BR102015010317A2

BR102015010317A2 - Part production component of fiber composite based on aluminum and polyurethane

Info

Publication number: BR102015010317A2
Application number: BR102015010317-4A
Authority: BR
Inventors: Stapperfenne Uwe; Reemers Sandra; Hallack Markus
Original assignee: Evonik Industries Ag
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2017-07-11
Also published as: EP2946923A1; CA2890481A1; US9902096B2; US20150321393A1; CN105082707A; JP2015212086A; KR20150126998A; MX2015005502A; DE102014208423A1

Abstract

resumo "produção de parte componente de compósito de fibra com base em alumïnio e poliuretano" a invenção possui como seu objetivo desenvolver um método pelo qual partes componentes de compósito de fibra são produzidas a partir de alumínio e poliuretano em prática industrial e de uma forma comercialmente viável. é um conceito fundamental do método de acordo com a presente invenção o uso de uma composição de poliuretano que é especial pelo fato de que ela se adapta ao processo de fabricação, pelo fato de que ela é capaz de passar por uma primeira reação de reticulação para convertê-la em um polímero termoplástico e posteriormente uma segunda reação de reticulação para reticular totalmente o polímero termoplástico em um material termorrígido. de acordo com a presente invenção, a reticulação total no polímero termorrígido só é realizada após uma etapa de formação que confere formato e, portanto, a resistência elevada final da parte de componente só é obtida após a parte componente já ter assumido seu formato em operação final. a invenção é notável por harmonizar intimamente a escolha de substâncias químicas com as etapas de processamento mecânico para, dessa forma, explorar sinergias no processamento de plásticos e de alumínio.

Description

PRODUÇÃO DE PARTE COMPONENTE DE COMPÔSITO DE FIBRA COM BASE

EM ALUMÍNIO E POLIURETANO

[001] A invenção está relacionada à produção de uma parte componente de compósito de fibra com base em alumínio e poliuretano.

[002] Parte componente de compósito de fibra se refere a uma parte componente que é uma parte componente de uma máquina, de um veículo terrestre, aéreo, espacial ou aquático, de um aparelho, de uma instalação ou de um instrumento e que é construída de materiais diferentes, indissoluvelmente interconectados, sujeitos à condição de que pelo menos um material tome a forma de fibras e pelo menos um material tome a forma de uma matriz que circunda as referidas fibras. O formato dessa parte componente de compósito de fibra é substancialmente o formato que é determinado por seu uso desejado. Como resultado, a parte componente de compósito de fibra está praticamente pronta para instalação/uso e, com exceção de acabamentos secundários menores, não requer alterações significativas adicionais no formato antes da instalação/uso.

[003] A presente parte componente de compósito de fibra compreende um material de alumínio, poliuretano, bem como o material da fibra.

[004] O termo "material de alumínio" deve ser subentendido como se referindo a um grupo de ligas cujo teor de massa de alumínio é maior que aquele de qualquer outro elemento presente. Além do alumínio, materiais de alumínio geralmente contêm pelo menos um dos seguintes metais de formação de ligas: magnésio, manganês, silício, zinco, chumbo, cobre ou titânio. O ferro, em contraste, só está presente como uma impureza indesejada. 0 material de alumínio pode assumir a forma de uma liga forjada ou de uma liga moldada.

[005] Poliuretano deve ser entendido como referência a um grupo de polímeros que são obtidos por reação de diisocianatos com polióis. Poliuretano é frequentemente abreviado como PU ou PUR.

[006] Comparada com partes componentes produzidas por materiais homogêneos, a produção de partes componentes de compósito de fibra possui uma característica especial: isso é que, enquanto um material homogêneo já existe geralmente antes da parte componente ser produzida, um material de compósito de fibra só é formado no curso da real parte componente de compósito de fibra que está sendo produzida. Portanto, a produção de uma parte componente de compósito de fibra está sempre diretamente vinculada à produção do material de compósito de fibra relacionado.

[007] Similarmente, a elaboração e construção do material de compósito de fibra devem sempre considerar a última carga na parte componente de compósito de fibra que consiste no referido material de compósito de fibra a fim de que as cargas sejam direcionadas como desejado por meio da matriz para as fibras e transmitidas por elas.

[008] A ciência de materiais da fabricação de partes componentes de compósito de fibra é consequentemente bem mais complicada do que a ciência de materiais da produção de partes componentes a partir de materiais homogêneos.

[009] Isso é particularmente verdadeiro quando uma parte componente de compósito de fibra deve ser construída a partir de materiais bem diferentes, por exemplo, quando fibra de carbono, que é inorgânica, deve ser embutida em uma matriz de polímero do tipo orgânico e a última deve ser adicionalmente circundada com camadas externas metálicas.

[010] Uma parte componente de compósito de fibra desse tipo promete combinar as vantagens dos materiais individuais particulares para obter, no geral, uma parte componente de resistência mecânica muito elevada, bom isolamento térmico, amortecimento de vibração e resistência à corrosão, acoplados a um peso muito baixo.

[011] A produção de uma parte componente desse tipo é um desafio técnico supremo, na medida em que as características específicas de química orgânica e inorgânica, de processamento de metais e em relação às condições em operação esperadas para a parte componente devem ser combinadas.

[012] Deve-se ressaltar particularmente que a fabricação industrial de polímeros difere acentuadamente da produção e processamento de metais, especialmente com relação à organização do fluxo de trabalho. A prática industrial do método desenvolvido para a produção de uma parte componente de compósito de fibra com base em alumínio e poliuretano consequentemente só pode ser bem sucedida se o referido método puder ser integrado tanto no fluxo de trabalho de uma operação de indústria química quanto no fluxo de trabalho de uma operação de processamento de metal.

[013] Será observado que diversos exemplos de partes componentes de compósito de fibra organometálica já são encontrados na técnica estabelecida: [014] DE10158491A1, por exemplo, revela um laminado de metal-poliuretano construído de duas camadas de chapas eletrogalvanizadas de aço que estão dispostas em um dos lados de uma camada de poliuretano que pode incorporar agentes de enchimento e de reforço. 0 poliuretano é curado entre as chapas de aço para formar uma parte componente de compósito em formato de placa que possui resistência mecânica elevada. Esse método de produção é desvantajoso, na medida em que ele sempre leva a um laminado plano, cuja utilidade é limitada por sua planeza. Na verdade, um teste de arrancamento é descrito na forma de um teste de dobramento, no qual o laminado é dobrado por 90° e de volta novamente. No entanto, é necessária uma aplicação elevada de força para essa operação de formação, na medida em que nesse estágio o poliuretano já está termorrigido e, portanto, a parte componente de compósito já atingiu sua resistência total. Quanto a se o laminado formado é tem o formato estável e não tenta retornar ao seu formato plano original, DE10158491A1 é omisso. Esse método consequentemente também é desvantajoso, por causa da reação rápida dos componentes de isocianato/poliol para formar o poliuretano, tornando necessário produzir essa parte componente de compósito sob pressão do tempo. Nem é abordada aqui uma parte componente de compósito de fibra, mas um prensado de polímero e metal em chapa. Ligas de alumínio-magnésio são citadas como um material metálico alternativo à chapa aço.

[015] Uma parte componente de compósito de aço-PU similarmente construída é conhecida por DE19914420A1. No entanto, a espessura do aço é imensa, 2 a 20 mm e, portanto, aqui o aço está na forma de uma placa pesada que, diferentemente de uma chapa fina (espessura < 3 mm) , não pode ser colocada em bobinas. Um laminado desse tipo é, portanto, impossível de processar com uma prensa de painel convencional do tipo usada em construção automotiva, por exemplo. É por isso que, ao invés disso, a construção naval ou de pontes é o destino desejado para o laminado. Aqui não há menção de materiais de alumínio.

