BR102012001045A2

BR102012001045A2 - chapa de reforÇo para utilizaÇço em um laminado reforÇado com fibra, laminado reforÇado com fibra e lÂmina de turbina de vento, e um mÉtodo para fabricar um laminado reforÇado com fibra.

Info

Publication number: BR102012001045A2
Application number: BRBR102012001045-3A
Authority: BR
Inventors: Michael Noerlem
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2013-07-16
Also published as: EP2476540A1; CN102602063B; US20120183408A1; CN102602063A; JP2012148565A; CA2764137A1; KR20120083865A

Abstract

CHAPA DE REFORÇO PARA UTILIZAÇçO EM UM LAMINADO REFORÇADO COM FIBRA, LAMINADO REFORÇADO COM FIBRA E LÂMINA DE TURBINA DE VENTO, E MÉTODO PARA FABRICAR UM LAMINADO REFORÇADO COM FIBRA. A invenção refere-se a uma chapa de reforço para utilização em um laminado reforçado com fibra, em que a chapa de reforço compreende tiras de reforço (25) sendo conectadas a uma superfície de uma camada de base de chapa de reforço (23) feita de material de fibra. A invenção ainda descreve um laminado reforçado com fibra e uma lâmina de turbina de vento que compreende tal chapa de reforço, e um método para fabricar um laminado reforçado com fibra.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE REFORÇO PARA UTILIZAÇÃO EM UM LAMINADO REFORÇADO COM FIBRA, LAMINADO REFORÇADO COM FIBRA E LÂMINA DE TURBINA DE VENTO, E UM MÉTODO PARA FABRICAR UM LAMINADO REFOR5 ÇADO COM FIBRA".

A invenção descreve uma chapa de reforço para utilização em um laminado reforçado com fibra, um laminado reforçado com fibra e uma lâmina de turbina de vento que compreende tal chapa de reforço, e um método para fabricar um laminado reforçado com fibra.

As lâminas de turbina de vento podem ser fabricadas utilizando

uma técnica tal como a técnica de fundição de molde fechado na qual a lâmina inteira pode ser moldada. Por exemplo, uma manta de fibra de vidro pode ser utilizada para construir camadas de componente dentro de um molde adequadamente formado, e as camadas de manta são aderidas com 15 uma resina e curadas dentro do molde para fornecer um polímero reforçado com fibra ou um plástico reforçado com vidro, geralmente referido simplesmente como "fibra de vidro". Tal método está descrito na EP 1 310 351 A1.

As camadas de componente preparadas por tal técnica de fundição de molde fechado podem ser constituídas por diversas dezenas a cen20 tenas de camadas de mantas de reforço tal como mantas ou camadas de fibra de vidro as quais são aderidas juntas impregnando as mantas ou camadas de fibra com uma resina. Alternativamente, as estruturas de laminado reforçadas com fibra podem ser utilizadas como camadas de componente para melhorar a resistência e a rigidez da parte fundida.

As características estruturais de uma camada de componente

reforçado com fibra são usualmente governadas pela quantidade, tipo e orientação das fibras em cada camada da estrutura de laminado. Tipicamente, a rigidez e a resistência de uma camada de componente dependem do carregamento que ocorre na direção de fibra longitudinal. Portanto, uma cama30 da de componente reforçado com fibra tradicionalmente projetada assume que as fibras da camada de componente acabada terão a mesma orientação no componente acabado como quando colocadas dentro do molde. No entanto, em alguns casos rugas, dobras ou franzidos nas camadas de fibra podem formar durante o processo de fabricação. Em tais casos as fibras nas rugas, dobras ou franzidos não mais têm a orientação desejada, e uma severa sobrecarga da camada de componente reforçado com fibra pode ser o 5 resultado.

As rugas, dobras ou franzidos podem formar por um número de razões. A expansão térmica de uma camada de componente reforçado com fibra durante a cura pode exceder a expansão térmica do molde, em cujo caso a camada de componente reforçado com fibra pode ficar sob uma 10 pressão compressiva antes que o material de matriz tipicamente um material termoplástico ou termoestável seja curado suficientemente para manter as fibras na orientação desejada. Estruturas desiguais sob a camada de componente reforçado com fibra ou ondulações na superfície sobre a qual a camada de componente reforçado com fibra é construída pode promover o de15 senvolvimento de rugas, dobras ou franzidos.

Tentativas de impedir as rugas nas camadas de componente reforçado com fibra compreendem tipicamente uma combinação de uma ou mais técnicas conhecidas. Por exemplo, a espessura da camada de componente reforçado com fibra é mantida abaixo de certos limites de modo a mi20 nimizar a geração de calor exotérmico. Os moldes e outras superfícies sobre as quais a camada de componente reforçado com fibra é formada devem ser mantidos em uma alta qualidade. A cura deve ser executada em gradientes de temperatura cuidadosamente controlados de modo a minimizar as diferenças na expansão térmica. No entanto, estes esforços adicionais aumen25 tam um custo total de fabricação.

