BR102016007464B1

BR102016007464B1 - Método para a produção de um artigo moldado reforçado com pelo menos uma fita de fibra

Info

Publication number: BR102016007464B1
Application number: BR102016007464-9A
Authority: BR
Inventors: Simon Bernhard Weis; Christian Kruse; Peter LOCH
Original assignee: Ems-Patent Ag
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2021-06-01
Also published as: ES2721638T3; US20160297123A1; CN106042262A; EP3078475B1; US10843389B2; BR102016007464A2; EP3078475A1; JP2016210176A; KR20160120247A; CN106042262B; KR102414215B1; JP6792344B2

Abstract

método para a produção de um artigo moldado reforçado com pelo menos uma fita de fibra, artigo moldado reforçado, e uso do artigo moldado a invenção se refere a um método para a produção de um artigo moldado, reforçado com pelo menos um elemento de reforço, por meio de moldagem por injeção. o elemento de reforço é, no presente documento, conectado de modo integral à parede de molde por injeção de modo que, com moldagem por injeção subsequente da matriz de polímero, o elemento de reforço seja fixado no molde. a invenção se refere, do mesmo modo, a um artigo moldado reforçado que é produzível de acordo com esse método. os artigos moldados de acordo com a invenção são usados na produção de partes de automóvel, bens industriais e de consumo e também equipamentos de esporte.

Description

[001] A invenção se refere a um método para a produção de um artigo moldado, reforçado com pelo menos um elemento de reforço, por meio de moldagem por injeção. O elemento de reforço é, no presente documento, conectado de modo integral à parede de molde por injeção de modo que, com moldagem por injeção subsequente da matriz de polímero, o elemento de reforço seja fixado no molde. A invenção se refere, do mesmo modo, a um artigo moldado reforçado que é produzível de acordo com esse método. Os artigos moldados de acordo com a invenção são usados na produção de partes de automóvel, bens industriais e de consumo e também equipamentos de esporte.

[002] Devido à tentativa de substituir metais por materiais plásticos, exigências cada vez maiores são colocadas nas propriedades mecânicas dos mesmos. Um procedimento atual para aprimorar as propriedades mecânicas reside na introdução de materiais de reforço de fibra como, por exemplo, fibras de carbono ou de vidro, na matriz de material plástico. No entanto, os componentes produzidos a partir de um material plástico reforçado dessa maneira, em geral, têm rigidezes significativamente inferiores que os componentes de metal.

[003] Um aprimoramento adicional pode ser alcançado por reforço seletivo dos artigos moldados com fitas de fibra. Isso é alcançado, por exemplo, por aplicação específica ou introdução dessas fitas de fibra sobre ou no artigo moldado. Um dos métodos mais importantes para a produção de artigos moldados de material plástico é representado pelo processo de moldagem por injeção. Por razões econômicas, é desejável aplicar a fita de fibra ou as fitas de fibra já no processo de moldagem por injeção no artigo moldado ou no último e não realizar uma etapa separada de modo subsequente.

[004] No entanto, em particular, o problema de fixação confiável e reproduzível das fitas de fibra no molde por injeção no presente documento surge. Para fixar as fitas de fibra no molde por injeção, diversas vias já foram descritas no estado da técnica.

[005] A partir do documento DE 10 2011 077 834 A1, um método para a produção de uma parte estrutural de compósito de fibra por moldagem por injeção ou moldagem por transferência é conhecido. Um produto semifinalizado é, através disso, inserido em um molde por injeção e um material plástico reforçado por fibra é injetado após fechar o molde. A posição segura do produto semifinalizado no molde é, através disso, garantida por elementos de preensão.

[006] Outro método para a produção de componentes moldados por injeção reforçados, em parte, com fibras contínuas é descrito no documento DE 10 2007 037 680 A1. Um formato de molde especial é usado no presente documento, o que permite a introdução de agulhas no formato de molde. Com essas agulhas, um produto semifinalizado de fibra contínua é posicionado no formato de molde antes da injeção de um material termoplástico. Após a injeção, as agulhas são retraídas.

[007] O documento DE 10 2011 120 986 A1 descreve um método de moldagem por injeção para fabricar um componente de perfil oco de compósito de fibra com estruturas moldadas em formato e/ou funcionais. Primeiro, um núcleo é vertido no presente documento em um primeiro molde que, então, é coberto com um material de fibra saturado em um duroplástico. Em um segundo molde, esse núcleo coberto é pelo menos parcialmente endurecido e estruturas funcionais ou conformadas são montadas no mesmo. Após remover o perfil oco do molde, o núcleo é aquecido pelo menos em sua temperatura de fusão e fundido fora do perfil oco.

