BR112013001381A2 - novo material intermediário de reforço constituído de um conjunto de teias espaçadas - Google Patents

Abstract

NOVO MATERIAL INTERMEDIÁRIO DE REFORÇO CONSTITUÍDO DE UM CONJUNTO DE TEIAS ESPAÇADAS A presente invenção diz particularmente respeito a um material intermediário compreendendo ou consistindo exclusivamente, de um conjunto de fitas (tiras) individualizadas, cada tira sendo constituída por uma camada de fibras de reforço unidirecionais associada, por colagem, sobre cada uma das suas faces à uma teia de fibras termoplásticas, caracterizada pelo fato de que as tiras são dispostas em camadas sucessivas, de maneira à que as tiras das duas camadas sucessivas, se sobreponham com ou sem cruzamento, mas sem entrelaçamento, a ligação entre uma tira e as tiras com as quais ela é sobreposta sendo assegurada, por meio de colagem , e que, em cada camada, as tiras estejam dispostas sensivelmente paralelas umas às outras ao longo de pelo menos a parte do seu comprimento, estando independentes e espaçadas umas das outras e em que as fitas de pelo menos duas camadas se estendam em duas direções diferentes.

Description

“NOVO MATERIAL INTERMEDIÁRIO DE REFORÇO CONSTITUÍDO DE UM CONJUNTO DE TEIAS ESPAÇADAS” A presente invenção se refere ao campo técnico dos materiais de reforço, adapta- dos para a constituição das peças compostas. Mais precisamente, a invenção refere-se a um novo material intermediário constituído de um conjunto de tiras de fibras unidirecionais para a produção de peças compostas, por injeção ou infusão subsequente de resina termo- endurecível, termoplástica ou de uma mistura das duas, um método de fabricação do tal material intermediário de modo que o método de fabricação das peças compostas a partir do tal material intermediário, e as peças compostas obtidas.

A fabricação de peças ou de artigos compostos, isto é, que compreende, por um la- do, um ou mais reforços ou teias fibrosas e, por outro lado, uma matriz principalmente de tipo termoendurecível ("resina") e podendo incluir termoplásticos, pode, por exemplo, ser realizada por um processo chamado "direto" ou "LOM" (em Inglês "Liquid Composite Moul- ding” ou "moldagem líquida composta" em Portugues). Um método direto é definido pelo fato dequeum ou mais reforços das fibras são implementados no estado "seco" (isto é, sem a matriz final), a resina ou matriz, é implementada separadamente, por exemplo por injeção, no molde que contém os reforços das fibras ("RTM" do processo, "“Resin Transfer Moulding” em Inglês ou “moldagem da resina transferida "em Portugues) por infusão através da espes- sura do processo dos reforços fibrosos ("LRI", em Inglês "Liquid Resin Infusion” ou "infusão de resina líquida” em Portugues ou "RFI" em Inglês "Resin Film Infusion" ou "infusão de fil- me de resina” em Portugues), ou ainda por revestimento/impregnação manual por rolo ou por pincel, sobre cada uma das unidades de camadas de reforço de fibras, aplicadas de maneira sucessiva sobre a forma .

Para os métodos RTM, LRI ou RFI é necessário em geral antes de tudo fabricar uma pré-forma de fibra do artigo acabado desejado, e preencher esta pré-forma com uma resina. A resina é injetada ou infundida por diferencial de pressão da temperatura, e, em seguida, uma vez que toda a quantidade necessária de resina esteja contida na pré-forma, o conjunto é aquecido a uma temperatura mais elevada para a execução do ciclo de polimeri- zação/reticulação, e assim provocar o seu endurecimento.

As peças de compostos utilizados na indústria automotiva, aeronáutica ou naval, são em particular submetidas à exigencias muito rigorosas, notadamente em termos de pro- priedades mecânicas. No entanto, as propriedades mecânicas das peças estão relacionadas principalmente à um parâmetro que representa a taxa de volume das fibras (TVF).

Nestes setores, um grande número de pré-formas são feitas com base no material —dereforço, principalmente de fibra de carbono, notadamente do tipo unidirecional. É possível calcular de maneira teórica as taxas de volume máximo das fibras contidas em uma chapa unidirecional assumindo dois tipos de conjuntos: hexagonal ou quadrado. Respectivamente assumindo um conjunto do tipo hexagonal e um conjunto do tipo quadrado, o TVF máximo obtido é respectivamente 90,7% e de 78,5% (Uma Introdução à Materiais Compostos, D. Hull, TW Clyne, Segunda Edição, Universidade de Cambridge da Série Ciência do Estado Sólido, 1996). Por outro lado, na realidade, parece difícil a obtenção de frações de volume de fibras superiores a 70% para peças compostas. Na prática, é comumente admitido, por um especialista na matéria, uma taxa de volume de fibras (TVF) de cerca de 60% é um pa- drão “standard” para a produção de peças compostas e satisfatórias e com, uma boa repro- dutibilidade (ST Peters, "Introdução, conceitos básicos de composição e roteiro", em Hand- book of Composites, Chapman & Hall, 1998, p. 1-20 e em especial a pág. 8).

