881A (en) * 1970-02-23 1974-09-04 Ici Ltd Production of composite structures
JPS57100030A (en) * 1980-12-13 1982-06-22 Kyushu Sekisui Kogyo Kk Manufacturing method and apparatus for fiber reinforced plastic pipe
US4643126A (en) * 1984-11-21 1987-02-17 The Budd Company Method and apparatus for impregnating fiber strands
EP0300321B1 (en) * 1987-07-11 1994-03-09 KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO also known as Kobe Steel Ltd. Method of manufacturing continuous fiber-reinforced thermoplastic prepregs and an apparatus for carrying out the same
US4909880A (en) * 1988-05-17 1990-03-20 General Dynamics Corporation Method and apparatus for tape winding on irregular shapes
JP2805327B2 (ja) * 1988-06-24 1998-09-30 東燃株式会社 繊維強化複合樹脂製棒状成形体及びその製造方法
JPH0911355A (ja) * 1995-06-30 1997-01-14 Sekisui Chem Co Ltd 繊維強化熱可塑性樹脂複合管の製造方法
JPH10693A (ja) * 1996-06-13 1998-01-06 Fuji Heavy Ind Ltd 繊維強化樹脂複合材製円筒部品およびその製造方法
US6258453B1 (en) * 1996-09-19 2001-07-10 Lawrence V. Montsinger Thermoplastic composite materials made by rotational shear
US6230775B1 (en) * 1999-01-21 2001-05-15 Electric Boat Corporation High temperature wet filament winding arrangement
ITMI20020486A1 (it) * 2001-04-03 2003-09-08 Eurocopter Deutschland Albero motore subcritico e procedimento per la sua fabbricazione in materiale composito con fibre
US20040168773A1 (en) * 2002-10-10 2004-09-02 Hauber David E. Reinforced thin wall thermoplastic storage vessel manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
US20130213564A1 (en) 2013-08-22
WO2012021958A1 (pt) 2012-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3147107B1 (en) Method of forming composite feedstock strips for additive manufacturing
ES2376076T3 (es) Procedimiento para producir composiciones termopl�?sticas reforzadas con fibra de vidrio larga.
RU2573674C2 (ru) Термопластичный препрег, содержащий непрерывные и длинные волокна
TWI609383B (zh) 具有複合核心之電子傳輸電纜及其製造方法
EP3638726B1 (en) Method of producing a carbon fiber reinforced molding compound
JP2017533983A5 (pt)
CN106163755B (zh) 借助于超临界气体制备预浸渍有热塑性聚合物的纤维质材料的方法
BR112017008256B1 (pt) Fitas contínuas, método para fabricar uma fita, parte de compósito consolidada e instalação
US12122089B2 (en) Additive printing filament material
BR102015023863B1 (pt) método de fabricação de deposição
BR112013025889B1 (pt) Fabricação e utilização de um material compósito compreendendo fibras e pelo menos um polímero de cloreto de vinila
JP6572310B2 (ja) ガラス長繊維強化ポリプロピレン組成物の製造方法
US10486337B2 (en) Process for producing a glass fibre-reinforced thermoplastic polymer composition
WO2012021958A1 (pt) Processo para fabricação de estrutura compósita utilizando enrolamento filamentar com resinas termoplásticas
JP2016508902A (ja) ペレットの処理方法と製造方法
JP2017537007A5 (pt)
US20220143913A1 (en) Methods to produce low-defect composite filaments for additive manufacturing processes
US5567505A (en) Means and method of applying a plastic finishing layer to the surface of a composite article; coated composite article
JP2017024388A (ja) 棒状成形体の製造方法
KR101108893B1 (ko) 안테나 커버 제조장치 및 제조방법
EP0116833A2 (de) Verfahren zur Herstellung von Wickelkörpern aus faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen
KR102331848B1 (ko) 열가소성 복합재 로드의 제조장치, 이의 제조방법, 및 이로부터 제조된 열가소성 복합재 로드
KR20230044813A (ko) 무작위 배열 섬유 강화 복합재의 제조 방법과 이를 이용하여 제조된 성형품
JPH0272311A (ja) 光ケーブル用スペーサ
EP3441212B1 (en) Additive manufacturing fiber preform article

Legal Events

Date Code Title Description
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B08F Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette]

Free format text: REFERENTE 5A. ANUIDADE(S)

B08G Application fees: restoration [chapter 8.7 patent gazette]
B08F Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette]
B08K Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette]