BR102018074000A2 - Aperfeiçoamento introduzido em processo de obtenção de compósitos termo estruturais - Google Patents

Abstract

proveniente da união de diversos materiais sintéticos (f), aos quais passam por uma fase de acoplamentos (união dos materiais), para posteriormente serem aquecidos e prensados em moldes (m) de tamanho específico para cada peça a ser moldada, a temperaturas e pressão adequadas à fusão destes ditos elementos, sendo dito compósito termo estrutural (1) obtido a partir da formação do substrato (s), com a moldagem de fibras (f) sintéticas, espumas, etc, preferencialmente non woven (nw - tnt) + filme pe + fibra vidro + espuma semi-rígida pu embebida em uma formulação química (fo) de difenilmetano di isocianato (mdi) na proporção entre 30% e 80% e cloreto metileno (cm) na proporção entre 20% a 70%; sendo que para o processamento do produto, é utilizado um catalisador preparado à base de dabco cristal na proporção entre 1% e 30%; adicionando-se água na proporção entre 70% e 99%, podendo dito substrato (s), durante a fase de moldagem a quente, receber a adição de acabamentos (5) e, após a fase de moldagem, receber a adição de elementos estruturais menores e complementares (6).

Description

“APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS”

INTRODUÇÃO

[001] Trata a presente invenção de um aperfeiçoamento introduzido em processo de obtenção de compósitos termo estruturais, utilizados na indústria automotiva, tais como, quebra-sóis, colunas internas ABC, partes integrantes de painéis de porta (medalhões), painéis de porta completos, porta pacotes, painel de instrumentos, consoles centrais de apoiar o braço (entre os bancos dianteiros), podendo ainda serem aplicados em outros segmentos além do segmento automotivo, como forros de tetos e paredes na decoração de imóveis na construção civil, e em eletrodomésticos como fogões, geladeiras, fornos e micro-ondas, que apresentam redução de peso, bem como, melhor performance acústica e térmica, além de alta resistência a impactos.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] A técnica tradicional de obtenção de peças estruturais internas para automóveis, prevê diferentes partes nos componentes dos interiores dos automóveis, que são costumeiramente fabricados pela indústria automobilística, com base em espumas de poliuretano (PU), polipropileno (PP), fibras naturais (madeira ou juta) e materiais plásticos injetados rígidos e/ou semirrígidos.

[003] Além disso, outros materiais são agregados a cada peça, em função da sua utilização, como por exemplo, o quebra-sol, que possui em seu interior, uma armação metálica ou plástica para articulação; os painéis de porta automotivos, que possuem sua estrutura em polímeros, com ou sem adição de partes com compósitos de fibras naturais, acopladas em acabamentos de

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2/8 tecidos, vinil ou couro.

[004] Os referidos elementos (polímeros), praticados no interior da maioria dos automóveis, são confeccionados com materiais que possuem grande resistência física e flex ibilidade de design, mas podem apresentar “lâminas plásticas” em condições de deformações e rompimentos, quando submetidos a fortes impactos provocados usualmente por colisões.

[005] Devido ao seu peso e características de absorção de impacto, as espumas semiflexíveis são largamente usadas na fabricação de partes internas dos automóveis, tais como: painéis de instrumentos; quebra-sol, encosto de cabeça; tetos, etc., sendo que, estas espumas semiflexíveis são usualmente protegidas por uma face decorativa feita por vinil, tecidos espumados ou TNT, sendo que seus moldes, normalmente, são fabricados de aço ou alumínio.

[006] As espumas flexíveis e semiflexíveis utilizam água como agente de expansão e possuem, em sua maioria, estrutura com células abertas, sendo que a abertura destas células é crítica, uma vez que as peças acabadas não podem ser esmagadas (após a desmoldagem), para eliminar o encolhimento, mantendo, ainda as características térmicas e acústicas.