A resina que é posteriormente associada, notadamente, por injeção ou infusão, às chapas de reforço unidirecional, durante a produção da peça, pode ser uma resina termoen- durecível, por exemplo, do tipo epoxy. Para permitir um fluxo correto através de uma pré- forma constituída de um empilhamento de diferentes camadas de fibras de carbono, esta resina é, na maioria das vezes, muito fluída, por exemplo, com uma viscosidade de cerca de 50a200mPa.s. a temperatura de infusão/injeção. O inconveniente maior deste tipo de resi- na é a sua fragilidade, após a polimerização/reticulação, o que resulta em uma menor resis- tência ao impacto das peças de compostos feitos.

A fim de resolver este problema, foi proposto nos documentos da técnica anterior de associar as camadas unidirecionais das fibras de carbono com uma teia de fibras termo- plásticas. Tais soluções são notadamente descritas em particular nos pedidos de patente ou nas patentes EP1125728, US 628016, WO 2007/015706, WO 2006/121961 e US 6.503.856. A adição desta teia permite melhorar as propriedades mecânicas no teste de compressão após impacto (CAI) teste utilizado rotineiramente para caracterizar a resistência das estrutu- ras ao impacto.

A demandante propôs igualmente nos pedidos de patente anteriores WO 2010/046609 e WO 2010/061114, materiais intermediários particulares comportando uma camada (folha) especial de fibras unidirecionais, em particular de carbono, associada por colagem, sobre cada uma das suas faces com uma teia de fibras termoplásticas (também chamadas de não tecido), bem como o seu processo de produção. As camadas (folhas) uni- direcionais proporcionam uma cobertura total para certas aplicações, notadamente para a fabricação de partes de espessura substancial, uma das limitações do tipo de intervenção material intermediária, é a sua baixa permeabilidade transversal à resina que vai ser injetada ou infundida, para a constituição da peça final. Neste contexto, a solução foi proposta no pedido de patente WO 2010/046609 que consiste na realização de furos que se estendem nointerior do material, permitindo que ele tenha um fator de abertura dado. Esta solução é utilizada, na prática, sobre as camadas (folhas) de largura superior à cerca de 20 mm, e pre- ferencialmente superior à 50 mm, mas é mais difícimente realizável no caso de camadas

(folhas) de larguras inferiores. Contudo, as larguras de 3,17 mm ou 6,35 mm são, por exem- plo, utilizadas na remoção automática das máquinas existentes e, que apresenta então um interesse todo particular.

A presente invenção tem por objetivo eliminar e/ou limitar os problemas acima mencionados e/ou de aportar melhorias em geral. Igualmente um dos objetivos da presente invenção é o de proporcionar um novo produto intermediário, adaptado para à produção de peças compostas a base de resina termoendurecível ou termoplástica, e especialmente por injeção ou infusão da resina, a qual tem uma permeabilidade satisfatória e permite um tem- po de difusão da resina relativamente baixo, mesmo no caso da concepção de peças de grande espessura, por exemplo, para além de 20 mm.

Um outro objectivo da presente invenção é preencher estas especificações, en- quanto proporciona um produto intermediário que seja fácil de fabricar e se adaptar aos pro- cessos automatizados.

Um outro objetivo da presente invenção é igualmente o de propor um produto in- termediário, que possa ser diretamente confeccionado em forma sobre um molde de forma adaptada à peça composta final desejada e, por conseguinte, se apresentar sob a forma de uma pré-forma.

Neste contexto, a presente invenção refere-se a materiais intermediários, processos e peças compostas, tal como definidos nas reivindicações.

Em particular, o material intermediário de acordo com a invenção compreende, de fato ou é constituído exclusivamente de um conjunto de tiras individualizadas, cada tira sen- do composta de uma teia (camada) de tecidos não perfurados de reforços unidirecionais associados sobre cada uma das faces a uma teia de fibras termoplásticas, a ligação entre a camada de fibras unidirecionais e as teias de fibras termoplásticas estando asseguradas por —meiode colagem e, notadamente por fusão, ao menos por fusão parcial das fibras termo- plásticas, caracterizada pelo fato de que as tiras são dispostas umas ao lado das outras, em camadas sucessivas e notadamente em pelo menos quatro camadas, de modo que as tiras de duas camadas sucessivas se sobreponham, com ou sem cruzamento, mas, sem entrela- çamento, a ligação entre uma tira ou as tiras com a qual é sobreposta sendo assegurada por colagem, e, notadamente, por fusão, ao menos parcial das fibras termoplásticas, e em que, em cada camada, as tiras estejam dispostas sensivelmente e paralelamente umas às outras pelo menos ao longo da maior parte do seu comprimento, ao mesmo tempo estando inde- pendentes e espaçadas umas das outras, e em que as tiras de pelo menos duas camadas se estendam por duas direções diferentes.

Divessas outras características do material de acordo com a invenção são descritas nas reivindicações.

O material de acordo com a invenção destina-se à produção de peças compostas por processo direto. Além disso, a massa de não-tecido, no centro de cada tira deformada, representa de 0,1 à 10% e, de preferência, de 3 a 10% da massa total de cada tira.

A invenção também se refere a um método de fabricação de um material intermédi- ário de reforço ou de uma pré-forma de acordo com a invenção, compreendendo as seguin- tesetapas: a) proporcionar pelo menos uma tira individualizada, composta por um tecido não perfurado de fibras de reforço unidirecionais associadas sobre cada uma das suas faces, com uma teia de fibras termoplásticas, a ligação entre a teia de fibras unidirecionais e as teias sendo fornecidas por fusão ao menos parcial das fibras termoplásticas, b) dispor de tais tiras umas ao lado das outras e em camadas sucessivas, incluindo pelo menos quatro camadas, de modo que as tiras de duas camadas sucessivas se sobre- ponham, com ou sem cruzamento, mas sem entrelaçamento, e de modo a que, em cada camada, as tiras estejam dispostas sensivelmente paralelamente umas às outras ao longo de pelo menos a maior parte do seu comprimento, sendo independentes e espaçadas umas das outras, e que as tiras de pelo menos duas camadas se estendam por duas diferentes direções, Cc) proporcionar a conexão entre uma tira ou tiras e com as quais serão sobrepostas por fusão pelo menos parcial das fibras termoplásticas. A invenção também se refere a um método de fabricação de uma peça composta caracterizada pelo fato deque pode compre- enderas etapas a seguir: a) dispor de pelo menos um material de reforço intermediário ou de uma pré-forma de acordo com a invenção, b) eventualmente, empilhar diferentes materiais de acordo com uma das reivindica- ções anteriores e, eventualmente, a fixação sob a forma de um pré-molde, Cc) adicionar, por infusão ou injeção, uma resina termoendurecível e/ou termoplásti- ca, d) consolidar a parte desejada por uma etapa de polimerização/reticulação seguin- do um ciclo definido de temperatura e de pressão, seguido de um arrefecimento.

De acordo com uma implementação particular do método de acordo com a inven- ção, aresinatermo-endurecível é adicionada por infusão sob uma pressão inferior à pressão atmosférica, notadamente a uma pressão inferior a 1 bar e, por exemplo, compreendida en- tre 0,1 e 1 bar.

De acordo com outro dos seus aspectos, a invenção diz respeito a peças compos- tas suscetíveis de serem obtidas de acordo com o tal método, o qual apresenta, notadamen- teumafração de volume de fibra (TVF) de 50 à 63%, de preferência 53-60%.

De acordo com um outro modo de realização, a invenção fornece um material de moldagem que compreende uma pluralidade de dobras, cada camada comprendendo tiras de reforço orientadas e espaçadas, a orientação das tiras em uma dobra diferente da orien- tação das tiras em uma camada adjacente, cada tira compreendendo um material fibroso de reforço.

O material de moldagem pode igualmente compreender um material de ligação pa- ramanter a orientação das tiras. Este material de ligação pode compreender um material fibroso termoplástico.

Diversas outras características aparecem a partir da descrição dada a seguir, com referência aos desenhos anexados.

As Figuras 1, 2A e 2B mostram, de maneira esquemática, diferentes construções que podem apresentar um material intermediário de acordo com a invenção.

A Figura 2A é uma vista em perspectiva parcial de uma camada de tiras em uma área de relêvo e Figura 2B é uma vista parcial correspondente a parte superior.

As Figuras 3A e 3B são vistas esquemáticas em corte mostrando o posicionamento pode tomar, um material intermediário de acordo com a invenção, as tiras de camadas su- cessivas orientadas na mesma direção.

As Figuras 4 e 5 são, respectivamente, uma representação esquemática, em pers- pectiva, parcialmente rasgada, e em corte, de uma tira utilizada como parte da presente in- venção, em que uma folha unidirecional está associada a dois falsos tecidos.

A Figura 6 é uma vista esquemática de um dispositivo podendo ser utilizado para a produção de peças compostas.

A Figura 7 mostra a evolução da taxa de enchimento da resina quando as configu- rações mostradas nas Figuras 3A e 3B são utilizados pelo processo de infusão sob vácuo.

A Figura 8 mostra a evolução da permeabilidade transversal em função da fração do volume de fibra TVF (FST) obtidos pelos materiais de acordo com a invenção e os mate- riais comparativos.

A invenção proporciona materiais produzidos por depósito de tiras, pelo menos al- gumas, e de preferência todas, são de tiras ditas deformadas. No contexto da invenção, as camadas ou filamentos unidirecionais que constituem as tiras estão associadas a cada uma face delas para não tecidos (também chamado de velas), antes da sua utilização para for- maro material intermediário de acordo com a invenção. Além disso, no material de acordo com a invenção, cada tira deformada é constituída por uma camada de fibras de reforço unidirecionais associadas à duas camadas de não tecidos ao longo de todo o comprimento.

Como mostrado na Figura 1, no contexto da presente invenção, várias tiras IOO, 101, ... 200, 201, ... 300, 301, ... são dispostas horizontalmente, lado a lado e em camadas 10, 20, 30 enquanto são afastadas umas das outras em cada uma das camadas por uma distância e1, e2, e3 ... A primeira série 10 (igualmente chamada camada ou dobra) das tiras está colocada sobre uma superfície plana, como mostrado na Figura | ou a forma como mostrado Figuras 2A e 2B.

Uma segunda série 20 de tiras lado a lado espaçadas e em se- guida dispostas horizontalmente ou em forma de, por exemplo, com uma orientação diferen- te da primeira série 10. Isso é feito de uma pilha de diferentes conjuntos de tiras paralelas entre elas, em cada série, e de preferência, de pelo menos quatro séries, em função da es- pessurae orientações desejadas, por analogia com um material unidirecional clássico.

To- das as camadas de tiras podem ter direções diferentes, ou apenas alguns dentre eles, en- quanto outros podem ter direções idênticas.

As orientações preferenciais mais frequente- mente são orientadas em direções a fim de formar um ângulo de 0º, + 45º ou - 45º (corres- pondendo igualmente à + 135º), e + 90º com o eixo principal da peça a ser produzida.

O eixo principal da peça é geralmente o maior eixo da peça e o 0º coincide com este eixo.

É possível, por exemplo, produzir empilhamentos quase isotrópicos, simétricos ou orientados para escolher a orientação das dobras.

A título de exemplos de empilhamento quase isotró- pico, podemos citar o empilhamento de acordo com os ângulos de 45 º/ 0º 135% 90º ou 90 º/ 135 º/0º/45º, A título de exemplos de empilhamento simétrico podemos citar O º/ 90 º/ 0º ou45º/135º/45º.

Em cada série, as tiras se estendem substancialmente paralelamente u- mas às outras, exceto, por exemplo, nas áreas de saliência Il, onde pedaços de tiras adicio- nais m1, m2 ... podem ser posicionadas entre as bandas 100, 101, criando zonas de não paralelismo, como mostrado nas Figuras 2A e 2B.

Esses pedaços de tiras são introduzidos para atender à direção preferencial das dobras, a fim de compensar as diferenças de com- primento, devido às saliências.

A inserção de segmentos de tiras só é realizada apenas em casos extremos.

Sempre que possível, se realizará em zonas de curvatura, um espaçamen- to entre duas bandas ou uma série de bandas ligeiramente diferentes em comparação ao espaço entre as bandas presentes nas áreas planas da mesma peça.

Por consequencia, em cada camada ou dobras, as tiras são posicionadas paralelamente umas às outras ao longo do seu comprimento total, com exceção das zonas de curvatura ou das áreas de saliência onde um não paralelismo pode ser introduzido, notadamente, devido ao fato da diferença de distância que devem percorrer as duas tiras vizinhas.

A presença dos espaçamentos entre duas tiras vizinhas em uma mesma série per- mite aumentar as permeabilidades planas (isto é, paralelamente às camadas de fibras) e transversas (isto é, transversalmente em relação às camadas mais finas) do material inter- mediário de acordo com a invenção, comparado com um materia! onde as camadas unidire- cionais iriam assegurar uma cobertura total.