Outro método para evitar as rugas em camadas de fibra consiste em incluir chapas de reforço entre as camadas de fibra. As chapas de reforço são selecionadas de materiais mais rígidos do que o material de fibra. Quando posicionadas entre as camadas de, por exemplo, mantas de fibra de 30 vidro, as chapas de reforço impedem que rugas, dobras ou franzidos formem dentro das camadas de manta de fibra, porque as mantas de fibra são mantidas mais ou menos planas pelas chapas de reforço. As chapas de reforço comumente utilizadas são uma chapa sólida pré-curada de um material de resina, uma chapa perfurada, como malha ou qualquer outra chapa permeável à resina tal como, por exemplo, uma folha feita de madeira ou metal.

Na US 2005/0048260 A1 um método para fabricar um corpo de

composto laminado que inclui uma folha metálica e uma pluralidade de camadas de fibra está descrito. O método inclui perfurar uma chapa de folha metálica, empilhar a chapa de folha metálica perfurada na pluralidade de camadas de fibra em uma relação de face a face em uma ordem e orientação predeterminadas, e infundir uma resina dentro da chapa e camadas empilhadas de modo que a resina flua através das perfurações na chapa de folha metálica e interdisperse entre a pluralidade de camadas de fibra para formar o corpo de composto de laminado. Ao invés de uma folha metálica perfurada, uma pluralidade de tiras de folha metálica finas pode ser utilizada como os elementos de composto metálico os quais estão dispostos entre as camadas de fibra de modo a fazer uma estrutura composta de laminado de fibra - metal de rigidez desejada após a infusão e o endurecimento da resina. Por meio disto, as tiras de folha metálica são utilizadas para tornar possível que a resina flua através dos espaços entre as tiras de folha para molhar as camadas de fibra na estrutura de laminado.

No WO 2004/071761 A1 um laminado de pelo menos duas placas formadas de liga de alumínio está descrito, entre as quais uma camada intermediária está situada contendo pelo menos dois grupos de fibras contínuas, mutuamente paralelas. A camada intermediária é conectada nas pla25 cas metálicas durante o endurecimento da resina. No entanto, este laminado não pode ser preparado de acordo com uma técnica de infusão de resina e assim resulta em um laminado complicado e dispendioso.

No WO 95/20479 A1 um método para fabricar um laminado composto que tem uma pluralidade de camadas orientadas unidirecionais, por exemplo, camadas de um material de matriz reforçado com fibras orientadas unidirecionais está descrito. Pelo menos uma camada metálica interna, por exemplo, uma camada metálica que não forma uma superfície externa do laminado, está disposta juntamente com as outras camadas de modo a fornecer um laminado equilibrado e simétrico.

Na EP 2113373 A1 um método para fabricar um laminado reforçado está descrito o qual compreende chapas de material de fibra. No Iami5 nado reforçado com fibra uma camada é preparada a qual tem em uma primeira direção lateral uma maior rigidez do que em uma segunda direção lateral e a qual tem na primeira direção lateral uma maior rigidez do que as outras camadas que constituem o laminado. De acordo com este documento, a característica específica desta camada é conseguida por uma chapa de 10 material de fibra a qual é parcialmente impregnada com resina e pré-curada de modo que a resina curada forme tiras espaçadas que estendem ao longo da primeira direção lateral desta chapa.

Uma desvantagem de chapas rígidas ou duras como as chapas e camadas descritas na técnica anterior acima pode ser que a camada não pode ser formada sobre um corpo arredondado ou curvo.

Se, no entanto, rugas, dobras ou franzidos forem formados nas camadas de componente reforçado com fibra apesar da ação preventiva tomada durante a fabricação, um reparo ou rejeição das camadas será usualmente requerido, já que a perda de rigidez e/ou resistência devido às rugas, 20 dobras ou franzidos frequentemente excederá quaisquer margens de segurança ou tolerâncias realísticas.

É portanto um objetivo da presente invenção prover uma chapa de reforço aperfeiçoada para utilização em um laminado reforçado com fibra, um laminado reforçado com fibra é uma lâmina de turbina de vento que 25 compreende tal chapa de reforço, assim como um método para fabricar um laminado reforçado com fibra de modo a superar os problemas acima mencionados.

O objetivo da invenção é conseguido por uma chapa de reforço de acordo com a reivindicação 1, e por um laminado reforçado com fibra de acordo com a reivindicação 11, e por uma lâmina de turbina de vento de acordo com a reivindicação 12, e por um método para fabricar um laminado reforçado com fibra de acordo com a reivindicação 13. 5/1-9 A chapa de reforço para utilização em um laminado reforçado com fibra compreende tiras de reforço sendo conectadas ou unidas a uma superfície de uma camada de base de chapa de reforço feita de material de fibra. A conexão favorável de tiras de reforço na superfície de uma camada 5 de base de reforço permite uma fixação dos elementos de reforço, a saber das tiras de reforço, em um padrão adequado sobre a camada de base de reforço.

Mais de preferência, as tiras de reforço estão dispostas de modo que estas fiquem adequadamente espaçadas umas das outras. Em uma 10 modalidade da invenção, as tiras de reforço estão dispostas em um padrão paralelo substancial sobre a superfície da camada de base. É claro, estas podem ser dispostas em uma forma com dobradas ou em qualquer outro padrão curvo adequado o qual depende da utilização da chapa de reforço na parte de laminado. Poderia ser favorável dispor mais tiras de reforço em uma 15 parte da camada de base do que em outra parte ou reduzir o espaço entre duas tiras de reforço adjacentes em algumas partes da camada de base. Isto permite uma modificação mais simples da rigidez da chapa de reforço ou da direção de reforço provida pela chapa de reforço.