[007] A manufatura das espumas semiflexíveis é mais complexa e envolve outras etapas adicionais distintas, sendo que o processo mais utilizado emprega sistemas que utilizam derivados do MDI e polióis poliéteres reativos. Este processo é utilizado para as espumas acopladas aos tecidos, para obtenção de “toque com memória” nos acabamentos externos das peças, conferindo melhor conforto interno no interior dos veículos.

[008] Já as espumas semi-rígidas são utilizadas como absorvedoras de impacto, como em para-choques e tetos automotivos. Estas espumas são semi-rígidas em sua

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3/8 natureza, assemelhando-se às rígidas, podendo não recuperar a forma inicial com a mesma performance do que as espumas flexíveis, a depender da força de impacto. Como as espumas flexíveis e semiflexíveis, as espumas semi-rígidas possuem mais de 90% de células abertas em sua estrutura. A diferença é que devido a maior rigidez de sua estrutura, as espumas semi-rígidas, quando submetidas aos testes de compressão, retornam mais lentamente a forma original.

[009] Quando a espuma é submetida a um impacto, ela pode absorver e dissipar a energia de duas formas: i) por amortecimento pneumático (expulsão e reentrada do ar retido nas estruturas celulares durante a deflexão) e ii) por amortecimento mecânico (deflexão da estrutura celular), sendo que o material da face também atua como um mecanismo distribuidor de carga, para aumentar a desaceleração durante o impacto de um corpo.

[010] Além das espumas de poliuretano (PU), polipropileno (PP) e materiais plásticos injetados e rígidos, também são utilizados na indústria automobilística, materiais termo-moldados, resultantes da moldagem de várias camadas de fibras, com a adição ou não de resinas.

[011] Estes processos de fabricação resultam em peças com maior peso, menor resistência a impactos, menor performance acústica e térmica, além, é claro, de ter um custo elevado de fabricação.

ANÁLISE DO ESTADO DA TÉCNICA

[012] Existem diversas soluções para a fabricação de estruturas termo-moldadas para automóveis e demais setores, destacando-se o PI 0413887-2, PI0502033-6 e o WO9320131A1, que prevêem um processo de fabricação de estruturas moldadas isolantes, porém, sem atingir os parâmetros necessários à segurança, isolamento térmico e acústico e redução de custos de produção.

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OBJETIVOS DO APERFEIÇOAMENTO

[013] O principal objetivo do presente aperfeiçoamento é obter um compósito termo estrutural, com maior resistência a impacto, inclusive, com a possibilidade de criar reforços pontuais em partes específicas da peça, que recebem maiores impactos; com alta performance acústica e térmica.

[014] Outro objetivo do presente aperfeiçoamento é a possibilidade do referido compósito termo estrutural, receber outros elementos menores, estruturais e complementares, componentes de cada conjunto tais como, elementos de articulação como no caso dos quebra-sóis, elementos de fixação como no caso das colunas e painéis de porta, etc., sendo que, os referidos elementos estruturais e complementares são passíveis de serem confeccionados em materiais plásticos, resinas, metálicos, etc.

[015] Também é objetivo do presente aperfeiçoamento, a produção de um compósito termo estrutural, que possibilite o recebimento de acabamento exterior de alto nível, sem alterar suas características de resistência, acústica e térmica.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[016] Para solucionar os inconvenientes citados e pensando em proporcionar melhorias no processo de fabricação de compósito termo estrutural, foi desenvolvido o presente “APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS”, que apresenta um processo de obtenção de elementos de revestimento e outros componentes automotivos praticados no interior de automóveis, utilizando, de forma complementar às espumas mencionadas anteriormente (rígidas, semi-rígidas e flexíveis), com a inclusão de fibras de vidro geometricamente estruturadas e novas

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5/8 formulações químicas derivadas do MDI, com a possibilidade de criar reforços pontuais em regiões específicas das peças, conforme necessidades inerentes a cada tipo de produto, cliente e mercado.