Notadamente no contexto da presente inven- ção, uma permeabilidade transversa em regime saturado de 10 “*m2 e 2.10 “*“m2 pode ser obtida.

Para que esta tal permeabilidade seja constatada, é necessário, no entanto, que as tirasde duas camadas sucessivas sejam dispostas de modo que não existam sobreposição dos espaços totais entre as tiras de uma das camadas pelas tiras de outra camada.

Este é o caso notadamente:

- ou onde não há nenhuma camada sucessiva, nas quais as tiras (tiras) se esten- dem em direções idênticas, - ou quando existem camadas sucessivas 40 e 50 dentre as quais as tiras são ori- entadas em direções idênticas, mas que há uma sobreposição perfeita ou quase perfeita — dascamadas de tiras em que as tiras são orientadas em direções idênticas, como mostrado na Figura 3A. De fato, as tiras 400 e 401 da camada 40 se sobrepõem com as tiras 500 e 501 da camada 50. As bandas das duas camadas sucessivas de orientações identicas não devem ser compensadas umas pelas outras, por uma compensação que resultaria numa recuperação total de espaços entre as tiras pelas tiras da camada inferior ou superior.

Com efeito, no caso ilustrado na Figura 3B, onde as bandas de duas camadas su- cessivas são compensadas por uma meia largura de banda de tal modo que os espaços de uma ou de outra das camadas devam coincidir com as bandas da outra camada, a permea- bilidade não é melhorada. No entanto, este material tem instalações de design em particular para a produção de preformas para os moldes de forma, de depósito de tiras de largura es- treita, sendo mais fácil o depósito de um material em folha de maior largura.

De maneira vantajosa, cada uma das camadas de tiras apresenta um fator de aber- tura pertencente à gama de 0,5 a 9%, de preferência 3 à 6%. Este fator de abertura é o fator de abertura de cada camada individualmente, ignorando as outras camadas. O fator de a- bertura é, por exemplo, determinado pelo método descrito no pedido de patente WO 2010/046609, o qual poderá se referir para mais detalhes. Para realizar esta medição sobre uma única dobra a remoção poderá ser realizada em um saco de vácuo transparente, a co- lagem se efetuando da mesma maneira, que com a dobra da banda anterior do mesmo ma- terial. Estes tais fatores de abertura permitem obter permeabilidades interessantes compa- ráveis ou superiores aquelas obtidas com o multiaxiais costurados tradicionais. Por exemplo, em cada série (também chamada camada) de faixas paralelas, a referida largura ou espa- çamento da tira entre duas tiras vizinhas pertencem à gama de 7-150, preferencialmente na gama de 15 a 40. Na maioria das vezes, em cada camada, ou todas as camadas de tiras , todas as tiras terão uma largura sensivelmente idênticas e os espaços (e1, e2, e3, e4, e5... como mostrado nas figuras 1, 3A e 3B ) entre duas tiras vizinhas serão sensivelmente idên- ticas.

Além disso, é preferível que o espaçamento entre duas tiras vizinhas (adjacentes) de uma camada em áreas de paralelismo seja no máximo de 0,4 mm, de modo a evitar a criação de pelotas (agregados) de resina durante a concepção da parte final, que seriam notadamente fontes de microfissuras após o ciclo higrotérmico. Este valor de espaçamento corresponde à uma média sobre as áreas de paralelismo. Este espaçamento pode ser, por exemplo, na gama de 0,1 à 0,4 mm, de preferência na faixa de 0,2 a 0,4 mm. No entanto, é possível que, em áreas onde a curvatura ou de saliência, onde as tiras (tiras) são localmente não paralelas (chamadas de zonas de não paralelismo), o espaço entre as tiras seja ligeira- mente mais elevado.

As tiras de uma mesma série, ou camada são individuais e independentes umas das outras, especialmente por oposição às tiras de fibras unidirecionais, que são ligadas entreelaspor uma única mesma rede. As tiras de uma mesma série estão únicamente liga- das pela presença das tiras de outras camadas a partir do cruzamento e proporcionando a ligação do conjunto.

