PT96093A - Processo para a aplicacao de fitas gomadas - Google Patents

Description

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E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY “PROCESSO para a aplicação de fitas gomadas"

Enquadramento Geral da Invenção A presente invenção refere-se ao assentamento de fitas adesivas numa superfície de trabalho e, mais particularmente, para controlar a fita durante o assentamento. 0 assentamento automático de fita adesiva contínua de resina termoendurecível/filamentos tem sido o método escolhido para a constituição de grandes estruturas planas. Tem demonstrado uma flexibilidade parcial na fabricação e economias de custo em relação ao assentamento manual. Os dois problemas mais importantes são o controlo da fita adesiva durante o assentamento e a colocação da fita numa forma de contorno pretendida. O primeiro problema do controlo da fita adesiva durante o assentamento é provocado por diversos factores. Quando a fita adesiva é fabricada, muitas vezes tem uma inclinação natural.

Isso significa que, se a fita for desenrolada, não assenta segundo uma linha recta, mas sim fazendo uma ligeira curva. Isto deve-se âs variações de tensão de tracção dos tufos de fibras durante a impregnação. 0 problema que isto provoca durante o assentamento consiste no facto de que a máquina que aplica a fi- ta adesiva tem tendência a ir em linha recta e a fita tem tendência a sair em curva. Isto provoca ou o encorcovamento da fita ao longo das arestas ou a fita tenta sair do sistema de guiamento. Esta perda de controlo da fita adesiva durante o seu assentamento provoca tipicamente a formação de vazios nas lâminas e tem de ser eliminada.

Como a fita de prê-impregnação de filamentos contínuos não pode esticar, a maior parte das partes tem de ser feita num molde plano. Isto cria um segundo problema que tem como resultado que as partes complexas sejam difíceis de fabricar com o equipamento da fita adesiva usando fita contínua de impregnação previa de filamentos. Hoje em dia, a única maneira de fazer partes com um certo contorno com uma fita assente é utilizar o percurso natural. Neste processo, o contorno do molde tem de ser matematicamente modelado. 0 computador determina então o percurso natural (o percurso normal à superfície do molde) através do contorno. Este é o percurso que a fita pretende ser aplicada sem encorcovamento. Infelizmente, existe apenas uma solução e esta não pode ser a configuração óptima da fita. Este facto restringe a flexibilidade do desenho, limitando a orientação das fibras da parte.

Estes dois problemas criam a necessidade, na indústria de assentamento de fitas adesivas, da existência de uma fita capaz de ser controlada durante o assentamento, que possa ser as- -3- / f _χ* sente num molde com certo contorno e que não se restrinja ao percurso natural, isto é, a fita tem de ser controlável sem corcovar.

Sumário da Invenção

Um processo para assentar uma fita adesiva alongada, de largura finita, constituída por uma matriz de uma resina de polímero orgânico sintético, reforçada com fibras descontínuas substancialmente alinhadas (fibras ordenadas), num percurso desviado sobre uma superfície, inclui as operações de fazer avançar a fita em direcção à superfície a partir de uma fonte, aplicar pressão à referida fita sobre a mencionada superfície, guiar a citada fita no referido percurso durante a aplicação de pressão durante o movimento relativo entre a mencionada fita e a citada superfície, aquecer a referida fita antes da operação de aplicação de pressão e estirar as mencionadas fibras por aplicação de uma tensão de tracção suficiente à fita entre a fonte e a operação de aplicação de pressão para manter as referidas fibras submetidas a tensão de tracção através da largura da fita, quando esta última é guiada no referido percurso.

Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de uma cabeça de assentamento de fita adesiva para a realização práti- ca da presente invenção. A Figura 2 é uma vista esquemática lateral da Figura 1.

As Figuras 3 e 4 são representações esquemáticas que mos tram distribuições da tensão desejáveis e indesejáveis, respecti vamente, ao longo da largura de uma fita adesiva durante o seu assentamento.