[017] O presente aperfeiçoamento prevê a possibilidade de inclusão de acabamentos nobres ao compósito termo estrutural, com a finalidade de melhorar o aspecto visual da peça (acabamento), podendo ser adicionado vinil, couro, courino, tecidos espumados, tecidos acoplados com vinil, manta ovata, TNT, etc, sem prejuízo da performance de resistência, térmica, acústica e densidade.

[018] Permitem, ainda, alta flexibilidade de design, curvas e vincos com ângulos agressivos, inclusive com a possibilidade de reciclagem dos materiais utilizados.

[019] O compósito termo estrutural, objeto do presente, é proveniente da união de diversos materiais sintéticos, aos quais passam por uma fase de acoplamentos (união dos materiais), para, posteriormente, serem aquecidos e prensados em moldes específicos, a temperaturas e pressão adequadas à fusão destes ditos elementos.

[020] Além disso, cada elemento especificamente, pode ou não receber outros elementos menores, estruturais e complementares, componentes de cada conjunto tais como, elementos de articulação como no caso dos quebrasóis, elementos de fixação como no caso das colunas e painéis de porta, etc., sendo que, os referidos elementos estruturais e complementares são passíveis de serem confeccionados em materiais plásticos, resinas, metálicos, etc.

[021] Em seguida à moldagem das peças e adição dos elementos estruturais complementares, as peças produzidas recebem acabamentos adequados e

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6/8 compatíveis ao modelo do automóvel e outros segmentos diversos, tais como, revestimentos plásticos, em tecidos, vinil, couro ou corino adequados ou pinturas adequadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[022] A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do presente aperfeiçoamento e de acordo com uma preferencial realização prática do mesmo, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou o seguinte.

Fig. 1, apresenta o compósito termo estrutural acabado, com as indicações das áreas de maior impacto e componentes estruturais menores adicionados;

Fig. 2 apresenta a inserção de fibras adicionais, em locais pontuais do compósito termo estrutual; e

Fig. 3 apresenta a aplicação de ajustes nas dosagens da formulação química, em locais pontuais do compósito termo estrutural.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[023] Conforme ilustram as figuras relacionadas e é previsto na invenção, o presente “APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS”, é proveniente da união de diversos materiais sintéticos (F), aos quais passam por uma fase de acoplamentos (união dos materiais), para posteriormente serem aquecidos e prensados em moldes (M) específicos, a temperaturas e pressão adequadas à fusão destes

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7/8 ditos elementos, mais particularmente de um processo de obtenção de compósitos termo estruturais (1), com a conformação do substrato (S) a partir de fibras (F) sintéticas, espumas, etc, preferencialmente Non Woven (NW TNT), mais Filme PE, mais Fibra vidro, mais espuma semi-rígida PU embebida em uma formulação (FO) de Difenilmetano Di Isocianato (MDI) na proporção entre 30% e 80% e Cloreto Metileno (CM) na proporção entre 20% a 70%; sendo que para o processamento do produto, também é utilizado um catalisador preparado à base de Dabco Cristal na proporção entre 1% e 30%; adicionando-se água na proporção entre 70% e 99%.

[024] O presente aperfeiçoamento é compreendido pela possibilidade de obtenção de áreas específicas e pontuais (2), no compósito termo estrutural (1), com maior resistência a impactos, acrescentando, durante o processo de montagem das camadas de fibras (F) que formarão o substrato (S), uma ou mais camadas (3) de fibra (F), na respectiva área específica e pontual (2), sendo que este reforço pontual (2) também poderá ser obtido com a aplicação (4) de ajustes dos parâmetros de dosagem da formulação (FO) apresentada, que influenciam diretamente na rigidez do substrato (S).

[025] O presente aperfeiçoamento também é compreendido pela possibilidade de aplicação, nas peças a serem moldadas, durante a fase de moldagem do substrato (S), de revestimentos ou acabamentos (5), que podem ser tecidos, vinil, couro, courino, plásticos, revestimentos plásticos, pinturas adequadas, etc.