A ligação do conjunto é assegurada pela ligação entre uma tira e/ou as tiras com os quais se sobrepõem, esta ligação sendo feita por meio de colagem. A fim de assegurar a coesão do conjunto, pelo menos, duas camadas de tiras têm orientações diferentes. Esta ligação é mais frequentemente realizada por fusão ao menos parcial, das fibras termoplásti- cas de fusão parcial que constituem as redes (velas), seguido de um arrefecimento. Esta fusão pode ser alcançada gradualmente à medida que a remoção de cada tira velada, por analogia com o método descrito no pedido de patente EP 1 469 113, em nome da requeren- te, ouem uma etapa de termo compressão sobre uma ou diversas multicamadas completas ou sobre uma parte da superfície dela sómente, por exemplo, sobre as porções externas das peças a serem produzidas, por exemplo, nas bordas, e isto num suporte de forma plana ou complexa. A fusão pode também ser fornecida em uma parte plana da forma a ser pro- duzida, esta fusão entre as dobras sendo feitas particularmente em áreas que não exigem movimento entre as dobras durante a termo compressão, o resto das dobras restando livres para se mover, permitindo assim a realização de um conjunto de dobras hamonioso formado pelo movimento das folhas das dobras permanecendo integral com as dobras inferiores. Não é mais excluído que as velas (redes) sejam recobertas com um outro agente ligante polimérico, por exemplo um pó termoendurecível do tipo epóxi , que notadamente assegura- ria ou contribuiria para a ligação. De preferência, nenhuma ligação por costura e/ou tricota- gem entre as diferentes camadas de tiras estão presentes.

Uma outra vantagem do material de acordo com a invenção, feito a partir de tiras individuais e independentes constituídas de fibras de reforço unidirecionais associadas em cada uma das faces à um falso tecido de fibras termoplásticas, se situando, em particular, no nível da deformação, e da facilidade de concepção dos moldes pré formados sobre os moldes de formas complexas. Na verdade, o fato de usar diretamente tiras portadores de falsos tecidos que aportarão as propriedades mecânicas desejadas à peça final, oferece inúmeras possibilidades de concepção. Por exemplo, o material de acordo com a invenção pode ser diretamente obtido através do depósito de uma tira deformada sobre um suporte planoou moldado de acordo com a forma da peça desejada. O material conforme a inven- ção pode ser feito diretamente sob forma, sendo que a forma é mantida graças a fu- são/arrefecimento das fibras termoplásticas seja em folha plana que poderão então ser posicionadas e envoltas, após um ligeiro aquecimento, por um molde de forma complexa, quando da concepção da peça final. Como parte da presente invenção, a tira ou banda, entende-se um material em fo- lha que tem um comprimento muito maior do que a sua largura. Tais tiras podem notada- mente apresentar larguras de 3 a 25 mm. As tiras deformadas podem ser feitas a partir de uma ou mais camadas, uma camada sendo constituída por um conjunto de filamentos. As tiras deformadas de menor largura podem ser obtidas, mesmo no caso em que uma camada muito fina de 1K ou 3K é utilizada. Como mostrado na Figura 4, as tiras dobradas | utilizadas na presente invenção têm um comprimento | e largura L. Estas tiras dobradas são constituí- das porum conjunto de filamentos f (por uma única camada 1), ou de um conjunto de ca- madas 1 (cada um constituído por um conjunto de filamentos) que se estendem paralela- mente à largura da tira. A tira dobrada tem uma forma geralmente retangular e está unida sobre cada uma das suas faces grandes 1a e 1b à um falso tecido (respectivamente 2a e 2b), tal como mostrado na Figura 5.

Por falso tecido, que pode igualmente ser chamado de "véu" significa clássicamente um conjunto de fibras contínuas ou curtas dispostas aleatoriamente. Estes falsos tecidos ou véus podem por exemplo ser produzidos pelos processos "Meltblow", "Spunlaid" ou "Elec- trospinning", bem conhecidos de um especialista na arte. Em particular, as fibras constituin- tes do falso tecido podem apresentar diâmetros médios compreendidos na gama de 0,5-70 um, e preferivelmente de 0,5 a 30 m. Os falsos tecidos podem ser feitos de fibras curtas ou, de preferência, fibras contínuas. No caso de um falso tecido de fibras curtas, as fibras po- dem apresentar, por exemplo, um comprimento entre 1 e 100 mm. A utilização de falsos tecidos, que apresentam uma cobertura aleatória e isotrópica que permite conferir a cada tira dobrada uma coesão uniforme em todas as direções, ao contrário da execução das ca- —madasde ligação espaçadas, por exemplo. Para cada tira dobrada, a ligação entre os falsos tecidos e a folha (chapa) unidirecional foi préviamente fornecida por meio de aquecimento, utilizando-se a viscosidade do termoplástico nos falsos tecidos quentes, seguido por arrefe- cimento. A título de exemplo, as fibras constitutivas dos falsos tecidos são vantajosamente feitas de um material termoplástico, em particular, escolhidos entre: as Poliamidas (PA, por exemploPA6S,PA12,PAU,PA6,6,PA 6.10, PA 6,12, ...), Copoliamidas (CoPA), as Poliamidas - éter ou éster de bloco (por exemplo, Pebax, PEBA), polyphtalamide (PPA), os poliésteres (tereftalato de polietileno por exemplo, PET, tereftalato de polibutileno - PBT-...), os copoliésteres (COPE), os poliuretanos termoplásticos (TPU), poliacetais (POM), as poliolefinas em C2-C8 (por exemplo, os polipropilenos - PP, polietilenos de alta densida- de-PEAD, polietilenos de baixa densidade - LDPE, polietilenos de baixa densidade linear LLDPE-.. .) e/ou os seus copolímeros, poliétersulfona (PES), as polisulfonas (PSU), as sul- fonas de polifenileno (PPSU), polyeteretercetonas (PEEK), poliéter cetonacetona (PEKK),