[016] A estrutura de compósito conhecida de W098/21029A1 é similarmente destinada à construção naval. Ela compreende duas placas externas de aço mutuamente espaçadas em um dos lados de um espaço vazio compactado com um poliuretano elastomérico. 0 elastômero amortece vibrações na estrutura de metal. Novamente, isso não é uma parte componente de compósito de fibra. Além disso, o elastômero não é introduzido no espaço vazio até após a finalização da estrutura de aço. Novamente, materiais de alumínio não são mencionados.

[017] W02009/009207A2 revela um método de produção de uma parte componente de compósito de fibra com base em um metal e um poliuretano termoplástico. Para essa finalidade, uma matéria-prima de poliuretano termoplástico que já contém fibra é derretida e formada por prensagem entre chapas de metal sob aquecimento. Materiais de alumínio são citados como metal. Esse método é vantajoso, na medida em que a parte componente de compósito de fibra pode também assumir um formato não plano e exige poucas etapas de processamento. Esse método é desvantajoso, na medida em que as fibras, na forma de fibra curta, já estão presentes na matéria-prima de poliuretano evitando, dessa forma, alinhamento intencional das fibras na direção da transmissão/distribuição posterior de forças/estresses. 0 que é feito, ao contrário, é uma parte componente de compósito de fibra que compreende fibras aleatoriamente alinhadas.

[018] O painel de prensado apresentado por DE102012106206A1 cobre um espectro distintamente mais amplo de possíveis usos. Ele compreende duas chapas metálicas externas em um dos lados de uma camada central de poliuretano contendo fibras. Esse painel de prensado possui boa formabilidade plástica; até mesmo estampabilidade profunda em partes tridimensionais de chassis. Uma desvantagem aqui é a formulação aquosa da mistura reativa de poliuretano e, portanto, o vapor d'água tem que escapar do laminado durante a operação de processamento. A menos que toda a água seja removida com sucesso, é provável que ocorra corrosão interna das chapas de aço. Além disso, a composição de poliuretano relatada é altamente reativa e, portanto, a modelagem tem que ocorrer dentro de uma janela de processamento apertada. No geral, parece questionável se o método descrito em DE102012106206A1 é capaz de produção de uma parte componente de compósito de aço-PU em uma escala industrial e de uma forma comercialmente viável.

[019] O problema da janela de processamento apertada para misturas altamente reativas de poliuretano foi solucionado em DE102009Q01806A1 por pré-impregnados incipientemente reticulados, embora estáveis ao armazenamento, que são termoplasticamente moldáveis e são termorrígidos totalmente reticulados posteriormente. A vantagem particular desses pré-impregnados - ou seja, tecido trançado ou não ondulado revestido com material de matriz - reside em sua estabilidade no armazenamento. Como resultado, eles são armazenáveis e transportáveis por tempo suficientemente longo no estado termoplástico, incipientemente reticulados. Portanto, enquanto os pré-impregnados são fabricados em uma primeira instalação, sua formação em um artigo moldado e a reticulação total deste na parte componente de compósito de fibra pode ser realizada em outro lugar, em um local remoto. Isso permite novos graus de liberdade na organização de parte componente de compósito de fibra produção e particularmente também a divisão de trabalho baseada na competência através de duas ou mais instalações de produção. No entanto, esses pré-impregnados estáveis ao armazenamento são desvantajosos, na medida em que não são absolutamente úteis para laminação com materiais de alumínio. Mais particularmente, eles não conseguem obter um nível suficiente de união de alumínio-polímero para formar com segurança um laminado obtido a partir deles, como o Exemplo 0 irá aqui demonstrar a seguir.

[020] Consequentemente, nenhum método foi descrito até hoje para a obtenção de partes componentes de compósito de fibra de um material de alumínio e um poliuretano em uma escala industrial e de uma forma comercialmente viável.

[021] É um objetivo da presente invenção criar um método desse tipo.

[022] Esse objetivo é alcançado por um método que compreende as etapas de (a) a (h): (a) fornecimento de duas ou mais chapas de metal, cada uma compreendendo um material de alumínio; (b) fornecimento de pelo menos um tecido têxtil; (c) fornecimento de uma mistura anidra contendo: - um ou mais de um endurecedor que compreende uma uretdiona que possui uma funcionalidade NCO de, no mínimo, dois; - um ou mais de um aglutinante que possui grupos hidroxil para uma funcionalidade OH de três a seis; - e um ou mais de um coaglutinante que possui grupos oxirano; (d) revestimento do tecido têxtil com a mistura; (e) aplicação de energia ao tecido revestido com mistura com a finalidade de realizar uma primeira reação de reticulação para reagir endurecedor, aglutinante e coaglutinante para formar um polímero termoplástico que se adere ao tecido têxtil; (f) prensagem a quente as chapas de metal e o tecido têxtil junto com o polímero termoplástico que adere a eles em um prensado, de tal forma que o polímero termoplástico una as chapas de metal juntas confinando, ao mesmo tempo, o tecido têxtil; (g) formação do prensado em um artigo moldado; (h) tratamento por calor do artigo moldado para obter a parte componente de compósito de fibra, em que o polímero termoplástico passa por uma segunda reação de reticulação para converter em um polímero termorrígido.

[023] Um método de produção de uma parte componente de compósito de fibra desse tipo é o tema dessa invenção.

[024] É um conceito fundamental do método de acordo com a presente invenção o uso de uma composição de poliuretano que é especial pelo fato de que ela se adapta ao processo de fabricação, pelo fato de que ela é capaz de passar por uma primeira reação de reticulação para convertê-la em um polímero termoplástico e posteriormente uma segunda reação de reticulação para reticular totalmente o polímero termoplástico em um material de matriz termorrígido. Esse polímero termoplástico possui a vantagem de ser comparativamente fácil para formar sob aquecimento, enquanto garante, com segurança, aderência às chapas de alumínio. É consequentemente possível formar o laminado plano em um formato tridimensional sem o descolamento da chapa de metal do polímero. De acordo com a presente invenção, a reticulação total no polímero termorrígido só é realizada após a etapa de formação que confere o formato e, portanto, a resistência elevada final da parte componente só é obtida após a parte componente já ter assumido seu formato em operação final. Isso reduz acentuadamente as forças de formação e o risco de delaminação durante a formação.

[025] A invenção é, dessa forma, notável por harmonizar intimamente a escolha de substâncias químicas com as etapas de processamento mecânico para, dessa forma, explorar sinergias no processamento de plásticos e de alumínio.

[026] A chave para o sucesso da presente invenção é a escolha da composição de poliuretano correta para permitir reticulação de duas etapas enquanto, ao mesmo tempo, se atinge alta aderência ao material de alumínio. Uma mistura adequada é apesentada na reivindicação 1 e também particularizada nas reivindicações dependentes.

[027] A mistura citada também possui a vantagem especial de que ela leva a um poliuretano termoplástico estável ao armazenamento, cuja reação adicional não é rápida. É consequentemente possível estocar ou transportar o prensado parcialmente reticulado antes de ele ser formado na etapa seguinte. É, com isso, possível dividir o método de produção entre diferentes instalações e até mesmo tornar possível operar o método além dos limites da empresa. Isso é uma enorme vantagem organizacional.

[028] A mistura citada possui a vantagem de processamento de ser anidra e assim não gerar desperdício de água durante a operação de fabricação. A ausência de água é também benéfica para a última parte componente de compósito de fibra, uma vez que é impossível para ela conter quaisquer resíduos de água que possam causar ferrugem nas chapas de metal a partir do interior e que possam romper a aderência da parte componente.

[029] Em vez de água, a invenção permite que a mistura reativa seja usada em forma pulverulenta seca ou em forma líquida, em outras palavras, dissolvida em um ou mais de um solvente orgânico.

[030] Quando a mistura é usada como uma mistura pulverulenta seca, a etapa de revestimento do tecido têxtil com a mistura simplesmente toma a forma de borrifo da mistura sobre o tecido. Fusão e reticulação incipiente são efetuadas por meio da entrada de energia, por exemplo, na forma de radiação com calor ou radiação com IR.