[026] Após a conformação do substrato (S) + acabamento (5) (tecido, vinil, couro, etc.), e para a finalização do compósito termo estrutural (1), poderão ser adicionados, através do processo de colagem por Hot Melt ou soldas por sobre-injeção, elementos menores, estruturais e complementares (6), tais como, elementos de articulação como no caso dos quebra-sóis, elementos de fixação, como no

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8/8 caso das colunas, painéis de porta, porta pacotes, painel de instrumentos, etc., sendo que tais elementos menores estruturais e complementares (6) podem ser confeccionados em materiais plásticos, metálicos, resinas, etc.

[027] Apesar de detalhada o presente aperfeiçoamento, é importante entender que a mesma não limita sua aplicação aos detalhes e etapas aqui descritos, sendo que dito aperfeiçoamento é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de modos, devendo ficar entendido que a terminologia aqui empregada é para a finalidade de descrição e não de limitação.

Claims (5)

1) “APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE

COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS”, proveniente da união de diversos materiais sintéticos (F), aos quais passam por uma fase de acoplamentos (união dos materiais), para posteriormente serem aquecidos e prensados em moldes (M) de tamanho específico para cada peça a ser moldada, a temperaturas e pressão adequadas à fusão destes ditos elementos,

CARACTERIZADO pelo fato do compósito termo estrutural (1) ser obtido a partir da formação do substrato (S), com a moldagem de fibras (F) sintéticas, espumas, etc, preferencialmente Non Woven (NW - TNT) + Filme PE + Fibra vidro + Espuma semi-rígida PU embebida em uma formulação química (FO) de Difenilmetano Di Isocianato (MDI) na proporção entre 30% e 80% e Cloreto Metileno (CM) na proporção entre 20% a 70%; sendo que para o processamento do produto, é utilizado um catalisador preparado à base de Dabco Cristal na proporção entre 1% e 30%; adicionando-se água na proporção entre 70% e 99%, podendo dito substrato (S), durante a fase de moldagem a quente, receber a adição de acabamentos (5) e, após a fase de moldagem, receber a adição de elementos estruturais menores e complementares (6).

2/2 específicas e pontuais (2), com maior resistência à impactos, com a aplicação (4) de ajustes dos parâmetros de dosagem da formulação química (FO) que embeberá a espuma semi-rígida PU, durante o processo de montagem das camadas de fibras (F) que formarão o substrato (S).

2) “APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS”, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de se obter, no compósito termo moldado (1), áreas específicas e pontuais (2), com maior resistência à impactos, acrescentando, durante o processo de montagem das camadas de fibras (F) que formarão o substrato (S), uma ou mais camadas de fibras (3), nas respectivas áreas específicas e pontuais (2).

3) “APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS”, de acordo com as reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO pelo fato de se obter, no compósito termo moldado (1), áreas

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4) APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO por permitir, durante a fase de moldagem a quente, a aplicação no substrato (S) de revestimentos ou acabamentos (5), que podem ser tecidos, vinil, couro, courino, plásticos, revestimentos plásticos, pinturas adequadas, etc., onde a superfície externa do substrato (S) se funde com a superfície do material de revestimentos ou acabamentos (5).

5) APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS”, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO, pelo fato de, após a conformação do substrato (S) + acabamento (5), e para a finalização do compósito termo estrutural (1), poder ser adicionado, através do processo de colagem por Hot Melt ou soldas por sobre-injeção, elementos menores, estruturais e complementares (6), tais como, elementos de articulação como no caso dos quebra-sóis, elementos de fixação, como no caso das colunas, painéis de porta, porta pacotes, painel de instrumentos, etc., sendo que tais elementos menores estruturais e complementares (6) podem ser confeccionados em materiais plásticos, metálicos, resinas, etc.