[008] Partindo disso, foi objetivo da presente invenção fornecer um método para a produção de artigos moldados reforçados, o que permite uma fixação exata do elemento de reforço e, consequentemente, torna possível artigos moldados com boas propriedades mecânicas. É entendido por fixação exata que o elemento de reforço é deslocado pelo processo de moldagem por injeção por não mais de 2 mm, de preferência, não mais de 1 mm, a partir de sua posição inicial. Além disso, é objetivo da invenção produzir fixação exata do elemento de reforço sem a complexidade de modificações de molde ou insertos de fixação, como são descritos no estado da técnica.

[009] Esse objetivo é alcançado pelo método para a produção de um artigo moldado reforçado pelos recursos da reivindicação 1 e o artigo moldado reforçado de modo correspondente pelos recursos da reivindicação 16. Na reivindicação 17, usos de acordo com a invenção são indicados. As reivindicações dependentes adicionais listam modalidades vantajosas adicionais.

[010] De acordo com a invenção, um método para a produção de um artigo moldado reforçado com pelo menos uma fita de fibra é fornecido, em que o dito método tem as etapas a seguir: a) impregnar um agrupamento de fibras planas, contínuas com uma fusão de um primeiro polímero termoplástico para formar uma fita de fibra, b) aplicar em regiões de pelo menos um adesivo a fita de fibra com fusão subsequente do pelo menos um adesivo, c) resfriar e endurecer a fita de fibra, d) aquecer um molde por injeção a uma temperatura que não é menor que 20 K abaixo do ponto de fusão do adesivo, e) introduzir a pelo menos uma fita de fibra no molde por injeção, pelo menos uma parte das regiões da fita de fibra que são revestidas com adesivo que é colocado em contato com pelo menos uma parede de molde por injeção controlado por pressão, f) moldar por injeção um segundo polímero termoplástico no molde, g) remover o artigo moldado, reforçado com pelo menos uma fita de fibra, do molde por injeção.

[011] De acordo com a invenção, a fita de fibra serve como elemento de reforço para o artigo moldado.

[012] É, através disso, preferencial que o primeiro polímero termoplástico usado durante a impregnação na etapa a) seja selecionado a partir do grupo que consiste em poliamidas, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos, polissulfonas, poliimidas, poliésteres, poliéteres, poliestirenos ou misturas de um ou mais dos polímeros listados.

[013] Além disso, é preferencial que o segundo polímero termoplástico na etapa f) seja selecionado a partir do grupo que consiste em poliamidas, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos, polissulfonas, poliimidas, poliésteres, poliéteres, poliestirenos ou misturas de um ou mais dos polímeros listados.

[014] De preferência, o primeiro polímero termoplástico usado para a impregnação e/ou o segundo polímero termoplástico usado para a sobremoldagem inclui aditivos. Esses são, de preferência, selecionados a partir do grupo que consiste em estabilizadores inorgânicos, estabilizadores orgânicos, lubrificantes, antiespumantes, aditivos de alongamento de cadeia, catalisadores de condensação, branqueadores ópticos, plastificantes, agentes de ligação, retardadores de chamas que contêm halogênio, retardadores de chamas isentos de halogênio, modificadores de impacto, preenchedor de particulado, corantes, pigmentos e/ou misturas dos mesmos.

[015] No caso dos aditivos, preenchedores fibrosos são excluídos.

[016] O segundo polímero termoplástico é reforçado por fibra em uma modalidade preferencial, de preferência, o mesmo é reforçado com carbono ou fibras de vidro com um corte transversal plano ou arredondado. As fibras com um comprimento de 0,1 a 50 mm e um diâmetro de 5 a 40 μm são preferenciais no presente documento. A proporção de materiais de reforço para fibras de carbono é de 3 a 50 % em peso, de preferência, 5 a 40 % em peso e para fibras de vidro, 5 a 75 % em peso, de preferência, de 15 a 65 % em peso e particularmente, de preferência, de 30 a 50 % em peso, respectivamente em relação à massa total da segunda matriz de material plástico e dos aditivos adicionais que estão opcionalmente presentes.

[017] No entanto, também é possível usar o segundo polímero termoplástico em forma não reforçada.

[018] A proporção de aditivos é, de preferência, 0,1 a 20 % em peso e particularmente, de preferência, 0,5 a 10 % em peso, em relação à massa total do primeiro e/ou do segundo polímero.

[019] O primeiro polímero termoplástico usado para a impregnação e/ou o segundo polímero termoplástico usado para a sobremoldagem pode envolver respectivamente polímeros amorfos ou parcialmente cristalinos. Esses polímeros têm uma temperatura de transição de vidro, medida de acordo com ISO 11357, método de “etapa de meia altura”, na faixa de 30 a 350 °C, de preferência, na faixa de 35 a 230 °C, particularmente, de preferência, na faixa de 40 a 200 °C.

[020] Em calorimetria de varredura diferencial dinâmica (DSC) de acordo com ISO 11357 em uma taxa de aquecimento de 20 K/min, polímeros amorfos exibem um calor de fusão de no máximo 5 J/g, de preferência, de no máximo 3 J/g, particularmente, de preferência, de 0 a 1 J/g.