Se os elementos de reforço forem adequadamente dispostos sobre a superfície da camada de base de chapa de reforço, a chapa de reforço pode ser favoravelmente utilizada em um método para fabricar um laminado reforçado com fibra. A chapa de reforço é favorável em impedir que as mantas de fibra ou camadas reforçadas com fibra subjacentes formem rugas, dobras ou franzidos durante o processo de fabricação de um produto de laminado reforçado com fibra composto. Comparado com as chapas de reforço relativamente rígidas comumente utilizadas, a chapa de reforço da invenção pode ser facilmente formada e envolvida sobre um corpo arredondado ou curvo devido à flexibilidade do padrão de elemento de reforço e à conexão direta dos elementos de reforço com a camada de base. No caso em que as tiras de reforço não estivessem adequadamente conectadas ou unidas na camada de base, mas seriam colocadas sem nenhuma fixação nas mantas de fibra subjacentes, o efeito de reforço ou o assim chamado efeito preventivo de rugas não seria facilmente mantido durante o processo de fabricação, especialmente durante a infusão de uma resina nas camadas reforçadas com fibra. Isto é porque os elementos de reforço podem ser facilmente deslocados se não houver uma conexão para as mantas de fibra ou 5 se estas não estiverem diretamente conectadas ou espaçadas umas das outras.

No laminado reforçado com fibra da invenção, o qual é composto de uma pilha de camadas de camadas alternadas de material de fibra e chapas de reforço de acordo com a invenção, a formação de rugas, dobras ou 10 franzidos é favoravelmente impedida durante o processo de fabricação. Assim, a rigidez e/ou resistência do laminado reforçado com fibra podem ser aperfeiçoadas devido ao efeito preventivo de rugas da chapa de reforço compreendida. No contexto da presente invenção, os termos "pilha de camadas de camadas alternadas" pretendem incluir também as pilhas de ca15 madas ou pilhas de laminados nas quais duas ou mais chapas de material de fibra tal como mantas de fibra ou camadas de fibra podem estar adjacentes umas às outras antes que a próxima chapa de reforço seja disposta sobre estas desde que pelo menos duas camadas diferentes sejam empilhadas uma sobre a outra em tal laminado. Alternativamente, duas ou mais 20 chapas de reforço podem estar adjacentes uma à outra seguidas por uma ou mais chapas de material de fibra. Para a invenção é favorável que as chapas de reforço sejam dispostas dentro das chapas de material de fibra em uma ordem substancialmente alternada para prover o efeito de prevenção de rugas das chapas de reforço para as chapas de material de fibra.

Uma lâmina de turbina de vento de acordo com a invenção com

preende uma chapa de reforço ou de preferência um laminado reforçado com fibra da invenção e, assim, tem uma rigidez e uma resistência aperfeiçoadas devido ao respectivo efeito preventivo de rugas da chapa de reforço compreendida ou utilizada.

No método de fabricação de um laminado reforçado com fibra de

acordo com a invenção, uma chapa de reforço da invenção está disposta por sobre uma camada de material de fibra. A utilização de uma chapa de reforço que compreende tiras de reforço, as quais estão conectadas ou unidas a uma superfície de uma camada de base de chapa de reforço feita de material de fibra, impede que as mantas de fibra subjacentes enruguem, dobrem ou franzam durante as etapas de processo de montar uma pilha de cama5 das, infundir e curar uma resina. Curar significa no contexto da invenção um processo de autoendurecimento ou uma cura da resina por meio de aquecimento.

A chapa de reforço de acordo com a invenção é responsável por uma ação de prevenção de rugas aperfeiçoada comparada com as chapas 10 de reforço comuns como as placas metálicas dispostas por sobre as mantas de fibra sem nenhuma conexão com uma respectiva camada de base, especialmente no estado onde a resina não está curada. Mais ainda, as tiras de reforço utilizadas como elementos de prevenção de rugas podem ser dispostas em qualquer forma adequada dependendo da forma do laminado a ser 15 produzido ou do molde utilizado no método de fabricação. Como estas estão conectadas ou unidas na camada de base da chapa de reforço, as tiras de reforço estão substancialmente fixas na sua posição por sobre a superfície da camada de base e, assim, também na pilha de laminados mesmo que a resina no laminado não esteja ainda curada.

Modalidades e características especificamente vantajosas da in

venção são dadas pelas reivindicações dependentes, como revelado na descrição seguinte. As características das modalidades podem ser combinadas conforme desejado para chegar a modalidades adicionais.

A chapa de reforço de acordo com a invenção pode, em uma 25 modalidade da invenção, compreender pelo menos uma tira de reforço a qual está aderida na camada de base de chapa de reforço. Aderida no contexto da invenção significa que a tira de reforço está rigidamente fixa ou unida com a camada de base por um meio de adesão temporário ou permanente adequado. Por exemplo, a tira de reforço pode ser aderida em um padrão 30 como tira na camada de base de chapa de reforço. Tal padrão como tira pode ser formado provendo uma tira de uma cola como agente de adesão por sobre a superfície da camada de base e então pressionar a tira de reforço dentro do agente de adesão. É adequado que pelo menos uma das tiras de reforço de uma chapa de reforço seja aderida na camada de base deste modo, enquanto outras tiras de reforço desta chapa de reforço podem ser conectadas em um modo diferente na camada de base. Por exemplo, somente 5 as tiras de reforço no meio de uma chapa de reforço são aderidas enquanto que as tiras de reforço nos lados externos das chapas de reforço estão conectadas em um modo diferente, por exemplo, por um dos meios de conexão exemplificados como aqui após explicado. É claro, está também dentro da invenção que todas as tiras de reforço estão aderidas na superfície da 10 camada de base.