[031] A água pulverulenta é consequentemente particularmente favorável ao ambiente em que não há solventes que tenham que ser removidos.

[032] Quando a mistura é usada em forma líquida, como uma solução em um ou mais de um solvente orgânico, a etapa de revestimento do tecido têxtil toma a forma de impregnação do mesmo com a solução. Isso tem a vantagem sobre o borrifo da mistura sobre o tecido, pois a mistura reativa irá, dessa forma, penetrar também profundamente no tecido têxtil, com isso melhorando a aderência da mistura ao têxtil durante a fabricação e posteriormente a aderência da união fibra-matriz no compósito. Uma mistura liquida é consequentemente preferida à versão pulverulenta.

[033] Os solventes usados são preferivelmente ésteres ou cetonas como, por exemplo, metil isobutil cetona ou acetato de isopropila, na medida em que esses são bons solventes para os endurecedores, aglutinantes e coaglutinantes relevantes. Dois ou mais solventes também podem ser misturados.

[034] O número de solventes usados não deve ser maior que o necessário para efetuar dissolução completa dos componentes e obter boa impregnação do têxtil. A experiência prática demonstrou que cerca de 35-50% por peso de solvente, com base no peso total da mistura, é suficiente.

[035] Os solventes citados são facilmente removíveis novamente do tecido têxtil após impregnação por evaporação. Tudo que é necessário para isso são temperaturas baixas, comparada com a água, por causa da volatilidade elevada desses solventes. Além disso, esses solventes fornecem teores de solvente residual desprezíveis após secagem. A água não pode obter isso em temperaturas comparáveis por causa de sua entalpia de vaporização elevada e, portanto, pode dar origem não apenas a fenômenos de corrosão, mas potencialmente também à desaderência parcial após a cura térmica, por meio de evaporação de água residual entre as chapas de metal.

[036] A temperatura de evaporação baixa desses solventes gera a vantagem técnica de que a evaporação do solvente, a obtenção de baixos teores de solvente residual e a aplicação de energia à mistura com a finalidade de realizar a primeira reação de reticulação podem, todos, ser realizados em uma operação por aquecimento em uma temperatura de 80°C a 160°C. Isso economiza tempo e energia.

[037] Essa operação combinada é preferivelmente realizada em uma temperatura de 120°C a 160°C, enquanto a faixa de temperatura de 140°C a 160°C é particularmente preferível. O tempo de aquecimento está preferivelmente na faixa de 10 minutos a 30 minutos.

[038] Por contraste, o aquecimento envolvido no curso de prensagem a quente das chapas de metal e do tecido têxtil junto com o polímero termoplástico aderente a eles no prensado é em uma temperatura de 80°C a 180°C, enquanto a faixa de temperatura de 100°C a 170°C é preferível e aquela de 120°C a 160°C é particularmente preferível. A duração para esse aquecimento está na faixa de 3 minutos a 20 minutos.

[039] A etapa de formação do prensado no artigo moldado é realizada em uma temperatura de 20 °C a 160°C, preferivelmente em uma temperatura de 20°C a 100°C.

[040] Desde que o poliuretano ainda esteja no estado termoplástico, as temperaturas de processamento discutidas acima ainda são comparativamente moderadas. A reticulação total no termorrígido, então, exige temperaturas maiores.

[041] Ou seja, o tratamento por calor do artigo moldado com a finalidade de realizar a segunda reação de reticulação ocorre em uma temperatura de 170°C a 210°C, preferivelmente de 180° a 200°C. Mais particularmente, a segunda reticulação deve ocorrer em uma temperatura que não é menor do que 20°C maior do que a temperatura na qual a primeira reação de reticulação é realizada. 0 intervalo de temperatura serve para evitar que o poliuretano já se torne totalmente reticulado no primeiro tratamento térmico. O segundo tratamento térmico é realizado por um período de, em particular, 20 minutos a 60 minutos.

[042] Uma modalidade particularmente preferida da invenção utiliza chapas que compreendem uma liga de alumínio tratável termicamente. A idéia subjacente é que a etapa de reticulação total do poliuretano no termorrígido efetue simultaneamente um tratamento por calor do material de alumínio a fim de aumentar sua resistência sustentada e absorção de energia.

[043] Materiais de alumínio tratáveis termicamente são descritos em DIN 1747 Parte 1. É dada preferência à utilização de chapas que compreendem uma das seguintes ligas forjadas de alumínio tratáveis termicamente: AlMgSil, AlCuMgPb, AlCuMgl, AlCuMg2, AlZn4.5Mgl, AlZnMgCul.5.

[044] As chapas de alumínio usadas podem ter um revestimento resistente à corrosão natural ou técnico. Possibilidades incluem, em particular, uma anodização ou uma aplicação prévia de um acabamento químico adequado, por exemplo, um acabamento químico à base de poliuretano.

[045] Como mencionado, é a química de poliuretano usada que é determinantemente responsável pelo sucesso da invenção, Δ composição exata da mistura que, por meio de reticulação de duas etapas, dá origem primeiro a um polímero termoplástico da classe dos poliuretanos e posteriormente a um polímero termorrígido da classe dos poliuretanos, será agora mais particularmente descrita.

[046] A mistura é constituída por três componentes básicos, a saber, um endurecedor, um aglutinante e um coaglutinante. Os componentes individuais podem, por sua vez, ser misturas de duas ou mais substâncias, de modo que a mistura também possa compreender dois ou mais endurecedores, aglutinantes ou coaglutinantes. A mistura pode adicionalmente conter componentes adicionais, por exemplo, auxiliares de processamento, materiais com substância adicionada como, por exemplo, desaeradores, antiespumantes, assistentes de fluxo, agentes umidificantes e assistentes de nivelamento. Aditivos e agentes de adição adicionais conhecidos, mas também pigmentos ou retardadores de chamas, podem ser usados como necessário.

[047] Os endurecedores usados são uretdionas que possuem uma funcionalidade NCO de, no mínimo, dois. Deve ser subentendido que "funcionalidade", no contexto de uretdionas, significa o número de grupos isocianato livres capazes de reação química após abertura do anel. É necessária uma funcionalidade de 2 para criar uma rede com trama muito fechada após a reação com os polióis empregados que possuem uma funcionalidade acima de 3, caso contrário é obtida uma matriz insuficientemente reticulada, desprovida das resistências mecânicas aqui necessárias.

[048] Uretdionas são obtidas por polimerização de isocianatos. Poliisocianatos que compreendem grupos uretdiona são bem conhecidos, sendo descritos em US 4.476.054, US 4.912.210, US 4.929.724 e EP 417 603, por exemplo. Uma visão geral abrangente de métodos industrialmente relevantes para dimerização de isocianatos em uretdionas é encontrada em J. Prakt. Chem. 336 (1994), 185-200. A conversão de isocianatos em uretdionas é geralmente realizada na presença de catalisadores de dimerização solúveis como, por exemplo, dialquilaminopiridinas, trialquil fosfinas, fosforamidas ou imidazóis. A reação, opcionalmente realizada em solventes, mas preferivelmente na ausência de solventes, é interrompida - por adição de venenos catalisadores - após um grau desejado de conversão ser obtido. 0 excesso de monômero de isocianato é subsequentemente retirado por separação por evaporação de via curta. Quando o catalisador é suficientemente volátil, o catalisador pode ser removido da mistura de reação no curso da remoção de monômero. A adição de venenos catalisadores pode ser omitida nesse caso. Em principio, uma ampla gama de isocianatos é útil para a preparação de poliisocianatos que compreendem grupos uretdiona.

[049] Os di- e poliisocianatos usados de acordo com a presente invenção para preparação das uretdionas podem consistir em quaisquer alifáticos, cicloalifáticos, e/ou di- e/ou poliisocianatos cicloalifáticos desejados.

