BR0116525B1 - artigo reforÇado e mÉtodo de fabricaÇço. - Google Patents

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Description

"ARTIGO REFORÇADO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO"
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um substratotrançado que é formado como um artigo tridimensional portermoformação ou outro meio adequado para a finalidade.
Fundamentos da Invenção
Estruturas compósitas reforçadas com fibraaproveitam-se da vantagem de serem leves ao mesmo tempo emque apresentam vantagens mecânicas, tais como resistência.Entretanto, em muitas aplicações, estruturas de plástico,madeira ou metal moldadas são preferidas devido ao custoenvolvido, uma vez que são relativamente fáceis de fabricar.Freqüentemente, entretanto, artigos, tais como engradados deacondicionamento ou armazenamento, são propensos a danosdevido ao manejo rude envolvido, ou são limitados em suacapacidade de empilhamento devido ao peso e a resistência.Embora estruturas compósitas reforçadas com fibra fossemmais desejáveis, o gasto envolvido na fabricação de umaestrutura tridimensional (3D) complexa é algo que se deveconsiderar.
Isto é porque estruturas compósitas começamtipicamente com um substrato plano trançado de fibras. Osubstrato tem então que ser conformado sob a forma do artigoque é então revestido com uma resina e termoformado oucurado na conformação desejada. Isto pode ser prontamentefeito para superfícies relativamente planas ou lisas.Entretanto, para superfícies inclinadas, tais como na junçãodos lados, cantos e fundos de uma caixa ou de um engradado,o corte ou alinhavo é necessário. Isto implica um pouco demão de obra intensiva e soma-se ao custo de fabricação. Paracoisas tipicamente consideradas como baratas, como, porexemplo, um engradado de acondicionamento, o gasto adicionalpode ter mais peso que os benefícios de ele ser reforçado.
Embora estruturas 3D urdidas possam ser urdidaspor máquinas especializadas, o gasto envolvido éconsiderável, e raramente é desejável se ter uma máquina detecelagem dedicada a produzir uma estrutura simples.
Por conseguinte, embora artigos reforçados comfibra urdidos sejam desejáveis em muitas aplicações parasubstituir estruturas de plástico, madeira ou metalcomparáveis, existe necessidade de redução do custoenvolvido no método de sua fabricação. Ao se obter estaredução, tornam-se também possíveis sua relativa produção emmassa e sua aplicação disseminada.
Sumário da Invenção
É portanto um objeto principal da invençãominimizar ou eliminar a necessidade de cortar e alinhavartecidos de reforço trançados para estruturas 3D.
É outro objeto, como parte deste, simplificar afabricação de tais estruturas e reduzir a exigência de mão-de-obra.
É ainda outro objeto da invenção evitar anecessidade de equipamento de tecelagem especial paraproduzir estruturas 3D.
É ainda outro objeto proporcionar um método paraproduzir um tecido de reforço trançado que possa serprontamente adaptado para produzir uma ampla variedade deestruturas 3D diferentes.
Estes e outros objetos e vantagens se tornarãoevidentes a partir da presente invenção. A presente invençãodiz respeito à obtenção de um tecido especialmente projetadoadequado como reforço para uma estrutura compósita 3D. 0reforço de fibra é um reforço que pode ser trançado em umamaquinaria de tecelagem convencional. Ele começa como umaestrutura 2D trançada que é em seguida formada como umaestrutura 3D, particularmente uma estrutura com tirasprofundas. De modo a se obter isto, o tecido de reforço étrançado de maneira que, em partes da tecedura, as fibras deurdidura e tramas ou fibras de alimentação sejam dispostasumas sobre as outras e não se travem mutuamente. Nestaparte, as fibras podem se mover de maneira independente edeslizar até além uma das outras quando o tecido é esticadoou dobrado em sua conformação. Se a parte é de umaconformação retangular ou quadrada, ela pode ser retraída detal maneira que tanto as fibras de urdidura quanto as fibrasde trama se dobrem sobre elas mesmas e umas sobre as outras,de modo a se alinharem de maneira unidirecional, o que criaum canto que atua como uma coluna de compressão na estruturafinal.