[021] Os polímeros amorfos não exibem um ponto de fusão devido a sua amorficidade.

[022] Se o primeiro polímero termoplástico usado para a impregnação e/ou o segundo polímero termoplástico usado para a sobremoldagem envolver um polímero parcialmente cristalino, o mesmo tem um ponto de fusão, medido de acordo com ISO 11357 que especifica o pico máximo como ponto de fusão, de 50 a 420 °C, de preferência, de 100 a 350 °C e particularmente, de preferência, de 170 a 300 °C.

[023] Como termoplástico, primeiro e/ou segundo polímero, de preferência, poliamidas são usados. As poliamidas são, através disso, obtidas de preferência a partir de diaminas alifáticas ou cicloalifáticas e ácidos dicarboxílicos aromáticos ou alifáticos e/ou a partir de lactâmicos. Para preferência particular, homo- e co- poliamidas formadas a partir de diaminas C6-C17 cicloalifáticas e/ou diaminas C4-C12 alifáticas com ácidos dicarboxílicos C4-C20 alifáticos e/ou ácidos dicarboxílicos aromáticos e/ou lactâmicos são usadas. Particularmente preferenciais para os ácidos dicarboxílicos são ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido undecanodioico, ácido dodecanoico, ácido brassílico, ácido tetradecanedioico, ácido 1,3- e 1,4-ciclohexanodicarboxílico, ácido eicosanoico, naftaleno dicarboxílico, ácido isoftálico e ácido tereftálico.

[024] Também preferenciais são poliamidas que são formadas a partir das diaminas e ácidos dicarboxílicos e/ou lactâmicos mencionados acima com de 4 a 15 átomos de C e/ou α,w-aminoácidos com 4 a 15 átomos de C. Particularmente preferenciais para as diaminas são hexa-metilenodiamina, hepta-etilenodiamina, octa-metilenodiamina, penta- metilenodiamina, deca-metilenodiamina, undeca- metilenodiamina, dodeca-metilenodiamina, trimetil- hexametileno diamina, diamina 2-metil-1,5-pentano, isoforona diamina, diamina norbornano, 1,3-bis (aminometil) ciclo- hexano, MACM, MXD, PACM, PXD e TMACM (MACM representa 3,3'- dimetil-4,4'-diaminociclohexilmetano, MXD representa meta- xileno-diamina, PACM representa 4,4'-diaminociclohexilmetano, PXD representa para-xileno-diamina e TMACM representa 3,3',5,5'-tetrametil-4,4'-diaminociclohexilmetano).

[025] Adicionalmente preferenciais são poliamidas produzidas a partir de meta-xileno-diamina e/ou hexa-etilenodiamina e ácido tereftálico e/ou ácido isoftálico.

[026] Poliamidas amorfas preferenciais são selecionadas a partir do grupo que consiste em PA 6I, PA 6I/6T, PA 6I/6T/6N, PA MXDI/6I, PA MXDI/XDT/6I/6T, PA MXDI/12I, PA MXDI, PA MACM10, PA MACM12, PA MACM14, PA MACM18, PA NDT/INDT, PA TMDC12, PA MACMI/12, PA MACMT/12, PA MACMI/MACM12, PA MACMT/MACM12, PA MACMI/MACMN, PA MACMT/MACMN, PA MACMI/MACM36, PA MACMT/MACM36, PA MACMI/MACMT/12, PA 6I/MACMI/12, PA 6I/6T/MACMI/MACMT, PA 6I/6T/MACMI/MACMT/12, PA MACM6/11, PA 6I/6T/MACMI/MACMT/MACM12/612, PA MACMI/MACMT/MACM12/12, PA MACMI/MACMT/MACM12, PA 6I/6T/6N/MACMI/MACMT/MACMN, PA MACM10/10 e misturas ou copolímeros no presente documento, em que a MACM tem capacidade para ser substituída por, até no máximo 25 % em mol, em relação à soma das proporções molares de todos os monômeros de 100 % em mol, por PACM e/ou o laurolactama completa ou parcialmente por caprolactama.

[027] Para preferência particular, a poliamida amorfa é selecionada a partir do grupo que consiste em PA MACM12, PA MACM14, PA MACM12/PACM12, PA MACMI/12 PA MACMI/MACMT/12, PA 6I/6T/MACMI/MACMT/12, PA 6I/6T/MACMI/MACMT/PACMI/PACMT/12, PA MACMI/MACMT/MACM12 e misturas no presente documento.

[028] Adicionalmente preferenciais são parcialmente poliamidas cristalinas selecionadas a partir do grupo que consiste em PA 6, PA 66, PA 69, PA 610, PA 612, PA 11, PA 12, PA 1010, PA 1012, PA 1210, PA 1212, PA PACM12, PA 6/PACMT e misturas dos mesmos. Particularmente preferenciais são PA 12, PA PACM12 ou misturas de PA 66 e PA 6I/6T, a PA 6I/6T que tem a razão de peso de 67/33.