[050] Di- ou poliisocianatos alifáticos úteis possuem vantajosamente de 3 a 16 átomos de carbono, preferivelmente de 4 a 12 átomos de carbono, na porção alquileno linear ou ramificada, enquanto diisocianatos cicloalifáticos ou cicloalifáticos úteis vantajosamente possuem de 4 a 18 átomos de carbono, preferivelmente de 6 a 15 átomos de carbono, na porção cicloalquileno. O termo "diisocianato cicloalifático" é subentendido na técnica como se referindo aos grupos NCO anexados tanto ciclicamente quanto alifaticamente, como é o caso com diisocianato de isoforona, por exemplo. Por contraste, diisocianatos cicloalifáticos são diisocianatos nos quais ambos os grupos NCO estão anexados diretamente ao anel cicloalifático, por exemplo, H12MDI. Exemplos são diisocianato de ciclo-hexano, diisocianato de metilciclo-hexano, diisocianato de etilciclo-hexano, diisocianato de propilciclo-hexano, diisocianato de metildietilciclo-hexano, diisocianato de propano, diisocianato de butano, diisocianato de pentano, diisocianato de hexano, diisocianato de heptano, diisocianato de octano, diisocianato de nonano, triisocianato de nonano, por exemplo, diisocianato de 4-isocianatometil-1,8-octano (TIN) , di- e triisocianato de decano, di- e triisocianato de undecano, di- e triisocianatos de dodecano.

[051] Da mesma forma, são adequados 1,3-diisocianato de 4-metilciclo-hexano, diisocianato de 2-butil-2-etilpentametileno, isocianato de 3(4)-isocianatometil-l-metilciclo-hexila, isocianato de 2-isocianatopropilciclo-hexila, diisocianato de 2,4'-metilenobis(ciclohexil), 1,4-diisocianato-4-metilpentano.

[052] É dada preferência aos di- e poliisocianatos de quaisquer di- e/ou poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos e/ou cicloalifáticos desejados. A invenção usa diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianatodiciclohexilmetano (Hi2MDI), diisocianato de 2-metilpentano (MPDI), diisocianato de 2,2,4-trimetilhexametileno/diisocianato de 2,4,4-trimetilhexametileno (TMDI), diisocianato de norbornano (NBDI). Preferência muito particular é dada à utilização de IPDI, HDI, TMDI e/ou H12MDI. Preferência muito particular é dada à utilização da uretdiona de IPDI e/ou HDI. Misturas de quaisquer uretdionas desejadas também podem ser usadas como endurecedor.

[053] Di- e poliisocianatos internamente bloqueados (uretdionas) são preferivelmente usados como endurecedor. As uretdionas usadas são livres de agentes de bloqueio externos, pois são internamente bloqueadas por meio de uma dimerização por meio de estruturas de uretdiona que, em temperatura elevada, são clivadas de volta nas estruturas de isocianato originalmente presentes e, dessa forma, iniciam a reticulação com o aglutinante. Endurecedores livres de agentes de bloqueio são uma necessidade fundamental para o uso desejado aqui previsto, pois reagem sem destacamento de agentes de bloqueio voláteis externos. Endurecedores que contêm agentes de bloqueio destacam o agente de bloqueio volátil durante a reticulação térmica. O resultado é um aumento de volume pelo agente de bloqueio entre as chapas de metal do prensado e a delaminaçâo consequente entre pré-impregnado e metal.

[054 ] Aglutinantes que contêm hidroxil úteis incluem, em principio, qualquer um dos polióis tipicamente usados em química de PU, desde que sua funcionalidade OH seja entre três e seis. 0 termo "funcionalidade", no contexto de compostos de poliol, se refere ao número de grupos OH reativos que possuem na molécula. O uso desejado exige o uso de compostos de poliol que possuem uma funcionalidade OH de 3 a 6, pois a reação com os grupos isocianato das uretdionas visa construir uma rede tridimensional densa de polímero.

[055] Exemplos de polióis úteis incluem: [056] Será observado que misturas desses polióis também podem ser usadas.

[057] Aglutinantes úteis ainda incluem polióis que contêm grupos funcionais adicionais. Os poliésteres que contêm hidroxil lineares ou ramificados, policarbonatos, policaprolactonas, poliéteres, politioéteres, poliesteramidas, poliuretanos ou poliacetais familiares são aqui citados. Seu peso molecular numérico médio está preferivelmente na faixa de 134 a 3.500. É dada preferência aos poliésteres que contêm hidroxil lineares - poliéster polióis - ou misturas destes. Eles são preparados, por exemplo, por reação de dióis com quantidades subestequiométricas de ácidos dicarboxilicos, que correspondem aos anidridos dicarboxilicos, que correspondem aos ésteres dicarboxilicos de álcoois inferiores, lactonas ou ácidos hidroxicarboxilicos.

[058] Dióis úteis para preparação de poliéster polióis Γ são : etileno glicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, dietileno glicol, dipropileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol, 1,2-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,3- butiletilpropanodiol, 1,3-metilpropanodiol, 1,5- pentanodiol, bis(1,4-hidroximetil) ciclo-hexano {ciclo-hexanodimetanol), glicerol, hexanodiol, neopentilglicol, trimetiloletano, trimetilolpropano, pentaeritritol, bisfenol A, bisfenol B, bisfenol C, bisfenol F, norbornileno glicol, 1,4-benzildimetanol, 1,4- benzildietanol, 2,4-dimetil-2-etil-l,3-hexanodiol, 1,4- butileno glicol, 2,3-butileno glicol, di-β- hidroxietilbutanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,8-octanodiol, decanodiol, dodecanodiol, neopentilglicol, ciclo-hexanodiol, 3(4),8(9)- bis(hidroximetil)triciclo[5.2.1.02,6]decano (dicidol), 2,2-bis(4-hidroxiciclohexil)propano, 2,2-bis[4-(β-hidroxietoxi} fenil]propano, 2-metil-l,3-propanodiol, 2-metilpentano-l,5-diol, 2,2,4(2, 4,4)-trimetil-1,6-hexanodiol, 1,2,6-hexanotriol, 1,2,4—butanotriol, tris(β—hidroxietil) isocianurato, manitol, sorbitol, polipropileno glicóis, polibutileno glicóis, xilileno glicol ou neopentilglicol hidroxipivalato, 2-metilpropanodiol, 2,2- dimetilpropanodiol, dietileno glicol, 1,12-dodecanodiol, 1,4-ciclo-hexanodimetanol, 1,2-ciclo-hexanodiol e 1,4-ciclo-hexanodiol.

[059] Os ácidos dicarboxilicos ou derivados úteis para preparação de poliéster polióis podem ser de natureza aü-fáitica, cicloalifática, aromática e/ou heteroaromática e podem opcionalmente ser substituídos, por exemplo, por átomos de halogênio, e/ou serem insaturados.

[060] Os ácidos dicarboxilicos ou derivados preferidos incluem ácido succinico, ácido adipico, ácido subérico, ácido azeláico, ácido sebácico, ácido 2,2,4(2,4,4)-trimetiladípico, ácido ftálico, anidrido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, dimetil tereftalato, ácido tetra-hidroftálico, ácido maléico, anidrido maléico e ácidos graxos diméricos.

[061] Poliéster polióis úteis ainda incluem poliéster polióis que podem ser obtidos em uma forma conhecida, por meio de abertura do anel, de lactonas, por exemplo, ε-caprolactona, e dióis simples como moléculas iniciadoras.

[062] Quaisquer misturas desejadas podem ser usadas dos dióis e ácidos dicarboxílicos/derivados usados para a preparação de poliéster polióis.

[063] Preferência particular para uso como aglutinantes é dada aos poliésteres cujo número de OH é entre 25 e 400, cujo número de ácido é no máximo 2 mg de KOH/g e cuja massa molar é entre 1.000 e 4.000 g/mol. 0 número de OH é determinado similarmente a DIN 53 240-2, o número de ácido é determinado similarmente a DIN EN ISO 2114. A massa molar é computada a partir dos grupos terminais hidroxil e carboxil. São especialmente dois ou mais desses poliésteres que são usados como aglutinante.