Descrição Resumida dos Desenhos
Deste modo, pela presente invenção, serãoalcançados seus objetos e vantagens, cuja descrição deve sertomada conjuntamente com o exame dos desenhos anexos, nosquais:Figura 1 ilustra a construção de um tecido trançado2D plano incorporando os ensinamentos da presente invenção;
Figuras 2A-2D ilustram a seqüência de dobrar ouesticar o tecido, de modo a se produzir tiras profundas;
Figura 3 ilustra um tecido 2D que tem várias áreasonde fibras de urdidura e trama não são trançadas entre side modo a se criar uma estrutura complexa quando dodobramento ou esticamento; e
Figura 4 é uma vista em perspectiva de umaestrutura 3D formada a partir do tecido ilustrado na Figura3 .
Descrição Detalhada da Modalidade Preferida
Com referência mais especifica aos desenhos, asmesmas peças serão indicadas pelas mesmas referências. Nafigura 1, é mostrado um tecido de reforço urdido 2D plano10, que ilustra a presente invenção. O tecido 10 pode serurdido usando-se qualquer padrão têxtil convencional, como,por exemplo, liso, acetinado, entrançado, etc., ou qualqueroutro padrão adequado a esta finalidade. A fibra usada podeser qualquer fibra que possa ser urdida, sintética ounatural, inclusive, por exemplo, fibras fabricadas a partirde vidro, Kevlar carbono, nylon, rayon, poliéster,algodão, etc., e possa ser urdida em um equipamento detecelagem convencional.
Na Figura 1, as fibras de urdidura são mostradasna direção A, com as fibras de trama na direção B. Para osfins desta ilustração, o tecido 10 foi dividido nas regiõesde 12 até 28, divididas ao longo das linhas de dobra 30-36.Nas regiões 12-18 e 22-28, as fibras são trançadas demaneira convencional, com as fibras de urdidura cruzando comas fibras de trama. Na região 20, estas fibras não se travammutuamente, isto é, as fibras de trama flutuam sob as fibrasde urdidura. Na região 20, as fibras podem portanto se moverindependentes umas das outras.
Uma vez construído o tecido 10, ele pode ser entãoformado na conformação desejada. Se for para atuar como umaestrutura de reforço, o tecido pode ser impregnado com omaterial desejado ou resina e em seguida formado outermoformado na sua conformação. Alternativamente, estopasco-misturadas, que consistem em uma fibra estrutural e umaresina termoplástica, podem ser trançadas de modo a seproduzir um molde preliminar, que é então termoformado.
Com referência âs Figuras 2A - 2D, é mostrado naFigura 2A o tecido trançado 2D plano 10. O tecido 10 é emseguida dobrado ao longo das linhas de dobra 30 e 32, quesão paralelas às fibras de urdidura, conforme ilustrado naFigura 2B. O tecido 10 é então dobrado ao longo das linhasde dobra 32 e 36, que são paralelas às fibras de trama eperpendiculares às fibras de urdidura, conforme ilustrado naFigura 2C. Neste processo, uma vez que as fibras de urdidurae trama existentes na região 20 não são intertravadas, elasdeslizam até além umas das outras e finalmente acumulam-seno canto 38, conforme ilustrado na Figura 2D. As fibrasexistentes no canto 38 são agora unidirecionais e podematuar como uma coluna de compressão e aumentar a resistênciada estrutura que está sendo formada. O precedente pode serfeito automaticamente por um equipamento de termoformaçãocom o molde conformado desejado, ou por outros dispositivosadequados a esta finalidade; em seguida, a estrutura éconsolidada termicamente ou curada.
O precedente evita de maneira vantajosa anecessidade de cortar ou alinhavar, deste modo reduzindo-sea quantidade de mão de obra necessária e o custo final doartigo. A presente invenção proporciona o aumento daautomação da fabricação e, portanto, amplia as aplicaçõespara as quais as estruturas reforçadas podem ser usadas.
Com referência resumida à Figura 3, é ilustrado umtecido 2D trançado plano 110. O tecido 110 ilustra uma sériede regiões, 12 0, nas quais, na estrutura trançada, as fibrasde urdidura simplesmente ficam dispostas sobre as fibras de trama. Com tal tecido 110, ele pode ser dobrado e conformadocomo uma estrutura reforçada complexa, 13 0, conformeilustrado na Figura 4. Evidentemente, outras conformaçõespodem ser criadas pela variação do tamanho e da localizaçãodas regiões onde as fibras de urdidura e tramas não setravam mutuamente.
Deste modo, pela presente invenção, são alcançadosseus objetos e vantagens e, embora uma modalidade preferidatenha sido apresentada e descrita detalhadamente no presenterelatório, seu alcance não deve ser limitado por ela, aoinvés seu alcance deve ser determinado pelo dasreivindicações anexas.