[029] As ortografias e abreviações usadas para as poliamidas e os monômeros no presente documento corresponde ao padrão ISO 1874-1:1992. A ortografia PA NDT/INDT, por exemplo, representa uma poliamida formada a partir de 2,2,4-trimetilhexametileno diamina, 2,4,4- trimetilhexa-etilenodiamina e ácido tereftálico.

[030] Uma modalidade preferencial adicional que fornece o primeiro polímero usado para a impregnação é o mesmo que o segundo polímero usado para a sobremoldagem, em que, no entanto, os aditivos têm capacidade para se diferir em tipo e quantidade.

[031] O agrupamento de fibras consiste em fibras contínuas, também denominadas filamentos em disposição unidirecional, em particular, fibras de carbono, natural, de vidro, mineral ou de aramida, de preferência, fibras de carbono ou fibras de vidro com um corte transversal plano ou arredondado do filamento individual e particularmente, de preferência, fibras de carbono. Durante o processamento do agrupamento de fibras, isto é, orientação do agrupamento de fibras através de um dispositivo de expansão, os filamentos são dispostos de uma maneira planar de modo que um agrupamento de fibras plano, que é impregnado, resulte em e produza a fita de fibra.

[032] Após a impregnação do agrupamento de fibras plano pelo primeiro polímero termoplástico, a proporção de fibras na fita de fibra é de preferência 1 a 65 % em peso, particularmente, de preferência, 5 a 50 % em peso e, em particular, de preferência, 10 a 40 % em peso, em relação à massa total da fita de fibra.

[033] A impregnação do agrupamento de fibras plano na etapa a) é efetuada de tal forma que o agrupamento de fibras plano presente, como listra contínua, seja extraído através de uma estação de impregnação aquecida na qual o primeiro polímero termoplástico aquecido e fundido é fornecido. No final da impregnação, o agrupamento de fibras plano impregnado é orientado através de um bocal retangular.

[034] Uma modalidade preferencial que fornece a aplicação do pelo menos um adesivo na etapa b) é implantada por difusão, como pó ou por aplicação de uma suspensão ou por laminação em uma folha laminada ou uma rosca. Se a aplicação do adesivo for efetuada por difusão como pó, então, grãos de pó com tamanho de grão na faixa de 80 μm a 500 μm são preferenciais, particularmente preferenciais são de 100 μm a 200 μm.

[035] A cobertura, a espessura de camada, a morfologia e a capacidade de adesão do pelo menos um adesivo podem ser ajustadas pela quantidade aplicada de adesivo. A quantidade de adesivo está, através disso, de preferência, na faixa de 10 a 50 g/m2, particularmente, de preferência, de 15 a 30 g/m2.

[036] Do mesmo modo, é possível que o pelo menos um adesivo cubra a superfície da fita de fibra, parcial ou completamente, em pontos distintos ou em padrões geométricos, como listras, retângulos, diamantes, círculos, ovais ou em áreas em distribuição estatística. O mesmo pode ser produzido, por exemplo, com rolo de remodulação estruturado com medição descontínua ou com insertos de crivo diferentes entre medição e fitas de fibra.

[037] Em uma modalidade preferencial, o adesivo é aplicado apenas em um lado da fita de fibra. Em uma modalidade preferencial adicional, o adesivo é aplicado sobre pelo menos uma superfície, por exemplo, em duas, três ou quatro superfícies.

[038] Em uma modalidade preferencial, o adesivo é fornecido à fita de fibra de modo que o adesivo possa ser fundido pelo calor da fita de fibra disponibilizada pela estação de impregnação.

[039] Em uma modalidade preferencial adicional, também é possível que a fusão do adesivo seja produzida ou auxiliada por um tratamento térmico adicional. O tratamento térmico da fita de fibra pode, de preferência, ser produzido por meio de ar quente, gás quente, em particular, nitrogênio, ultrassom, laser e/ou irradiação. A radiação infravermelha é preferencial no presente documento.

[040] Além disso, é preferencial que o adesivo desenvolva um efeito adesivo apenas quando aquecido a não menos que 20 K abaixo da faixa de temperatura de fusão do adesivo, de preferência, apenas quando aquecido a uma temperatura dentro da faixa de temperatura de fusão.

[041] De preferência, o pelo menos um adesivo é selecionado a partir do grupo de copoliamidas ou copoliésteres. No presente documento são incluídas, em particular, copoliamidas que têm um ponto de fusão, medido de acordo com ISO 11357, que especifica o pico máximo, como ponto de fusão na faixa de 70 °C a 160 °C, de preferência, de 90 °C a 140 °C e copoliésteres que têm um ponto de fusão medido de acordo com ISO 11357 que especifica o pico máximo, como ponto de fusão, na faixa de 80 °C a 180 °C, de preferência, de 100 °C a 150 °C.