poli (sulfureto de fenileno) (PPS), ou Polieterimidas (PEI), poliimidas termoplásticas, os po- límeros de cristais líquidos (LCP), os fenoxis, os copolímeros em bloco, tais como os copo- límeros estireno-butadieno-metilmetacrilato (SBM), os copolímeros de metilmetacrilato me- tilmetacrilato-butil-acrilato (MAM ) e as misturas dos mesmos. Os falsos tecidos podem ser formados por fibras da mesma natureza, mas igualmente de uma mistura destas fibras feitas de materiais termoplásticos. O material é, obviamente, adaptado aos diferentes tipos de sis- temas de termoendurecíveis ou termoplásticos utilizados para a constituição da matriz du- rante a subsequente produção das peças compostas. Cada tira dobrada utilizada para a formação do material intermediário de acordo coma invenção, sobre cada uma das suas superfícies principais, um falso tecido de fibras termoplásticas que garante a sua coesão. Em particular, como um falso tecido de fibras ter- moplásticas, podem ser usados falsos tecidos vendidos por empresas como Protechnic (66, rue des Fábricas, 68702 - França - Cernay Cedex) ou Spunfab Ltd. / Keuchel Associates, Inc. (175 Muffin Lane Cuyahoga Falls, OH 44223, EUA).

No contexto da invenção, "chapa (folha) unidirecional de fibras de reforço" significa uma folha composta exclusivamente, ou quase exclusivamente de fibras de reforço deposi- tado paralelamente umas as outras. Em particular, de acordo com uma forma de realização particular da invenção, a folha unidirecional não tem nenhum fio de trama de entrelaçamento das fibras de reforço, de modo a evitar toda ondulação. Em particular, o material intermediá- riode acordo com a invenção, não comporta nem tecelagem, nem costura, nem tricotagem. Na folha unidirecional, as folhas de carbono são, de preferência não associadas à um ligante polimérico e, portanto, qualificadas de secas, isto é, elas não são nem impregnadas, nem revestidas nem associadas a qualquer ligante polimérico, antes da sua associação com folhas termoplásticas. As fibras de carbono são, no entanto, mais frequentemente caracterizadas por uma taxa de massa de tamanho padrão podendo representar mais de 2% da sua massa.

As camadas unidirecionais pode ser contituídas de uma ou várias folhas de reforço. A título de exemplo, as folhas de reforço podem ser de um material selecionado dentre os seguintes materiais: carbono, vidro, aramida, sílica, basalto, cerâmica e suas misturas, ou qualquer outro material usado no campo dos materiais compostos, as fibras podem ser natu- rais ou sintéticas. As fibras de carbono são entretanto, as preferidas.

Dentro de cada tira, os filamentos ou fibras de reforço estão dispostos de maneira a assegurar uma cobertura quase total e, de preferência total, sobre toda a superfície da tira. Em particular, quando a tira é dobrada é constituída de uma camada unidirecional com di- versas folhas, elas serão dispostas de ponta a ponta, para que haja um mínimo de fenda (lacuna) no material ("gap" lacuna em Inglês) quando o mesmo se sobrepor (“overlap"sobreposição em Inglês). A camada unidirecional e, por conseguinte a tira dobrada utilizada pode então ser qualificada como não perfurada.

Um fio é geralmente constituído por um conjunto de filamentos e comporta, em ge- ral, no caso dos fios de carbono, de 1.000 à 80.000 filamentos, de preferência de 12.000 a

24.000 filamentos. De modo particularmente preferido, no contexto da invenção, os fios de carbonode14à24K, por exemplo, de 3K, 6K, 12K ou 24K, e preferencialmente de 12 K e 24 K, são utilizados. As fibras que os compõem são de preferência contínuas. Os fios presentes dentro das tiras dobradas apresentam uma seção direita transversal sensivelmente retangu- lar ou elíptica e são qualificados de fios planos.