[064] Se destacam como aglutinantes poliésteres que possuem aderência particularmente boa a um metal ("Organic Coatings: Science and Technology", Z.W. Wicks, Jr.F. Jones, S.P. Pappas, Wiley-Interscience, Nova York 1999, capitulo 24.2.1.2, página 459). Poliésteres que possuem os valores característicos mencionados ainda tornam possível a obtenção do nível de flexibilidade necessário para o uso desejado e das etapas de processamento. Essas propriedades dos referidos poliésteres também se beneficiam de revestimento em bonina e revestimento em caldeira, veja "Ullmann's Enciclopédia of Industrial Chemistry", Vol. A 18, páginas 526-528, VCH Verlag, 1991.

[065] Preferência muito particular para uso como aglutinantes é dada às policaprolactonas cujo número de OH é entre 540 e 25, cujo número de ácido é entre 0,5 e 1 mg de KOH/g e cuja massa molar é entre 240 e 10.000 g/mol. Policaprolactonas úteis incluem Capa 3022, Capa 3031, Capa 3041, Capa 3050, Capa 3091, Capa 3201, Capa 3301, Capa 4101, Capa 4801 Capa 6100, Capa 6200, Capa 6250, todas de Perstorp na Suécia. Será observado que misturas de policaprolactonas, poliésteres e polióis também podem ser usadas.

[066] 0 coaglutinante usado é um composto que contém um grupo oxirano.

[067] Quaisquer resinas epóxi são úteis em princípio como coaglutinante. Resinas epóxi incluem, por exemplo, poliepoxidas baseadas em diglicidil éter de bisfenol A, diglicidil éter de bisfenol F ou tipos cicloalifáticos.

[068] Resinas epóxi usadas como coaglutinante são preferivelmente selecionadas do grupo que compreende resinas epóxi baseadas em diglicidil éter de bisfenol A, resinas epóxi baseadas em diglicidil éter de bisfenol F e tipos cicloalifáticos, por exemplo, 3,4-epoxiciclohexilepoxietano ou 3,4-epoxiciclohexilmetil-3,4-epoxiciclo-hexanocarboxilato, preferência particular sendo dada às resinas epóxi baseadas em bisfenol A e às resinas epóxi baseadas em bisfenol F.

[069] Misturas de resinas epóxi também são úteis como coaglutinante na presente invenção.

[070] O peso equivalente em epóxi (EEW) do coaglutinante deve estar entre 182 e 940 g/eq (determinado de acordo com ASTM D 1652) . Levando em conta os pesos equivalentes em epóxi mencionados é fornecida não apenas um aumento na aderência ao metal da matriz, mas também reticulação adicional sem que as propriedades de formação sejam afetadas de forma adversa. O uso de compostos de epóxi que possuem um EEW acima de 940 g/eq levará não apenas a uma viscosidade da matriz muito elevada para ser processada, mas também à fragilização excessiva da matriz, o que significa que os estresses mecânicos não são mais suportáveis com segurança.

[071] Composições de poliuretano reativas convencionais incluem catalisadores para acelerar a reação de reticulação. Mais isso é precisamente o que não se quer nessa invenção, na medida em que o prensado deve ser estável no armazenamento e idealmente reticulável sem aplicação externa de calor. É por isso que a mistura é preferivelmente livre de substâncias que possuem um efeito catalítico na primeira e/ou segunda reações de reticulação. 0 termo "livre de" deve ser subentendido nesse contexto como significando que nenhum catalisador é intencionalmente misturado à mistura. A presença de uma substância cataliticamente ativa como um constituinte residual não será prejudicial ao conceito da invenção.

[072] Substâncias cataliticamente ativas incluem particularmente sais de amônio quaternário, preferivelmente sais de tetraalquilamônio e/ou sais de fosfônio quaternário com halogênios, hidróxidos, alcóxidos ou ânions orgânicos ou inorgânicos derivados de ácidos como contra-ion.

Exemplos destes são: formato de tetrametilamônio, acetato de tetrametilamônio, propionato de tetrametilamônio, butirato de tetrametilamônio, benzoato de tetrametilamônio, formato de tetraetilamônio, acetato de tetraetilamônio, propionato de tetraetilamônio, butirato de tetraetilamônio, benzoato de tetraetilamônio, formato de tetrapropilamônio, acetato de tetrapropilamônio, propionato de tetrapropilamônio, butirato de tetrapropilamônio, benzoato de tetrapropilamônio, formato de tetrabutilamônio, acetato de tetrabutilamônio, propionato de tetrabutilamônio, butirato de tetrabutilamônio e benzoato de tetrabutilamônio e acetato de tetrabutilfosfônio, formato de tetrabutilfosfônio e acetato de etiltrifenilfosfônio, benzotriazolato de tetrabutilfosfônio, fenóxido de tetrafenilfosfônio e decanoato de tri- hexiltetradecilfosfônio, hidróxido de metiltributilamônio, hidróxido de metiltrietilamônio, hidróxido de tetrametilamônio, hidróxido de tetraetilamônio, hidróxido de tetrapropilamônio, hidróxido de tetrabutilamônio, hidróxido de tetrapentilamônio, tetra-hexilamônio, hidróxido de tetraoctilamônio, hidróxido de tetradecilamônio, hidróxido de tetradecil-tri-hexilamônio, hidróxido de tetraoctadecilamônio, hidróxido de benziltrimetilamônio, hidróxido de benziltrietilamônio, hidróxido de trimetilfenilamônio, hidróxido de trietilmetilamônio, hidróxido de trimetilvinilamônio, metóxido de metiltributilamônio, metóxido de metiltrietilamônio, metóxido de tetrametilamônio, metóxido de tetraetilamônio, metóxido de tetrapropilamônio, metóxido de tetrabutilamônio, metóxido de tetrapentilamônio, metóxido de tetra-hexilamônio, metóxido de tetraoctilamônio, metóxido de tetradecilamônio, metóxido de tetradecil-tri-hexilamônio, metóxido de tetraoctadecilamônio, metóxido de benziltrimetilamônio, metóxido de benziltrietilamônio, metóxido de trimetilfenilamônio, metóxido de trietilmetilamônio, metóxido de trimetilvinilamônio, etóxido de metiltributilamônio, etóxido de metiltrietilamônio, etóxido de tetrametilamônio, etóxido de tetraetilamônio, etóxido de tetrapropilamônio, etóxido de tetrabutilamônio, etóxido de tetrapentilamônio, etóxido de tetra-hexilamônio, metóxido de tetraoctilamônio, etóxido de tetradecilamônio, etóxido de tetradecil-tri-hexilamônio, etóxido de tetraoctadecilamônio, etóxido de benziltrimetilamônio, etóxido de benziltrietilamônio, etóxido de trimetilfenilamônio, etóxido de trietilmetilamônio, etóxido de trimetilvinilamônio, benzilato de metiltributilamônio, benzilato de metiltrietilamônio, benzilato de tetrametilamônio, benzilato de tetraetilamônio, benzilato de tetrapropilamônio, benzilato de tetrabutilamônio, benzilato de tetrapentilamônio, benzilato de tetra-hexilamônio, benzilato de tetraoctilamônio, benzilato de tetradecilamônio, benzilato de tetradecil-tri-hexilamônio, benzilato de tetraoctadecilamônio, benzilato de benziltrimetilamônio, benzilato de benziltrietilamônio, benzilato de trimetilfenilamônio, benzilato de trietilmetilamônio, benzilato de trimetilvinilamônio, fluoreto de tetrametilamônio, fluoreto de tetraetilamônio, fluoreto de tetrabutilamônio, fluoreto de tetraoctilamônio, fluoreto de benziltrimetilamônio, hidróxido de tetrabutilfosfônio, fluoreto de tetrabutilfosfônio, cloreto de tetrabutilamônio, brometo de tetrabutilamônio, iodeto de tetrabutilamônio, cloreto de tetraetilamônio, brometo de tetraetilamônio, iodeto de tetraetilamônio, cloreto de tetrametilamônio, brometo de tetrametilamônio, iodeto de tetrametilamônio, cloreto de benziltrimetilamônio, cloreto de benziltrietilamônio, cloreto de benziltripropilamônio, cloreto de benziltributilamônio, cloreto de metiltributilamônio, cloreto de metiltripropilamônio, cloreto de metiltrietilamônio, cloreto de metiltrifenilamônio, cloreto de feniltrimetilamônio, brometo de benziltrimetilamônio, brometo de benziltrietilamônio, brometo de benziltripropilamônio, brometo de benziltributilamônio, brometo de metiltributilamônio, brometo de metiltripropilamônio, brometo de metiltrietilamônio, brometo de metiltrifenilamônio, brometo de feniltrimetilamônio, iodeto de benziltrimetilamônio, iodeto de benziltrietilamônio, iodeto de benziltripropilamônio, iodeto de benziltributilamônio, iodeto de metiltributilamônio, iodeto de metiltripropilamônio, iodeto de metiltrietilamônio, iodeto de metiltrifenilamônio e iodeto de feniltrimetilamônio, hidróxido de metiltributilamônio, hidróxido de metiltrietilamônio, hidróxido de tetrametilamônio, hidróxido de tetraetilamônio, hidróxido de tetrapropilamônio, hidróxido de tetrabutilamônio, hidróxido de tetrapentilamônio, hidróxido de tetra- hexilamônio, hidróxido de tetraoctilamônio, hidróxido de tetradecilamônio, hidróxido de tetradecil-tri-hexilamônio, hidróxido de tetraoctadecilamônio, hidróxido de benziltrimetilamônio, hidróxido de benziltrietilamônio, hidróxido de trimetilfenilamônio, hidróxido de trietilmetilamônio, hidróxido de trimetilvinilamônio, fluoreto de tetrametilamônio, fluoreto de tetraetilamônio, fluoreto de tetrabutilamônio, fluoreto de tetraoctilamônio e fluoreto de benziltrimetilamônio.