[042] As copoliamidas usadas como adesivo têm, de preferência, uma viscosidade de fusão, de acordo com ISO 1133, a 160 °C e um carregamento de 2,16 kg, de 50 a 3.000 Pa.s, de preferência, 200 a 2.000 Pa.s. Os copoliésteres usados como adesivo têm, de preferência, uma viscosidade de fusão, de acordo com ISO 1133, a 160 °C e um carregamento de 2,16 kg, de 50 a 1.500 Pa.s, de preferência, 100 a 1.000 Pa.s.

[043] De preferência, as copoliamidas usadas para o adesivo são formadas a partir de 20 a 80 % em mol de caprolactama, 0 a 60 % em mol de laurolactama, 10 a 60 % em mol de ácidos dicarboxílicos alifáticos, 0 a 30 % em mol de ácidos dicarboxílicos aromáticos e pelo menos uma diamina, a soma de caprolactama, laurolactama, ácido dicarboxílico alifático e aromático adiciona até 100 % em mol e a pelo menos um diamina é usada em uma quantidade molar equivalente em relação à soma dos ácidos dicarboxílicos.

[044] De preferência, os copoliésteres usados para o adesivo são formados a partir de 55 a 95 % em mol de ácidos dicarboxílicos aromáticos, 5 a 45 % em mol de ácidos dicarboxílicos alifáticos e 100 % em mol de pelo menos um diol alifático, as proporções molares dos ácidos dicarboxílicos adicionam até 100 % em mol.

[045] O adesivo pode compreender um ou mais dos aditivos mencionados para o primeiro e/ou segundo polímero.

[046] Em uma modalidade preferencial do método para uma produção de um artigo moldado reforçado com pelo menos uma fita de fibra como elemento de reforço, a remodulação da fita de fibra é efetuada, antes ou após a etapa b), por meio de um par de rolos de remodulação ou uma boca de pós-moldagem a fim de ter capacidade para reduzir a espessura da fita de fibra presente após a etapa a). Por meio dessa remodulação adicional, particularmente fitas de fibra finas são produzíveis, isto é, fitas de fibra com uma espessura de menos de 0,25 mm. No caso de remodulação por meio de um par de rolos de remodulação, os rolos de modulação são dispostos de modo vertical um acima do outro em um eixo geométrico. O rolo de modulação inferior é montado fixado em um eixo que é montado de modo giratório. O rolo de confirmação superior é montado de modo giratório em um eixo. Com um cilindro pneumático, o rolo de remodulação superior pode ser pressionado sobre o rolo de remodulação inferior em uma pressão definida (0 a 1MPa (0 a 10 bar)). De modo que a fita de fibra seja retida entre os rolos de remodulação há, no eixo inferior, dois rolos-guia de circulação conjunta que são ajustados paralelos ao rolo de remodulação inferior e garantem a orientação lateral dos rolos de remodulação ou da fita de fibra. Durante a remodulação por meio de uma boca de pós-moldagem, o último é aquecido e tem as mesmas dimensões que a fita de fibra a ser produzida.

[047] Após o resfriamento e endurecimento da fita de fibra, a mesma tem uma espessura de 0,02 a 5 mm, de preferência, de 0,15 a 4 mm, particularmente, de preferência, de 0,2 a 2 mm, muito particularmente, de preferência, de 0,25 a 1,0 mm. A largura das fitas de fibra é, de preferência, de 1 a 40 mm, de preferência, de 2 a 30 mm e particularmente, de preferência, de 5 a 20 mm.

[048] Além disso, é preferencial que, após o resfriamento e endurecimento da fita de fibra, a mesma pode ser separada em peças parciais. Isso pode ser efetuado em particular por corte, tratamento a laser, compressão, serragem, jatos de água, flexão ou combinações dessas medidas.

[049] No entanto, também é possível, em uma modalidade adicional, primeiro, não implantar uma etapa de separação e para envolver a fita de fibra como uma faixa contínua em um carretel após o resfriamento e endurecimento. Nesse caso, a separação da faixa contínua é efetuada em comprimentos adequados para o artigo moldado a ser reforçado em uma etapa adicional.

[050] Uma modalidade preferencial adicional que fornece a fita de fibra presente como faixa contínua é fornecida de modo contínuo em um molde por injeção, em que a fita de fibra é introduzida em regiões no molde por injeção e em que a divisão da faixa contínua é efetuada apenas após o processo de moldagem por injeção.

[051] A introdução da fita de fibra no molde por injeção pode ser implantada tanto manual quanto automaticamente. Para esse propósito, sistemas de manuseio com uma garra, bocais a vácuo ou pinos podem ser usados. O sistema de manuseio pode ser controlado automaticamente e/ou por controle de computador.

[052] Uma modalidade preferencial adicional que fornece, na etapa d), o molde por injeção que é aquecido a uma temperatura que não é menor que 20 K abaixo do ponto de fusão do adesivo, em particular, a 50 a 200 °C, de preferência, de 70 a 180 °C, particularmente, de preferência, de 90 a 160 °C. A combinação de adesivo e segundo polímero termoplástico deve, por isso, ser escolhida de modo que seja processável nas temperaturas de molde mencionadas.