Em outra modalidade, é também possível que as tiras de reforço sejam unidas na camada de base em um padrão como tiras por qualquer meio de conexão como descrito em uma das seguintes modalidades ou exemplos.

Em uma modalidade, pelo menos uma das tiras de reforço pode

ser conectada ou unida na camada de base de chapa de reforço em únicos pontos de fixação. Como pontos de fixação exemplares podem ser mencionados um ponto de fixação por adesivo, um ponto de fixação por resina, ou um ponto de fixação por grampo. Em uma alternativa, pelo menos uma das 20 tiras de reforço pode ser alinhavada ou costurada na camada de base de chapa de reforço, assim formando pontos de fixação únicos.

Se uma tira de reforço por conectada pelo menos em pontos de fixação únicos como anteriormente descrito, as outras partes da tira de reforço, isto significa as partes das tiras que ficam entre os pontos de fixação 25 únicos, podem não ser fixas na camada de base. Neste caso, a chapa de reforço será provida com alguma flexibilidade também na direção longitudinal da tira de reforço. Por meio disto, as tiras de reforço podem ser ajustadas para uma forma ou disposição como dobrada ou curva do laminado e/ou molde.

De acordo com uma modalidade, a chapa de reforço da inven

ção pode compreender pelo menos uma tira de reforço, a qual está conectada na camada de base de modo que a tira de reforço seja móvel em sua direção longitudinal. No contexto da presente invenção, o termo "sendo móvel em sua direção longitudinal" significa que a tira de reforço está conectada no material de base de chapa de reforço de modo que esta está substancialmente fixa na sua direção lateral, mas pode ser ligeiramente movida dentro 5 de sua direção longitudinal. Por exemplo, a tira de reforço está disposta sobre a superfície da camada de base e está conectada a pontos de fixação únicos de modo que esta possa ser movida em sua direção longitudinal somente. Assim, a chapa de reforço pode ser provida com uma flexibilidade adequada também na direção longitudinal das tiras de reforço porque pelo 10 menos uma das tiras de reforço está fixa somente na direção lateral da camada de base, mas não na sua direção longitudinal. Isto é favorável porque é então mais fácil colocar a chapa de reforço sobre uma superfície curva de mantas de fibra ou uma forma arredondada da pilha de laminados sem influenciar o efeito preventivo de rugas da chapa de reforço.

Em uma modalidade preferida adicional, pelo menos uma tira de

reforço ou qualquer uma das tiras de reforço da chapa de reforço da invenção pode ser guiada através de um meio de guia, tal como tiras ou bolsas, as quais estão providas sobre a camada de base de chapa de reforço. Alternativamente, o meio de guia pode ser formado por meio do próprio material 20 de camada de base, por exemplo, provendo diversos furos na camada de base, através dos quais as tiras de reforço são empurradas de modo que a camada de base seja provida em algumas partes no topo da tira e em outras partes abaixo da tira. Por meio disto, a tira de reforço está fixa na direção lateral por meio dos furos como meios de guia, mas é móvel na direção Ion25 gitudinal da tira.

Similar à disposição anterior das tiras de reforço, a tira de reforço guiada por um meio de guia provê uma flexibilidade suficiente na direção longitudinal para a chapa de esforço, enquanto fixando as tiras de reforço na camada de base na direção lateral. Assim, um ajuste aperfeiçoado para uma 30 forma curva ou arredondada da pilha de laminados é possível enquanto o efeito de prevenção de rugas é mantido.

Geralmente, uma tira de reforço pode, no contexto da invenção, ser qualquer elemento de reforço o qual é adequado para prover um reforço ou uma rigidez desejado na direção de reforço da chapa de reforço. Como modalidades exemplares das tiras de reforço para utilização na chapa de reforço da presente invenção podem ser mencionadas finas hastes as quais 5 são, de preferência, compostas de um material essencialmente rígido. As finas hastes que têm uma rigidez e uma resistência suficientes na direção longitudinal enquanto provendo uma flexibilidade suficiente para a chapa de reforço na sua direção lateral podem ter qualquer seção transversal desde que estas provenham uma rigidez e resistência suficientes. Como materiais 10 exemplares das tiras de reforço quaisquer materiais que provenham uma rigidez suficiente na direção longitudinal das tiras pode ser mencionado. O material de preferência compreende madeira e/ou um metal e/ou fibras de vidro e/ou uma resina.

As tiras de reforço podem ter uma seção transversal essencialmente redonda ou oval tal como em hastes, mas estas podem ser também tiras planas se o material for um material muito rígido. Tiras relativamente planas podem ser favoráveis porque estas não resultariam em furos ou espaços grandes demais entre a camada de base e a próxima camada de material de fibra do laminado. É também preferido que as tiras de reforço ou hastes finas tenham um comprimento substancialmente idêntico à chapa de reforço utilizada. É claro, se o produto acabado for uma lâmina de um rotor de vento, poucas chapas de reforço usualmente precisam ser dispostas em uma ordem consecutiva. Neste caso, é favorável sobrepor as chapas de reforço adjacentes de tal modo que as tiras de reforço sejam dispostas não em linha umas com as outras mas em um modo intertravado.