[073] A mistura pode ainda conter materiais auxiliares ou aditivos comuns em química de poliuretano, por exemplo, desaeradores, antiespumantes, agentes de liberação, enchimentos, assistentes de fluxo, corantes e pigmentos orgânicos ou inorgânicos, agentes umidificantes e assistentes de nivelamento.

[074] A mistura compreende os componentes discutidos acima nas seguintes percentagens de peso: endurecedor: 25% a 45% por peso; aglutinante: 10% a 40% por peso; coaglutinante: 1% a 15% por peso; aditivos: 0,05% a 5% por peso; solvente: 35% a 50% por peso;

[075] A soma total resultante é de 100 partes por peso.

[076] 0 tecido têxtil compreende um tecido trançado, um tecido não ondulado, um tecido tricotado ou um tecido não trançado em fibra de carbono, fibra de vidro ou fibra de aramida, como típico para uso em materiais de compósito de fibra. Tecidos trançados de sarja em fibra de carbono são particularmente preferíveis.

[077] Em um refinamento particularmente preferido da invenção, as etapas (a) a (f) do método de produção, ou seja, até e incluindo o estágio do prensado que está sendo obtido, são realizadas como um processo continuo roll-to-roll. 0 termo "roll-to-roll" deve ser considerado como significando que os materiais de partida sólido estão na forma de produto em rolo (folha de alumínio e têxtil como material em trama fora do rolo) e que o produto intermediário, a saber, o prensado é, da mesma forma, enrolado como produto em rolo. A trama têxtil em movimento é impregnada e prensada junto com as chapas de metal usando cilindros aquecidos giratórios (calandras) ou usando uma prensa de laminação dupla. Um processo roll-to-roll é particularmente eficiente.

[078] Em função de sua estabilidade no armazenamento e sua deformabilidade, o prensado pode ser enrolado de volta como um rolo e transportado como um rolo para processamento adicional de acordo com as etapas (g) e (h) como uma bobina de alumínio convencional. Antes da etapa de formação, o rolo de prensado é desenrolado e cortado em chapas, de modo que possa ser formado, por repuxo profundo, por exemplo, como um painel convencional. A logística então corresponde àquela de processamento de painel convencional facilitando significantemente, dessa forma, a introdução da nova tecnologia. Um processador de painel no qual o prensado é o ponto de partida para as etapas de pré-formação (g) e (h) é simplesmente fornecido - não com uma bobina de alumínio como até agora - mas com um rolo de prensado parcialmente reticulado que, como previamente a chapa de alumínio, é formado em uma parte componente de compósito de fibra pelo processador de painel. Uma razão pela qual isso funciona é que a segunda etapa de reticulação automaticamente aplica um tratamento por calor do alumínio com a finalidade de fortalecimento.

[079] Em função da divisibilidade das operações até e incluindo a produção de prensado e, posteriormente, para processamento adicional na parte componente de compósito final, um desenvolvimento preferido da invenção permite que o prensado obtido de acordo com a etapa (f) seja, imediatamente ou apenas após uma pausa de 1 a 6 meses, formado em um artigo moldado de acordo com a etapa (g) . Esse tempo é usado, em particular, para o transporte do prensado até uma instalação de formação remota, onde ele é então formado. 0 material de matriz termoplástico permanece estável no armazenamento por um longo período de tempo.

[080] Como o método da presente invenção é idealmente praticado através de várias instalações de produção e essas podem perfeitamente bem ser afiliadas a empresas diferentes, também é buscada proteção para qualquer uma etapa única do método, na medida em que sua prática serve para atualizar todo o método na forma da presente invenção.

[081] A sequência de processamento em princípio de acordo com o método será agora elucidada com referência a uma revelação esquemática, em que: a Figura 1 mostra: na parte superior uma sequência de processamento esquemática mais um perfil de temperatura relacionado, não em escala verdadeira, abaixo.

[082] Um tecido têxtil 1 é desenrolado de um rolo na forma de uma trama e fornecido naquela forma para o processo (etapa b) . 0 tecido têxtil pode ser, por exemplo, um tecido trançado de fibras de carbono.

[083] É ainda fornecida uma mistura 2 que compreende os componentes reativos para formação de um poliuretano (etapa (c)). Eles são basicamente um endurecedor, um aglutinante e um coaglutinante. Esses constituintes são dissolvidos em um solvente orgânico e, portanto, a mistura 2 está na forma de um líquido.

[084] A mistura liquida 2 é aplicada à trama por encharcamento, imersão ou outros métodos adequados para processamento contínuo para, dessa forma, impregnar o tecido têxtil com a mistura 2 de tal forma que idealmente todas as fibras sejam circundadas pelos componentes reativos (etapa (d) ) .

[085] É então necessário induzir uma primeira reação de reticulaçâo, na qual o endurecedor, aglutinante e coaglutinante são reagidos em um poliuretano termoplástico que adere ao tecido têxtil. Para isso é inicialmente necessário estabelecer contato íntimo entre os componentes. O solvente deve ser removido para isso. Isso é obtido por aquecimento moderado em torno de 130°C (veja o perfil de temperatura). O calor evapora o solvente, fazendo com que ele deixe o tecido têxtil 1. Os componentes reativos da mistura 2 que permanecem atrás nas fibras reagem para formar um polímero termoplástico (etapa (e) ) que adere ao tecido têxtil 1 e, assim, forma um pré-impregnado ("prepreg") 3 .

[086] A primeira reação de reticulaçâo foi induzida por entrada de energia por meio do calor que também é usado para evaporar o solvente. As Etapas (d) e (e), dessa forma, ocorrem durante a primeira aplicação de calor e fazem transição diretamente uma na outra. A primeira aplicação de calor, a 130°C, é por cerca de 20 minutos.

[087] Duas chapas de metal 41, 42 são então fornecidas, cada uma de uma bobina (etapa (a) ) . As chapas de metal preferivelmente consistem em uma liga de alumínio tratável termicamente.