Descrição Pormenorizada da Forma de Realização Ilustrada

Na Figura 1 dos desenhos, a cabeça de assentamento da fita adesiva foi designada geralmente pelo numero de referência 10 e inclui uma estrutura 12, em que está montado o rolo 16 da fita adesiva de resina reforçada com fibras 14. 0 rolo 16 está montado num mandril rotativo 18, equipado com uma embraiagem magnética (não representada). Na estrutura 12 está também montado um dispositivo de corte 20, um aquecedor 22, uma sapata de aplicação de pressão 24 e um rolo de extracção accionado 26 para o papel das costas da fita. O dispositivo de aplicação de pressão 24 pode ter a forma de sapata, como está representado, ou de rolo rotativo. A estrutura 12 está montada de maneira a poder ter movimento relativo em relação à superfície de trabalho 11. A cabeça 1 0 pode ser deslocada manualmente ou por meio de um manipulador ligado à estrutura 12.

Quando a estrutura 12 se move, uma fita adesiva 14 de resina de polímero orgânico sintético reforçada é puxada do rolo 16 que se encontra montado no mandril 18 de encontro a um nível desejado de tensão por tracção aplicada por uma embraiagem magnética incorporada no mandril 18. De acordo com o esquema da Figura 2 , o dispositivo para aplicar contratensão é representado como um peso 28 no travão da cinta. A fita 14 avança sob tensão de tracção para além da lâmina 20, através do aquecedor 22 e por baixo da sapata de pressão 24 que aplica pressão à fita 14 que avança sobre a parte superior da superfície de trabalho 11, que é o topo de uma estrutura compósita parcialmente construída ou, se a fita assente é a primeira de uma determinada estrutura, é submetida a pressão de encontro à superfície de trabalho 11, que foi revestida com a resina utilizada para a fabricação da fita.

Em funcionamento, no mandril 18 é montado um rolo 16 de fita 14 e, à medida que é desenrolada, a fita segue um percurso para além da lâmina 20 (para cortar a fita no fim de uma fila) e para dentro do sistema de aquecimento 22 a ar quente, onde se aplica calor â fita e passa até à superfície de trabalho de assentamento precisamente antes do sítio da sapata de pressão 24. A fita é submetida a uma pressão para baixo sobre a superfície de trabalho usando a sapata de pressão e o papel posterior é puxado para fora da fita depois do assentamento pelo rolo de enrolamento do papel posterior (26). -6- ? Λ

Preferivelmente, o reforço das fibras é constituído por fibras de filamentos contínuos transformadas em fibras curtas (com o comprimento de cerca de 2,5 a 7,6 cm -1 a 3 polegadas), todas substancialmente orientadas na mesma direcção por estiramento (fibras ordenadas), como se descreve na patente de invenção norte-americana número 4 759 985. A mecha cortada esticada tem filamentos que são muito alinhados, possuindo essa mecha a vantagem relativamente a uma mecha de filamentos contínuos resultante do facto de poder ser estirada. Uma pluralidade dessas mechas é então guiada para uma máquina de prepreg que combina as fibras de reforço com um polímero orgânico sintético [máquina laboratorial de 30 cm (12 polegadas), fabricada por Califórnia Graphite Machinery, Ιησ/]. A fita é então deslizada de uma largura exacta e enrolada num núcleo. As fibras são preferivelmente fibras de carbono, de aramida ou de vidro e as resinas apropriadas são resinas termoplásticas, tais como resina de poliés-ter ou poliamidas, resinas termo-endurecíveis, tais como éster vinílico de fenol e epoxi. As resinas poliméricas de poli-imida, tais como Avamid ® K, fabricada por E.I. du Pont de Nemours and Company, são também apropriadas para utilização.

As seguintes indicações são importantes para o processo para aplicação de fita controlável sem encurvar a fita: - Contrapressão - mantêm a fita sob tensão de tracção e puxa a fita quando a cabeça roda.

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Aquecimento da

Fita - a fita é aquecida precisamente antes do assentamento. Isto reduz a viscosidade da resina, reduzindo assim a força necessária para puxar a fita. - Aplicagao de

Pressão - a fita precisa de ser aplicada com uma cer ta pressão sobre a superfície de trabalho para evitar que se desloque (é então mantida pela pegajosidade da resina).

Todas estas condições são importantes de modo que todas as fibras fiquem submetidas a uma tensão de tracção durante o assentamento (Figura 3). Se a pressão de tensão não for suficientemente elevada ou se a fita estiver demasiadamente fria, algumas fibras ficam em compressão durante o assentamento (Figura 4) e isto provoca o encurvamento da fita, o que ê indesejável.