As tiras de reforço ou hastes finas podem favoravelmente ter uma largura ou diâmetro na faixa de aproximadamente 0,01 a 2 cm, mas de preferência entre 0,02 a 5 cm, e usualmente e aproximadamente 0,15 cm.

Os espaços entre duas tiras de reforço adjacentes estão dentro de uma faixa de aproximadamente 10 ou 500 vezes o diâmetro ou a largura das tiras, e de preferência os espaços estão na faixa de aproximadamente 1 cm a 15 cm, mais de preferência aproximadamente 5 cm. O laminado reforçado com fibra de acordo com a invenção o qual é composto de uma pilha de camadas de camadas alternadas de material de fibra e de chapas de reforço pode compreender qualquer uma das chapas de reforço da invenção acima mencionadas sendo provida com uma rigidez e resistência suficientes.

A lâmina de turbina de vento de acordo com a invenção compreende uma chapa de reforço de acordo com a invenção e de preferência um laminado reforçado com fibra da invenção que tem uma rigidez e uma resistência suficientes devido ao efeito de prevenção de rugas da chapa de reforço.

O método para fabricar um laminado reforçado com fibra compreende a etapa de dispor uma chapa de reforço da invenção por sobre uma camada de material de fibra. A utilização da chapa de reforço que compreende as tiras de reforço sendo conectadas ou unidas a uma superfície de 15 uma camada de base de chapa de reforço feita de um material de fibra facilita não somente o processo de montagem da pilha de laminados, mas também expande o espectro de formas produzidas em um modo confiável sem ou com uma formação reduzida de rugas, dobras ou franzidos durante o processo de fabricação. Especialmente, em uma modalidade favorável do 20 método da invenção, pelo menos duas chapas de reforço são utilizadas no laminado, em que estas estão dispostas de tal modo que a direção de reforço de uma primeira chapa de reforço é em uma direção substancialmente transversal, de preferência em um ângulo de 60° a 120°, ou mais de preferência em um ângulo de 90° à direção de reforço de uma segunda chapa de 25 reforço. Por meio disto, a rigidez e a resistência do laminado acabado podem ser aperfeiçoadas em mais de uma direção devido às diferentes direções de reforço das tiras de reforço nas pelo menos duas chapas de reforço na pilha de laminados.

Em uma modalidade adicional do método da invenção, o método compreende as etapas de:

a) construir uma camada de material de fibra do laminado empilhando uma ou mais chapas de material de fibra dentro de um molde, b) dispor uma chapa de reforço da invenção previamente fabricada no topo da camada de material de fibra, e

c) opcionalmente repetir as etapas a) e/ou b) para obter uma espessura combinada desejada do laminado.

Outros objetos e características da presente invenção ficarão

aparentes das descrições detalhadas seguintes consideradas em conjunto com os desenhos acompanhantes. Deve ser compreendido, no entanto, que os desenhos são projetados somente para os propósitos de ilustração e não como uma definição dos limites da invenção.

Figura 1 mostra esquematicamente uma seção através de uma

lâmina de turbina de vento laminada;

figura 2 mostra esquematicamente um detalhe da figura 1; figura 3 mostra esquematicamente um primeiro estágio no processo de produzir uma lâmina de turbina de vento de acordo com a figura 1; figura 4 mostra um segundo estágio no processo de produzir

uma lâmina de turbina de vento de acordo com a figura 1;

figura 5 mostra um terceiro estágio no processo de produzir uma lâmina de turbina de vento de acordo com a figura 1;

figura 6 mostra esquematicamente uma parte da modalidade de uma chapa de reforço da invenção em uma vista em perspectiva que tem tiras de reforço substancialmente paralelas sobre a superfície da camada de base de chapa de reforço;

figura 7 mostra esquematicamente uma parte de uma modalidade adicional de uma chapa de reforço da invenção em uma vista em perspectiva que tem tiras de reforço curvas sobre a superfície da camada de base de chapa de reforço.

Nos desenhos, os números de referência iguais referem a objetos iguais através de toda a descrição. Os objetos nos diagramas não estão necessariamente desenhados em escala.

Uma modalidade da presente invenção será agora descrita com

referência às figuras 1 a 6. A figura 1 é uma vista esquemática de uma seção transversal de uma lâmina de turbina de vento laminada feita utilizando o método de acordo com a invenção. A lâmina de turbina de vento 1 é feita de uma metade superior 3 e uma metade inferior 5 cada uma compreendendo uma seção engrossada 9 e seções não engrossadas 11. As metades superior e inferior 3, 5 compreendem um número de camadas reforçadas com 5 fibra as quais não estão mostradas individualmente na figura. Na seção engrossada 9 o número de camadas reforçadas com fibras é aumentado com relação às seções não engrossadas 11.