[088] As duas chapas de metal 41, 42 e o pré-impregnado 3 são então levados em uma calandra e/ou uma prensa de laminação dupla 5. As duas chapas 41 e 42 estão em um dos lados do pré-impregnado 3. A calandra 5 compreende dois cilindros aquecidos para prensagem a quente. O uso de uma prensa de laminação dupla passível de aquecimento é similarmente.

[089] A calandra ou prensa de laminação dupla 5 comprime as duas chapas 41, 42 e o tecido têxtil junto com o polímero termoplástico aderente (pré-impregnado 3) sob pressão por cerca de 2-10 minutos em um calor de 130°C a 160°C em um prensado 6 (etapa (f)). A sequência de camadas do prensado 6 é chapa de alumínio 41, pré-impregnado 3, chapa de alumínio 42.

[090] 0 calor introduzido por meio dos cilindros de calandra ou prensa de laminação dupla mantém o termoplástico em um estado fluido para assegurar boa aderência do polímero ao material de alumínio. A medida que o prensado 6 emerge da calandra ou prensa de laminação dupla 5, o poliuretano termoplástico une as duas chapas de metal 41 e 42 juntas por inclusão do tecido têxtil, de modo que o prensado 6 seja convenientemente manuseável em uma peça sem delaminação. Nesse estágio já se somam quantidades de um material de compósito de fibra que possui uma matriz termoplástica.

[091] No entanto, o prensado 6 ainda possui um formato plano, Para dar a ele um formato tridimensional, ele então entra em uma etapa de formação, na qual uma prensa de repuxo profundo 7 converte o prensado 6 em um artigo tridimensionalmente moldado 8 pela ação de formação ou, para ser mais preciso, repuxo profundo (etapa (g)).

[092] A prensa de repuxo profundo 7 pode, da mesma forma, ser aquecida a fim de promover alguma fluidez ao termoplástico durante a operação de formação. Isso reduz as forças de prensagem e o risco do prensado delaminar durante o repuxo profundo. A temperatura da prensa de repuxo profundo 7 é cerca de 80 °C, a operação de repuxo profundo só leva cerca de um minuto.

[093] Deve ser observado nesse ponto critico que a etapa de formação do prensado 6 (etapa (g) ) não precisa ocorrer diretamente após a etapa de compressão (etapa (f)). Ao contrário, o prensado 6 pode primeiro ser enrolado como uma bobina e depois transportado (não revelado na Figura 1) até a prensa de repuxo profundo 7. Pelo fato de que o poliuretano usado é estável no armazenamento, na medida em que sem uma entrada de energia ele não pode ser adicionalmente reticulado além de seu estado termoplástico incipientemente reticulado, o prensado 6 é facilmente armazenável e transportável como uma bobina, por exemplo, em uma instalação prensagem onde a prensa de repuxo profundo 7 está instalada. Lá, a bobina de prensado é então desenrolada e cortada em chapas. O prensado é então alimentado na operação da chapa na forma de uma chapa. O processo roll-to-roll consequentemente termina com o enrolamento do prensado após a etapa (f).

[094] A peça modelada 8 que emerge da prensa de repuxo profundo 7 basicamente já possui a geometria da parte componente de compósito de fibra final 9. Ela é praticamente passível de compressão sob medida. No entanto, a peça modelada 8 ainda não está pronta para uso, já que sua matriz ainda está no estado termoplástico, [095] O estabelecimento das propriedades mecânicas finais exige uma segunda reação de reticulação para reticular ainda mais o termoplástico em um poliuretano termorrígido.

[096] A segunda reação de reticulação é novamente induzida por aquecimento. Mas agora em um nível de temperatura maior do que previamente, a saber, a 200°C, e por um período mais longo de cerca de 30 minutos. A razão pela qual o tratamento por calor do artigo moldado 8 exige uma temperatura maior e uma duração mais longa é que a reticulação total do poliuretano possui necessidades de energia maiores do que a reticulação incipiente possui. O final do tratamento por calor do artigo moldado 8 (etapa (h)) é marcado pela parte componente de compósito de fibra final 9, em que o polímero atingiu seu estado termorrígido, totalmente reticulado e, dessa forma, fornece à parte componente de compósito de fibra 9 sua resistência total. Como o artigo moldado 8 já possuía o formato desejado e esse formato desejado passa pelo tratamento por calor substancialmente inalterado, não é necessária nenhuma alteração adicional no formato para a parte componente de compósito de fibra 9, além de um pequeno acabamento secundário.

[097] O tratamento por calor para realização da segunda reação de reticulação (etapa (h)) pode, consequentemente, também ser utilizado para aumento da resistência do material de alumínio do artigo moldado 8: o tratamento por calor da liga de alumínio para fortalecimento e a reticulação total do polímero até o termorrígido então ocorrem em uma operação economizando, dessa forma, tempo e energia. Para se beneficiar dessa vantagem, um material de alumínio tratável termicamente deve ser usado.

EXEMPLOS

[098] O seguinte tecido trançado de fibra de carbono foi usado como o tecido têxtil em todos os testes: Torayca FT 300 3K 200 tex, fiação de sarja de 200 g/m2.

[099] Todos os testes foram realizados usando chapas de alumínio 0,18 mm de espessura da chapa. Alumínio H 4S Temper 29 de Novelis de Gõttingen foi relacionado.

[100] A mistura usada no Exemplo 0, um exemplo comparativo não de acordo com a presente invenção, era uma composição de poliuretano reativa preparada como descrito no Exemplo 2 de DE102011006163A1. A receita é revelada na tabela 0.

[101] As misturas usadas para os Exemplos da invenção 1 e 2 tinham receitas como reveladas nas tabelas 1 e 2. TABELA 0: Receita de mistura para o Exemplo comparativo 0. TABELA 1: Receita de mistura para o Exemplo da invenção 1. TABELA 2: Receita de mistura para o Exemplo da invenção 2.

[102] Os ingredientes das tabelas foram, em cada caso, processados em uma solução homogênea por meio de um dissolvedor.

[103] Para revestir o tecido têxtil com a mistura (para formar o pré-impregnado) , o tecido trançado de fibra de carbono foi impregnado com a solução dos materiais de matriz e depois seco ao forno a 140°C por 10 minutos. (Etapas do método (d) e (e)) [104] Os pré-impregnados foram subsequentemente introduzidos entre duas camadas de chapa de metal e comprimidos com um LaboPress P 4 00 S de Vogt em temperaturas entre 120 e 170°C para formar um prensado em cada caso. A pressão foi variada entre pressão-padrão e 20 bar. Armações podem adicionalmente ser usadas como espaçadores. 0 tempo de residência foi variado entre 3 minutos e 20 minutos. (Etapa do método (f>) [105] A temperatura da prensa foi ajustada em 170°C no Exemplo comparativo 0 e Exemplos da invenção 1 e 2. A pressão durante o tempo de residência de 3 minutos foi controlada até 10 bar (1 MPa), além disso foram usadas armações.

[106] Diretamente após remoção dos painéis de prensado da prensa e resfriamento até a temperatura ambiente, a etapa de formação foi realizada usando um testador de embutimento de Erichsen (teste de embutimento de Erichsen para DIN EN ISO 1520) modelo 202. (Etapa do método (g)) [107] Os painéis de prensado formados nos artigos moldados foram então curados em um forno em temperaturas entre 180 e 200°C em uma respectiva parte componente de compósito de fibra no curso de 60 minutos. (Etapa do método (h) ) .

[108] Foram produzidas amostras do tipo chapa para testes de aderência sem a etapa de formação (g) (embutimento de Erichsen) seguindo as etapas do processo (d), (e) , (f) e (h) , como descrito. Para essa finalidade, fitas com 40 mm de largura foram cortadas do prensado, por meio de tesouras de chapa, após a operação de prensagem e testadas em um testador de tensão Universal de Zwick. 0 teste foi realizado de acordo com ASTM D 1876 como teste de arrancamento-T em amostras de teste de 20 mm de largura.