[053] Na etapa e), a pelo menos uma fita de fibra pode, através disso, ser colocada em contato com a pelo menos uma parede de molde por injeção controlado por pressão, de preferência, por aplicação de uma pressão de 5 a 30 N/cm2, de preferência, de 10 a 20 N/cm2.

[054] A adesão da fita de fibra é efetuada de preferência em uma parede de molde sem estruturação. No entanto, também é possível fornecer a parede de molde a uma superfície estruturação nas regiões nas quais a adesão é efetuada, em padrões de depressões na forma de sulcos, canais, cavidades, pirâmides ou similares.

[055] Em uma modalidade adicional, uma etapa adicional pode ser fornecida entre a etapa de impregnação a) e a aplicação do adesivo na etapa b), na qual a etapa adicional na qual pelo menos 2 fitas de fibra são unidas para formar um laminado. A aplicação do adesivo é, através disso, efetuada, na etapa b), em pelo menos um lado do laminado produzido na etapa de laminação.

[056] De acordo com a invenção, um artigo moldado reforçado que é produzível de acordo com o método anteriormente descrito é fornecido do mesmo modo. Além de fixação precisa do inserto de reforço, o artigo moldado tem adicionalmente propriedades positivas que se estendem para além das soluções presentes no estado da técnica. Desse modo, a camada de adesivo que permanece na parede externa do artigo moldado após a conclusão do processo de moldagem por injeção aumenta a proteção contra concentração de estresse das fibras do inserto de reforço. Do mesmo modo, é possível adicionar um estabilizador de UV ao adesivo e consequentemente proteger a camada do polímero de matriz do inserto de reforço, situado abaixo do mesmo, da degradação sem exigir a alteração dos constituintes do próprio polímero de matriz. Do mesmo modo, mediante a escolha de um perfilamento ou entalhe adequado da superfície de molde, a estruturação pode ser fornecida para a camada de adesivo que permanece no artigo moldado. Consequentemente, é possível fornecer uma aparência estética ou háptica particular também na posição do inserto de reforço, que tornaria, de outro modo, as etapas de usinagem de superfície adicionais necessárias.

[057] Os artigos moldados reforçados descritos anteriormente são usados para a produção de partes de automóvel, em particular, componentes de chassis, componentes estruturais, apoios para braços, carcaças de assento, escora de acoplamento, montagens de motor, ventiladores, lamelas, partes internas, partes externas, componentes de transmissão e aros de roda e também bens industriais e de consumo, em particular, alavancas, recipientes pressurizados, partes de ferramentas, utensílios domésticos, componentes sanitários, fixações, utensílios de jardinagem, equipamentos de esporte, em particular sapatos, arcos, picaretas de gelo, raquetes, quadros de bicicleta, pedais, capacetes e protetores.

[058] O objeto de acordo com a invenção é estendido para ser explicado em maiores detalhes em referência aos exemplos subsequentes sem desejar restringir o dito objeto às modalidades específicas mostradas no presente documento.

MATERIAIS USADOS: FITAS DE FIBRA

[059] Para a produção das fitas de fibra usadas, fibras de carbono contínuas CF ROVING T700SC-12K-50C disponíveis junto à companhia Toray com diâmetro de filamento de 7 μm e um dimensionamento de epóxi de 1 % foram usadas.

[060] O primeiro polímero usado para a impregnação compreende poliamida 66 com 62 % em peso, poliamida 6I/6T (67/33) com 32 % em peso, modificador de impacto com 4 % em peso e aditivos adicionais com 2 % em peso.

[061] A fita de fibra tem as propriedades a seguir: • Módulo de elasticidade em tensão: 49.400 MPa • Estresse de ruptura: 750 MPa • Alongamento de ruptura: 1,5 % • Proporção de fibra (massa): 30 % • Proporção de fibra (volume): 21 % • Densidade: 1,28 g/cm3 • Temperatura de fusão: 260 °C

[062] Para os testes, as fitas de fibra com as 3 dimensões a seguir (comprimento x largura x espessura em mm) foram produzidas: 50 x 10 x 0,35 e 100 x 10 x 0,35 e também 160 x 10 x 0,35.

ADESIVOS

[063] Adesivo A compreende lactama 6 37,6 % em mol, lactama 12 50,2 % em mol, ácido adípico 12,2 % em mol, hexa-etilenodiamina 12,2 % em mol. O ponto de fusão no mesmo é 125 °C.

[064] Adesivo B compreende lactama 6 60,0 % em mol, ácido adípico 10,0 % em mol, ácido sebácico 20,0 % em mol, ácido dodecanodioico 10,0 % em mol, hexa-etilenodiamina 40,0 % em mol. O ponto de fusão no mesmo é 110 °C.