EXEMPLOS

Exemplo 1

Prepararam-se fitas de fibras de carbono orientadas e com resina de epõxido e fibra de aramida ordenada e resina epoxi -8- / (934 Epoxy-Fiberite). As fitas foram ensaiadas em ensaios do raio. No ensaio do raio, a fita é assente segundo raios conti-nuamente menores até que a aresta interior da fita comece a encurvar. As condições de realização do ensaio e os resultados dos ensaios do raio estão indicados nos Quadros seguintes. Em cada caso, aplicou-se uma força de contrapressão de tracção igual a 8,1 Kgf (18 libras). QUADRO 1 (dm) Fibras de Carbono Ordenadas/Resina Observações Raio (poleqadas) Epoxi Temperatura da fita (°C) Pressão da sapata (Kqf) (libras) 61 2400 51 73,4 - 170 Boa 30,5 1200 51 73,4 - 170 Boa 20,3 800 51 73,4 - 170 Boa 10 393 51 73,4 - 170 Margem enrugada 10 393 57 73,4 - 170 Boa 7,6 300 57 73,4 - 170 Margem enrugada 7,6 300 63 73,4 - 170 Boa 5,1 200 63 73,4 - 170 Margemvenrugada -9- /

QUADRO II

Fibras de Aramida Ordenadas/Resina Epoxi Raio Temperatura da fita Pressão da sapa ta (dm) (poleqadas) (°C) (Kqf) (libras) Observações 5,1 200 51 73,4 170 Boa 2,5 100 51 73,4 170 Margem enrugada 2,5 100 57 68 150 Margem enrugada

Exemplo II

Ensaiou-se uma fita de fibras de carbono ordenadas/re-sina de poli-imida (Avamid^ K; E. Ί. du Pont de Nemours and Company) num ensaio de assentamento em molde. 0 ensaio de assentamento em molde consiste em assentar a fita num molde com a forma de algibeira e comparar como o material se conforma à forma do molde e qual o movimento da fita que ocorre depois do assentamento. Este molde tem algibeiras quadradas para áreas de almo-fadamento. A fita de fibra de carbono ordenada/resina de poli--imida foi assente no canto da algibeira e não se levantou para fora da superfície do molde. Isto acontece porque as fibras podem estirar e encolher para se adaptarem à área projectada extra necessária. A fita de resina reforçada com filamentos contínuos não pode ser assente nos cantos das algibeiras sem que a fita se levante da superfície do molde. As fibras de filamentos contínuos não permitem que a fita se conforme com os cantos.

Claims (7)

1. / / -10- REIVINDICAÇÕES ι 1.- Processo para a aplicação de. uma fita gomada alon gada de largura finita segundo um percurso sinuoso numa superfície, caracterizado pelo facto: de se fazer avançar uma fita gomada constituída por uma matriz de resina de polímero orgânico sintético reforçada com filaras a granel ordenadas em direcção ã referida superfície a partir de uma reserva, de se exercer pressão sobre a mencionada cinta na citada superfície, de se guiar a referida fita no mencionado percurso du rante a operação de aplicação de pressão e durante o movimento y relativo entre a citada fita a a referida superfície, de se aquecer a mencionada fita para diminuir a viscosidade da resina antes da operação de aplicação de pressão, e de se estirar as citadas fibras aplicando uma tensão de tracção suficiente ã fita entre a reserva de fita e a operação de aplicação de pressão sobre a superfície para manter as referidas fibras sob tracção ao longo de toda a largura ca fita à medida cue esta e guiaca no mencionado percurso.
2. 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado peio facto da as citadas fibras serem fibras da carbono.
3. 3. - Processo ca acordo com a reivindicação 1, caracte rizado pelo facto de as referidas fibras serem fibras de arami-da. 4-.- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracte rizado pelo facto de as mencionadas fibras serem fibras de vidro .
4. 4, caracterizado pelo facto de a referida resina ser uma resina de polímero de poli-imida.
5. 5.- Processo de acordo com as reivindicações 2, 3 ou 4, caracterizado pelo facto de a citada resina ser uma resina termoencurecível.
6. 6.- Procasso de acordo com as reivindicações 2, 3 ou -12-
7. 7.- Processo de acordo com as reivindicações 2, 3 ou 4, caracterizado pelo facto de a mencionada resina ser uma resi na termoplástica. Age me Oficiai da Propriedade inuus»'» L