[109] Quando o prensado do Exemplo comparativo 0 se formou (etapa do método (g)), as chapas externas se destacaram completamente do tecido trançado de fibra de carbono e não podiam mais ser processadas.

[110] O destacamento das chapas externas foi, da mesma forma, observado quando são cortadas amostras de teste do tipo chapa tornando impossível, portanto, realizar o teste de aderência.

[111] Os resultados experimentais estão resumidos na tabela 3. TABELA 3: Resultados experimentais [112] A comparação dos resultados experimentais mostra que somente quando a mistura possui a composição da presente invenção é possível produzir painéis de prensado cuja integridade não é destruída no curso de formação no artigo moldado. A aderência às chapas de alumínio do poliuretano termoplástico obtido pela receita de mistura da presente invenção é, assim, suficiente manter o prensado unido junto durante a etapa de formação. 0 artigo moldado assim obtido pode, subsequentemente, ser curado em uma parte componente de compósito de fibra por tratamento por calor. No processo, o poliuretano termoplástico se torna mais reticulado em um material termorrígido.

Lista de numerais de referência 1 tecido têxtil; 2 mistura; 3 pré-impreqnado; 41 primeira chapa de material de alumínio; 42 segunda chapa de material de alumínio; 5 calandra ou prensa de laminação dupla; 6 prensado; 7 prensa de repuxo profundo; 8 artigo moldado; 9 parte componente de compósito de fibra.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método de produção de uma parte componente de compósito de fibra, caracterizado por compreender as etapas de: (a) fornecimento de duas ou mais chapas de metal, cada uma compreendendo um material de alumínio; (b) fornecimento de pelo menos um tecido têxtil; (c) fornecimento de uma mistura anidra contendo: - um ou mais de um endurecedor que compreende uma uretdiona que possui uma funcionalidade NCO de, no mínimo, dois; - um ou mais de um aglutinante que possui grupos hidroxila para uma funcionalidade OH de três a seis; - e um ou mais de um coaglutinante que possui grupos oxirano; (d) revestimento do tecido têxtil com a mistura; (e) aplicação de energia ao tecido revestido com mistura com a finalidade de realizar uma primeira reação de reticulação para reagir endurecedor, aglutinante e coaglutinante, para formar um polímero termoplástico que se adere ao tecido têxtil; (f) prensagem a quente das chapas de metal e o tecido têxtil juntos com o polímero termoplástico que adere a eles em um prensado, de tal forma que o polímero termoplástico una as chapas de metal juntas confinando, ao mesmo tempo, o tecido têxtil; {g) formação do prensado em um artigo moldado; (h) tratamento por calor do artigo moldado para obter a parte componente de compósito de fibra, em que o polímero termoplástico passa por uma segunda reação de reticulação para converter em um polímero termorrígido.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura é usada como uma mistura pulverulenta seca e pulverizada sobre o tecido têxtil.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura é usada na forma de uma solução em um ou mais de um solvente orgânico, em particular um solvente orgânico selecionado do grupo que compreende ésteres e cetonas, em que o tecido têxtil é impregnado com a solução e em que o solvente é subsequentemente removido novamente do tecido têxtil por evaporação.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a evaporação do solvente e a aplicação de energia à mistura com a finalidade de realizar a primeira reação de reticulação são realizadas em uma operação por aquecimento em uma temperatura de 80°C a 160°C, preferivelmente em uma temperatura de 120°C a 160°C, particularmente preferivelmente em uma temperatura de 140°C a 160°C, em que o tempo de aquecimento está, em particular, na faixa de 10 minutos a 30 minutos.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o aquecimento envolvido no curso de prensagem a quente das chapas de metal e o tecido têxtil, juntos com o polímero termoplástico aderente a eles no prensado, é em uma temperatura de 80°C a 180°C, preferivelmente em uma temperatura de 100°C a 170°C, particularmente preferivelmente em uma temperatura de 120°C a 160°C, em que a duração para o aquecimento está na faixa de 3 minutos a 20 minutos.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de formação do prensado no artigo moldado é realizada em uma temperatura de 20°C a 160°C, preferivelmente em uma temperatura de 20°C a 100°C.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tratamento por calor do artigo moldado com a finalidade de realizar a segunda reação de reticulação ocorre em uma temperatura de 170°C a 210°C, preferivelmente de 180° a 200 °C, mais particularmente, em que ele ocorre em uma temperatura que não é menor do que 20 °C maior do que a temperatura na qual a primeira reação de reticulação é realizada, em que o tratamento térmico é realizado por um período de, em particular, 20 minutos a 60 minutos.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que são utilizadas chapas de metal que compreendem uma liga de alumínio tratável termicamente.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as chapas de um material de alumínio usadas possuem um revestimento resistente à corrosão, em particular em que são usadas chapas ou chapas quer receberam um acabamento químico à base de um poliuretano.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o endurecedor usado compreende uretdionas livres de agente de bloqueio que são preparadas a partir de uma ou mais das seguintes substâncias: diisocianato de isoforona (IPDI}, diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianatodiciclo-hexilmetano (Hi2MDI), diisocianato de 2-metilpentano (MPDI), mistura de diisocianato de 2,2,4-trimetil-hexametileno/diisocianato de 2,4,4-trimetil-hexametileno (TMDI), diisocianato de norbornano (NBDI), em que uretdionas livres de agente de bloqueio que são preparadas a partir de IPDI, HDI, TMDI e/ou H12MDI são usadas com preferência particular.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um ou mais de um composto de poliol é usado como aglutinante.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o aglutinante usado é um ou mais de um poliéster cujo número de OH é entre 25 e 400, cujo número de ácido é no máximo 2 mg de KOH/g e cuja massa molar é entre 1.000 e 4.000 g/mol, em particular em que dois ou mais poliésteres de acordo com essa especificação são usados como aglutinante.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o aglutinante usado é com preferência particular um ou mais de um policaprolactona cujo número de OH é entre 540 e 25, cujo número de ácido é entre 0,5 e 1 mg de KOH/g e cuja massa molar é entre 240 e 1.000 g/mol, em particular em que duas ou mais policaprolactonas de acordo com essa especificação são usadas isoladamente ou - com preferência particular - em combinação com os poliésteres definidos na reivindicação 12, como aglutinante.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o coaglutinant e usado é um ou mais de um composto que compreende grupos oxirano, e que possui um peso equivalente em epóxi (EEW) entre 182 e 940 g/eq, em particular em que dois ou mais desses compostos são usados como coaglutinante.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o coaglutinante usado compreende resinas epóxi, selecionadas do grupo que compreende resinas epóxi baseadas em diglicidil éter de bisfenol A, resinas epóxi baseadas em diglicidil éter de bisfenol F e tipos cicloalifáticos, por exemplo, 3,4-epoxiciclo-hexilepoxietano ou 3,4- epoxiciclohexilmetil-3,4-epoxiciclo-hexanocarboxilato, preferência particular sendo dada às resinas epóxi baseadas em bisfenol A e às resinas epóxi baseadas em bisfenol F.

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a mistura é livre de substâncias que possuem um efeito catalítico na primeira e/ou segunda reação de reticulação.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tecido têxtil compreende um tecido trançado, um tecido não ondulado, um tecido tricotado ou um tecido não trançado de fibra de carbono, fibra de vidro ou fibra de aramida.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que suas etapas (a) a (f), ou seja, até e incluindo o estágio do prensado que está sendo obtido, são realizadas como um processo contínuo roll-to-roll.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o prensado obtido de acordo com a etapa (f) é, imediatamente ou apenas após uma pausa de 1 a 6 meses, formado em um artigo moldado de acordo com a etapa (g), em particular em que o prensado é transportado até uma instalação de formação remota durante essa pausa.

20. Etapa de um método definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por ser praticada com a finalidade de praticar todo o método.