A seção engrossada 9 da metade superior 3 está mostrada em mais detalhes na figura 2. Na seção engrossada 9, chapas de reforço 13 de 10 acordo com a invenção são utilizadas para impedir rugas, dobras ou franzidos nas camadas de material de fibra 15 subjacentes (a seguir também denominadas camadas de material de fibra). As chapas de reforço 13 são mais rígidas em uma direção de reforço do que em uma direção perpendicular e são mais rígidas do que as camadas de material de fibra 15 ou, se presen15 tes, camadas adicionais (não mostradas na figura) que constituem o laminado devido à sua construção específica com tiras de reforço dispostas longitudinais. As chapas de reforço estão dispostas entre as camadas de material de fibra 15 as quais constroem as camadas reforçadas com fibras no produto acabado após o endurecimento.

Camadas adicionais podem também estar presentes na pilha de

camadas 13, 15. Tais camadas adicionais podem, por exemplo, ser camadas de acabamento para prover uma superfície mais lisa ou camadas que aperfeiçoam as propriedades de desmoldagem.

Para vários aspectos da invenção, as chapas de reforço 13 podem alternativamente ser integradas nas metades de lâmina 3, 5 nas ditas seções não engrossadas 11 ou em uma combinação das seções engrossadas 9 e das seções não engrossadas 11.

As camadas de material de fibra 15 assim como as chapas de reforço 13 podem ser embutidas em uma matriz de resina a qual pode ser formada por infusão de resina e um subsequente endurecimento ou cura da resina. Durante o processo de infusão e de cura, as chapas de reforço 13 impedem a formação de rugas, dobras ou franzidos nas camadas de material de fibra 15 já que a maior rigidez das chapas de reforço 13 não permite que as camadas de material de fibra 15 enruguem ou dobrem ou franzam substancialmente. A razão é que as camadas de material de fibra são sanduichadas entre o molde e uma chapa de reforço 13 ou entre duas chapas de reforço 13.

O método para formar a lâmina de turbina de vento 1 mostrado nas figuras 1 e 2 será agora descrito com relação às figuras 3 a 5.

Em geral, as metades superior e inferior 3, 5 da lâmina de turbina de vento 1 podem ser produzidas colocando mantas de fibra secas 19 uma no topo da outra dentro de um molde 17 para formar uma camada de material de fibra 15, molhando as mantas de fibra 19 por meio de uma infusão de resina e subsequentemente curando a resina. Por meio disto uma estrutura de laminado reforçado com fibra pode ser produzida em um modo fácil e com baixos custos porque a infusão com a resina pode ser feita em uma etapa e não precisa ser feita antes de depositar cada manta de fibra dentro do molde ou dentro da pilha de mantas de fibra. Apesar de descrito com relação à produção de uma lâmina de turbina de vento 1, o método o qual é descrito com relação às figuras 3 a 5 não está limitado à produção de lâminas de turbina de vento, mas pode também ser utilizado para produzir outras estruturas laminadas reforçadas com fibra, por exemplo, em uma construção de barcos ou construção de automóveis ou na indústria da construção.

Um primeiro estágio do método para fabricar a lâmina de turbina de vento 1 está mostrado na figura 3. A figura 3 mostra esquematicamente uma vista em corte recortada do molde 17 e um número de mantas de fibra

19 que formam a camada de material de fibra 15, por exemplo, mantas de fibra de vidro, mantas de fibra de carbono ou mantas de fibra de aramid, as quais são colocadas dentro do molde 17 umas no topo das outras para formar uma pilha das mantas de fibra 19. As mantas de fibra podem estar em 30 um estado seco e não precisam ser impregnadas com resina quando sendo colocadas dentro do molde 17. Isto facilita significativamente o empilhamento das camadas de material de fibra e diminui os custos para produzir produtos laminados reforçados com fibra confiáveis. Para o bem da simplicidade, as mantas de fibra 19 e as camadas de material de fibra 15 estão mostradas como camadas planas. Alternativamente, estas podem cobrir camadas redondas ou curvas como está mostrado, por exemplo, na figura 1. A forma 5 principalmente depende da forma e da configuração assim como a função do produto acabado.

Após um assim formado material de camada de fibra 15 compreendido de mantas de fibra 19 ter sido colocada dentro do molde 17 uma chapa de reforço 13 é colocada no topo da pilha de mantas de fibra 19 (ver figura 4).

Após a chapa de reforço 13 ter sido colocada no topo da primeira camada de material de fibra 15, outra camada de material de fibra 15, aqui compreendendo um número de mantas de fibra 19, é colocada no topo da chapa de reforço 13, como mostrado na figura 5.

Pilhas de camadas alternadas de camadas de material de fibra

15 e de chapas de reforço 13 podem ser continuadas até que a espessura total desejada seja alcançada. O número de mantas de fibra 19 empilhadas em uma camada de material de fibra 15 é essencialmente ilimitado e não tem nenhum efeito sobre o efeito de prevenção de rugas da chapa de reforço 13.

Apesar de não mostrado nas figuras 3 a 5, uma ou mais chapas de reforço 13 adicionais podem estar presentes sob a pilha mais inferior de mantas de fibra 19 que constituem a camada de material de fibra 15 mais inferior. Neste caso, a chapa de reforço 13 seria a primeira camada colocada 25 dentro do molde 17, em que as tiras de reforço de preferência faceiam para dentro das camadas empilhadas. Neste caso, a superfície externa do produto laminado é então composta na camada de base de chapa de reforço de modo a ter uma superfície externa substancialmente uniforme. A camada mais externa da pilha total que consiste em pilhas de camadas de material 30 de fibra 15 alternando com chapas de reforço 13 pode também ser pelo menos uma chapa de reforço 13. Aqui também, as tiras de reforço de preferência faceiam para dentro das camadas empilhadas de modo a formar uma superfície externa substancialmente uniforme na camada de base de chapa de reforço 13.