SEGUNDO POLÍMERO/POLÍMERO DE MOLDAGEM POR INJEÇÃO

[065] Como segundos polímeros usados para a sobremoldagem, foram usados para os testes:

[066] Um polímero C, que compreende poliamida 66 com 35 % em peso, poliamida 6I/6T (67/33) com 12 % em peso, fibras de vidro com 50 % em peso, modificador de impacto com 2 % em peso e aditivos adicionais com 1 % em peso.

[067] Um polímero D, que compreende 20 % em peso de ácido tereftálico, 8 % em peso de ácido isoftálico, 20 % em peso de hexametileno diamina, 50 % em peso de fibras de vidro e 2 % em peso de aditivos adicionais. PRODUÇÃODASPEÇASDETESTE/CONDIÇÕESDEMOLDAGEM POR INJEÇÃO

[068] As peças de teste dos testes foram moldadas por injeção em uma máquina de moldagem por injeção Allrounder 370S disponível junto à companhia Arburg. O diâmetro de parafuso foi de 20 mm com bocal de parafuso. A pressão de travamento de no máximo 700 kN. Parafuso de zona de Padrão 3 de unidade de plastificação.

[069] Os parâmetros de moldagem por injeção a seguir foram definidos:

TESTES TESTE DE TENSÃO DE ACORDO COM DIN EN ISO 527

[070] Resistências à tensão das peças de teste foram medidas de acordo com DIN EN ISO 527 com uma máquina de alongamento de tensão (Máquina de teste universal Z100, fabricante: Zwick/Roell). Espaçamento inicial das braçadeiras com as peças de teste moldadas por injeção foi de 115 mm. A velocidade transversal foi de 5 mm/min. A mediação do alongamento de tensão é efetuado por meio de duas braçadeiras. As peças de teste usadas se referem às peças de teste ISO, padrão: ISO/CD 3167, tipo A1, 1,70 x 20/10 x 4 mm. A dimensão das fitas de fibra introduzidas no mesmo foi de 1,60 x 10 x 0,35 mm [L x W x H].

TESTE DE CISALHAMENTO DE TENSÃO

[071] Seguindo DIN 53 283, testes de cisalhamento de tensão relacionados ao aumento da resistência de adesivo foram implantados em uma superfície de temperatura controlada. A superfície de adesivo ([L x W] 50 x 10/100 x 10 mm), o tipo de adesivo (adesivo A, adesivo B), a quantidade de adesivo (15 g/m2/30 g/m2/40 g/m2) e a temperatura de superfície (120 °C/140 °C) foi, desse modo, variada. A velocidade de retirada foi de 100 mm/min.

MEDIÇÃO DE DESVIO

[072] A medição de desvio foi implantada com um microscópio Leica M420 e software de processamento de imagem IM 1000. A fita de fibra foi, desse modo, colada na cavidade no lado de injeção do molde. Para a medição do desvio, o pino de injeção foi definido como ponto de referência para a linha zero. Após o processo de moldagem por injeção, o desvio da fita de fibra em relação à impressão do pino de injeção na peça de teste de tensão foi medido. TABELA 1

[073] Medição não apurada; n.a. nenhuma fixação por adesão; CE1 artigo moldado não reforçado, CE2 artigo moldado reforçado com fita de fibra excêntrica.

[074] Os exemplos de acordo com a invenção mostram que os insertos de reforço introduzidos por meio de adesão mantêm sua orientação precisa no molde apesar de pressões de fusão altas.

[075] Em conformidade, os exemplos de acordo com a invenção têm resistências à tensão maiores que os artigos moldados com insertos não fixados em CE2 que são defletidos de sua posição sob a influência da fusão e não podem mais transmitir fluxos de força corretamente. Do mesmo modo, as resistências à tensão alcançadas dos exemplos de acordo com a invenção são maiores que nos artigos moldados não reforçados em CE1.

[076] Além disso, os exemplos E1 a E7 e E9 a 11 mostram que o desvio do inserto de reforço se estende de modo predominante na faixa de μm e, consequentemente, reforços mais precisos são possíveis. Além disso, os exemplos E1 a E11 mostram a adequação da fixação de adesivo sob diversas condições de ligação. Os exemplos E1 a E7 mostram que os valores de desvio inferiores podem ser alcançados com quantidades moderadas de adesivo de cerca de 30 g/m2. Os exemplos E9 a E10 mostram que, também no caso de aplicação do adesivo em ambos os lados, as resistências à tensão altas são alcançadas, portanto, o artigo moldado não sofre delaminação.