Claims (23)

1. Tecido para formar uma estrutura possuindo umaconformação tridimensional, dito tecido CARACTERIZADO porcompreender:fibras de urdidura e trama, que são trançadas porintertravamento em uma parte trançada do tecido;fibras de urdidura e trama em uma parte nãotrançada do tecido onde as fibras de urdidura e trama nãosão travadas mutuamente e são levadas a se moverindependentes umas das outras; eonde o dobramento do tecido, em uma primeiradireção paralela às fibras de urdidura e em uma segundadireção paralela às fibras de trama, faz com que a parte nãotrançada se retraia, para que as fibras de urdidura e tramana parte não trançada entrem em alinhamento umas com asoutras.
2. Tecido, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que a parte não trançada écircundada pela parte trançada.
3. Tecido, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO por incluir uma série de partes trançadas epartes não trançadas.
4. Tecido, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADO pelo fato de que as partes não trançadas sãocircundadas por partes trançadas.
5. Tecido, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que uma série das fibras deurdidura ou trama é fabricada a partir de uma combinação defibras de reforço e outras fibras fabricadas a partir de umaresina termoplástica.
6. Tecido, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que uma série das fibras deurdidura ou trama é fabricada a partir de um materialsintético ou natural incluindo vidro, Kevlarcarbono,náilon, rayon, poliéster ou algodão.
7. Tecido, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADO pelo fato de que uma série das fibras de urdidura ou trama é fabricada a partir de uma combinação defibras de reforço ou outras fibras fabricadas a partir deuma resina termoplástica.
8. Tecido, de acordo com a reivindicação 3,CARACTERIZADO pelo fato de que uma série das fibras de urdidura ou trama é fabricada a partir de um materialsintético ou natural incluindo vidro, Kevlar®, carbono,nylon, rayon, poliéster ou algodão.
9. Tecido, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de que o dobramento ocorre em uma junção formada entre a parte trançada e a parte nãotrançada.
10. Método para fabricar um tecido para formar umaestrutura possuindo uma conformação tridimensional,CARACTERIZADO por compreender as etapas de:tecer fibras de urdidura e trama para produzir umaparte trançada do tecido na qual as fibras de urdidura etrama se travam mutuamente;formar uma parte não trançada do tecido na qual asfibras de urdidura e trama não se travam mutuamente e sãolevadas a se mover independentes umas das outras; edobrar o tecido de tal maneira que se faça retraira parte não trançada fazendo com que as fibras de urdidura etrama existentes na parte não trançada entrem em alinhamentoumas com as outras.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO por incluir a etapa de formar o tecido com aparte não trançada circundada pela parte trançada.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO por incluir a etapa de formar o tecido com umasérie de partes trançadas e partes não trançadas.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO por incluir a etapa de formar o tecido com aspartes não trançadas circundadas por partes trançadas.
14. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO por incluir a etapa de formar o tecido com umasérie das fibras de urdidura ou tramas fabricada a partir deuma combinação de fibras de reforço e outras fibrasfabricadas a partir de uma resina termoplástica.
15. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO por incluir a etapa de usar fibras de urdiduraou tramas fabricadas de um material sintético ou naturalincluindo vidro, Kevlarcarbono, nylon, rayon, poliéster2 5 ou algodão.
16. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO por incluir a etapa de formar o tecido com umasérie das fibras de urdidura ou tramas fabricada a partir deuma combinação de fibras de reforço e outras fibrasfabricadas a partir de uma resina termoplástica.
17. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO por incluir a etapa de usar fibras de urdiduraou tramas fabricadas a partir de um material sintético ounatural incluindo vidro, Kevlar carbono, nylon, rayon,poliéster ou algodão.
18. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que o dobramento do tecido ocorreem uma primeira direção paralela às fibras de urdidura, e emuma segunda direção paralelas às fibras de trama faz com quea parte não trançada se retraia, fazendo com que as fibrasde urdidura e trama na parte não trançada entrem emalinhamento umas com as outras.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18,CARACTERIZADO pelo fato de que o dobramento ocorre em umajunção formada entre a parte trançada e a parte nãotrançada.
20. Método, de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato de que o tecido é contido em umaestrutura tridimensional que é termoformada na conformaçãodesejada.
21. Método, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que dito tecido está contido emuma estrutura tridimensional que é termoformada naconformação desejada.
22. Método, de acordo com a reivindicação 14,CARACTERIZADO pelo fato de que o tecido é termoformado naconformação tridimensional.
23. Método, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de que o tecido é termoformado naconformação tridimensional.
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