Após a deposição das camadas de material de fibra 15 e das chapas de reforço 13 em um estado não impregnado ou seco (como mostrado na figura 5), o molde 17 é fechado e um vácuo é aplicado no molde 17 (não mostrado nas figuras). Então, um material termoplástico ou termoestável tal como, por exemplo, uma resina poliéster, uma resina epóxi, ou uma resina de aramid, é infuso dentro do molde 17 evacuado. A resina permeia através das camadas de material de fibra 15 e das chapas de reforço 13, por meio disto molhando ou impregnando as mantas de fibra do material de fibra. Após um certo tempo todas as camadas de material de fibra 15 e também todas as chapas de reforço 13 estão suficientemente molhadas. Na próxima etapa, a resina é endurecida ou curada com ou sem calor externo. Alternativamente, iniciadores de polimerização podem ser utilizados para iniciar ou acelerar o processo de endurecimento ou cura. Após a cura da resina, o molde 17 é desmontado.

Durante o processo de cura as chapas de reforço 13 impedem que as camadas de material de fibra 15 formem rugas, isto é, dobrarem em uma direção substancialmente perpendicular à extensão das fibras nas man20 tas de fibra 19. A razão é que a chapa de reforço 13 tem uma rigidez mais alta do que a camada de material de fibra 15, de modo que estas não dobrem sobre si mesmas. Como a chapa de reforço 13 está provida com tiras de reforço 25 que estendem substancialmente em uma direção, a chapa de reforço 13 tem uma maior rigidez na direção de reforço do que na direção 25 perpendicular a esta. Portanto, as tiras de reforço 25 da chapa de reforço 13 estão de preferência colocadas substancialmente perpendiculares à extensão de fibra na camada de material de fibra subjacente.

Como o laminado compreende chapas de reforço 13 dispostas dentro da pilha das camadas de material de fibra 15, não existe nenhum ou somente um espaço mínimo disponível para a formação de rugas entre o molde 17 e a primeira chapa de reforço 13 ou entre duas chapas de reforço

13. Mais ainda, mesmo se pequenas rugas ocorressem em uma camada reforçada com fibra 15 sanduichada entre o molde 17 e uma chapa de reforço 13 ou entre duas chapas de reforço 13 tais rugas seriam confinadas a esta pilha específica de mantas de fibra em uma camada de material de fibra 15 pela chapa de reforço 13. Especialmente, a propagação de rugas ou do5 bras através do laminado total seria impedida pelas uma ou mais chapas de reforço 13 e os defeitos no produto acabado podem ser minimizados. Com isto, a qualidade do produto pode ser aperfeiçoada pela utilização das chapas de reforço da invenção em um laminado reforçado com fibra ou no método da presente invenção.

A figura 6 mostra esquematicamente, em uma vista em perspec

tiva, uma parte de uma chapa de reforço 13 de acordo com a presente invenção. A chapa de reforço 13 geralmente está compreendida de uma camada de base substancialmente plana 23, de preferência em forma de chapa, a qual é feita de um material de fibra. A chapa de reforço 13 pode, similar 15 às camadas de material de fibra 15, ser consistida em uma ou mais camadas de material de fibra colocadas uma no topo da outra (não mostrado na figura). No topo da camada de base de material de fibra 23, uma ou mais tiras de reforço 25, aqui na forma de assim denominadas hastes finas, estão providas. As tiras de reforço 25 de cada uma das chapas de reforço esten20 dem em uma direção substancialmente paralela 21 e estão espaçadas em uma direção perpendicular 22. Isto causa uma maior rigidez da chapa de reforço 13 inteira, especialmente na direção das tiras de reforço 25, a qual é a direção de reforço 21, do que na direção perpendicular 22 na figura 6. Portanto, a chapa de reforço 13 é favoravelmente rígida na direção de reforço 25 21 e flexível na direção 22. Isto significa que o material é fácil de enrolar dentro de um molde devido à flexibilidade enquanto impedindo suficientemente as rugas na(s) camada(s) de material de fibra 15 adjacente(s) à chapa de reforço 13.

Como está mostrado na figura 6, a camada de base 23 feita de material de fibra está pelo menos parcialmente presa na uma ou mais tiras de reforço 25, aqui na forma de hastes finas, em diversos pontos de fixação 26. Nesta modalidade, as hastes finas estão cerzidas ou costuradas no material de fibra da camada de base nos pontos de fixação 26 utilizando uma fibra ou fio de costura adequado. Dependente do material da camada de material de fibra, fibras de vidro, carbono ou aramid flexíveis poderiam ser utilizadas como as fibras ou fios de costura.