Claims

1. MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UM ARTIGO MOLDADO REFORÇADO COM PELO MENOS UMA FITA DE FIBRA caracterizado por ter as etapas a seguir: a) impregnar um agrupamento de fibras planas, contínuas com uma fusão de um polímero termoplástico para formar uma fita de fibra impregnada tendo dois lados opostos, b) aplicar em regiões de pelo menos um adesivo em um lado dos dois lados opostos na fita de fibra impregnada com fusão subsequente do pelo menos um adesivo, c) resfriar e endurecer a fita de fibra impregnada aplicada com pelo menos um adesivo, d) aquecer um molde por injeção a uma temperatura que não é menor que 20 K abaixo do ponto de fusão do adesivo, e) introduzir a fita de fibra impregnada a partir da etapa c) no molde por injeção, de tal modo que pelo menos uma parte das regiões da fita de fibra impregnada revestida com adesivo é colocado em contato com pelo menos uma parede de molde por injeção controlado por pressão e adere à parede do molde de injeção, f) moldar por injeção um segundo polímero termoplástico no molde de modo que o segundo polímero termoplástico adira ao lado da fita de fibra impregnada que não foi aplicada com pelo menos um adesivo para obter um artigo moldado reforçado, g) remover o artigo moldado reforçado do molde por injeção.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro polímero termoplástico usado durante a impregnação na etapa a) ser selecionado a partir do grupo que consiste em poliamidas, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos, polissulfonas, poliimidas, poliésteres, poliéteres, poliestirenos ou misturas de um ou mais dentre os materiais listados.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo segundo polímero termoplástico na etapa f) ser selecionado a partir do grupo que consiste em poliamidas, poliolefinas, poliacrilatos, policarbonatos, polissulfonas, poliimidas, poliésteres, poliéteres, poliestirenos ou misturas de um ou mais dentre os materiais listados.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo primeiro polímero termoplástico usado para a impregnação e/ou o segundo polímero termoplástico usados para a sobremoldagem incluir aditivos selecionados a partir do grupo que consiste em estabilizadores inorgânicos, estabilizadores orgânicos, lubrificantes, antiespumantes, aditivos de alongamento de cadeia, catalisadores de condensação, branqueadores ópticos, plastificantes, agentes de ligação, retardadores de chamas que contêm halogênio, retardadores de chamas isentos de halogênio, modificadores de impacto, preenchedor de particulado, corantes, pigmentos e/ou misturas dos mesmos.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela aplicação do pelo menos um adesivo na etapa b) ser implantada por difusão como pó ou por aplicação de uma suspensão ou por laminação como folha laminada ou rosca.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo adesivo desenvolver um efeito adesivo apenas quando aquecido a não menos que 20 K abaixo do ponto de fusão do adesivo.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o pelo menos um adesivo cobrir a superfície da fita de fibra, parcial ou completamente, em pontos distintos ou em padrões geométricos, como listras, retângulos, diamantes, círculos, ovais ou em áreas em distribuição estatística.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o pelo menos um adesivo ser selecionado a partir do grupo de copoliamidas ou copoliésteres.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela copoliamida ter um ponto de fusão, de acordo com ISO 11357, na faixa de 70 °C a 160 °C, de preferência, de 90 °C a 140 °C e/ou uma viscosidade de fusão a 160 °C e um carregamento de 2,16 kg, de acordo com ISO 1133, de 50 a 3.000 Pa.s, de preferência, de 200 a 2.000 Pa.s e/ou em que o copoliéster tem um ponto de fusão, de acordo com ISO 11357, na faixa de 80 °C a 180 °C, de preferência, de 100 °C a 160 °C e/ou uma viscosidade de fusão, de acordo com ISO 1133, a 160 °C e um carregamento de 2,16 kg, de 50 a 1.500 Pa.s, de preferência, 100 a 1.000 Pa.s.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a cobertura, espessura de camada, morfologia e a capacidade de adesão do pelo menos um adesivo serem ajustados pela quantidade aplicada de adesivo, de preferência, de 10 a 50 g/m2, particularmente, de preferência, de 15 a 30 g/m2.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pela remodulação da fita de fibra ser efetuada antes ou após a etapa b).

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por, na etapa d), o molde por injeção ser aquecido a uma temperatura que não é menor que 20 K abaixo da temperatura de fusão do adesivo, em particular, 50 a 200 °C, de preferência, 70 a 180 °C, particularmente, de preferência, 90 a 160 °C.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por, na etapa e), a pelo menos uma fita de fibra ser colocada em contato com a pelo menos uma parede de molde por injeção controlado por pressão por aplicação de uma pressão de 5 a 30 N/cm2, de preferência, de 10 a 20 N/cm2.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo agrupamento de fibras consistir em fibras contínuas, em particular, fibras de carbono, naturais, de vidro, minerais ou de aramida, de preferência, fibras de carbono ou fibras de vidro com um corte transversal plano ou arredondado do filamento individual e, particularmente, de preferência, fibras de carbono.

15. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por, entre a etapa de impregnação a) e aplicação do adesivo na etapa b), pelo menos 2 fitas de fibra serem unidas para formar um laminado em uma estação adicional e a aplicação do adesivo ser efetuada, na etapa b), em pelo menos um lado do laminado.