5 Deste modo, a camada de base 23 é reforçada com as tiras de

reforço 25 de modo que a rigidez desejada da chapa de reforço pode adequadamente ser provida na direção de reforço 21. As tiras de reforço 25 como utilizadas nesta modalidade são feitas de fibras de vidro pultrudada devido à similaridade dos materiais utilizados. Neste caso, o material de fibra da 10 camada de base 23, as tiras de reforço 25 e o material de costura 26 são feitos de materiais de fibra de vidro em diferentes formas. Isto é preferido porque após a resina ter curado, a similaridade dos materiais utilizados efetivamente impede os efeitos de delaminação no produto curado.

Na modalidade mostrada na figura 7, a chapa de reforço está provida com tiras de reforço curvas 25 sobre a superfície da camada de base de chapa de reforço 23. Neste caso, a chapa de reforço pode ter diferentes capacidades de reforço em uma parte da chapa do que nas outras partes da chapa. Como está mostrado na figura 7, as tiras de reforço 25 estão espaçadas mais largamente no meio da chapa de reforço do que em partes mostradas no lado esquerdo e direito. Isto significa que o efeito de reforço é aperfeiçoado no meio desta chapa de reforço, enquanto que esta é mais flexível no seu lado externo. Tal padrão de tiras de reforço 25 sobre uma camada de base de uma chapa de reforço pode ser adequadamente utilizado em laminados que têm uma forma curva ou dobrada como uma lâmina de uma turbina de vento.

Apesar da presente invenção ter sido descrita na forma de modalidades preferidas e suas variações, será compreendido que numerosas modificações e variações adicionais poderiam ser feitas a esta sem afastar do escopo da invenção. Por exemplo, ao invés de costurar as tiras de refor30 ço na camada de material de fibra um adesivo frio ou de fusão a quente, uma resina, ou um grampo poderia ser utilizado para prender as tiras da camada de base em pontos de fixação distintos. Além disso, se a rigidez das tiras de reforço feitas de fibras de vidro fossem adequadamente ajustadas para a aplicação do laminado, materiais adequados tais como madeira, metal, fibras de carbono ou de aramid, resinas curadas ou um composto destes materiais poderia ser utilizado em modalidades alternativas da invenção.

Para o bem da clareza, deve ser compreendido que a utilização de "um" ou "uma" através de todo este pedido não exclui uma pluralidade, e "compreendendo" não exclui outras etapas ou elementos. Um "meio" ou "camada" pode compreender um número de meios ou de camadas, a menos de outro modo declarado.

Claims

1. Chapa de reforço para utilização em um laminado reforçado com fibra, em que a chapa de reforço compreende tiras de reforço (25) sendo conectadas ou unidas a uma superfície de uma camada de base de chapa de reforço (23) feita de material de fibra.

2. Chapa de reforço de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos uma das tiras de reforço (25) está aderida na camada de base de chapa de reforço (23).

3. Chapa de reforço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que pelo menos uma das tiras de reforço (25) está conectada na camada de base de chapa de reforço (23) em um padrão como tira.

4. Chapa de reforço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que pelo menos uma das tiras de reforço (25) está conectada na camada de base de chapa de reforço (23) em pontos de fixação únicos (26).

5. Chapa de reforço de acordo com a reivindicação 4, em que pelo menos um dos pontos de fixação é um ponto de fixação de adesivo, um ponto de fixação de resina, ou um ponto de grampo.

6. Chapa de reforço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que pelo menos uma das tiras de reforço (25) está alinhavada e/ou costurada na camada de base de chapa de reforço (23).

7. Chapa de reforço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que pelo menos uma tira de reforço (25) está conectada de modo que a tira de reforço (25) é móvel em sua direção longitudinal.

8. Chapa de reforço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que pelo menos uma das tiras de reforço (25) é guiada através de um elemento de guia provido sobre a camada de base de chapa de reforço (23).

9. Chapa de reforço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, em que as tiras de reforço (25) são finas hastes e são, de preferência, compostas de um material essencialmente rígido.

10. Chapa de reforço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, em que o material das tiras de reforço (25) compreende madeira e/ou um metal e/ou fibras de vidro e/ou uma resina.

11. Laminado reforçado com fibra composto de uma pilha de camadas de camadas alternadas de material de fibra (15) e de chapas de reforço (13) como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

12. Lâmina de turbina de vento que compreende uma chapa de reforço como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10 e, de preferência um laminado reforçado com fibra de acordo com a reivindicação 11.

13. Método para fabricar um laminado reforçado com fibra dispondo uma chapa de reforço (13) por sobre uma camada de material de fibra (15), em que a chapa de reforço (13) compreende tiras de reforço (25) sendo conectadas a uma superfície de uma camada de base de chapa de reforço (23) feita de material de fibra.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende a utilização de pelo menos duas chapas de reforço (13) no laminado, em que a direção de reforço (21) de uma primeira chapa de reforço (13) está disposta em uma direção substancialmente transversal, de preferência em um ângulo de 60° a 120°, ou mais de preferência em um ângulo de 90° à direção de reforço (21) de uma segunda chapa de reforço (13).

15. Método de acordo com a reivindicação 13 ou 14, que compreende as etapas de: a) construir uma camada de material de fibra (15) do laminado empilhando uma ou mais chapas de material de fibra (19) dentro de um molde, b) dispor uma chapa de reforço (13) previamente fabricada no topo da camada de material de fibra (15), e c) opcionalmente repetir as etapas a) e/ou b) para obter uma espessura combinada desejada do laminado.