Estes fios apresentam uma determinada largura e espessura. A título de exemplo, um fioplanode carbono de 3 K e com unidade de título de 200 tex apresenta geralmente uma largura de 1 à 3 mm, um fio plano de carbono de 12 K e com uma unidade de título de 446 tex, uma largura de 2 à 5 mm, um fio plano de 12 K com uma unidade de título de 800 tex, uma largura entre 3 à 7 mm, um fio plano de carbono de 24 K com uma unidade de títu- lo de 1600 tex, uma largura de 5 à 12 mm e um fio plano de carbono de 24K com uma uni- dade de título de 1040 tex, uma largura de 5 à 10 mm. Um fio plano de carbono plano de

3.000 a 24.000 filamentos apresentará portanto a maior parte do tempo uma largura de 1 à 12mm.

Para certas formas de realização, os fios de carbono presentes no interior das tiras dobradas, apresentam uma unidade de título compreendida entre 60 e 3800 tex, e preferen- cialmente entre 400 e 900 tex. Antes da associação dos fios de todas as velas para realizar as tiras, é possível se espalhar ou não os fios convencionais utilizados, disponíveis comerci- almente. Por exemplo, a espessura da camada unidirecional de carbono no meio de uma tira pode ser de 90 à 270 pm aproximadamente. Entre os fios de carbono podemos distinguir os fios de Alta Resistência (HR), cujo módulo de elasticidade (tensão) está compreendido entre220e241GPa e cuja ruptura em tensão está compreendida entre 3450 e 4830MPa, os fios de Módulo Intermediário (IM) cujo módulo de elasticidade (tensão) está compreendido entre 290 e 297GPa e cuja ruptura em tensão está compreendida entre 3450 e 6200Mpa e os fios de Alto Módulo (HM), cujo módulo de elasticidade (tensão) está compreendido entre 345 e 448GPa e cuja ruptura em tensão está compreendida entre 3450 e 5520Pa (de acor- —docomoManual"ASM Handbook", ISBN 0-87170-703-9, ASM International, 2001).

As tiras dobradas, tal como anteriormente descrito, e com alguns exemplos mais específicos, que serão dados mais tarde, na descrição e nos exemplos, são utilizadas, no contexto da presente invenção para a produção dos materiais intermediários, destinados à serem associados à uma matriz de resina para a produção subsequente das peças compos- tas, em particular para a indústria aeronáutica. A matriz da resina pode ser de natureza ter- moplástica ou de preferência termoendurecível, ou constituída de uma mistura de resinas termoplásticas e termoendurecíveis. Nos materiais intermediários, de acordo com a inven-

ção, estas tiras deformadas são dispostas umas ao lado das outras, de modo a deixar um espaçamento entre duas tiras vizinhas. Cada conjunto de tiras depositadas, sensivelmente paralelas umas às outras, são chamadas de camadas. Para constituir o material intermediá- rio, diferentes camadas de, pelo menos quatro camadas, são sobrepostas e eventualmente atravessadas sem entrelaçamento. Os materiais intermediários de acordo com a invenção são, de preferência, feitos exclusivamente de tiras dobradas compostas de uma série de fios ou filamentos de reforço que se estendem numa direção paralela ao comprimento da tira, de modo a formar uma folha unidirecional que está associada à cada uma das suas faces à um falso tecido em fibras termoplásticas, estes dois falsos tecidos asseguram a coesão da refe- ridatiradobrada graças a sua característica termoplástica.

Em particular, os materiais intermediários de acordo com a invenção são exclusi- vamente constituídos de um conjunto de tiras dobradas tais como mais precisamente descri- tas neste pedido de patente. Não está excluído que nos materiais intermédios de acordo com a invenção, estas tiras deformadas estejam em combinação com outras tiras tais como defiossimples ou outros. Com efeito, estas tiras dobradas podem, por exemplo, não serem utilizadas em apenas certas orientações de um material multiaxial, os fios de outras orienta- ções sendo convencionais e não deformados, ou sejam constituídos exclusivamente ou não de outros tipos de reforços secos tais como um trançado, um tecido ou uma costura multia- xial.

Os pedidos de patente WO 2010/046609 e WO 2010/061114, os quais poderão se referir para obter mais detalhes descrevem tipos específicos de tiras deformadas de fibras de carbono que permitem obter materiais intermediáros de acordo com a invenção, que vão permitir notadamente de realizar, mais tarde, peças compostas que vão aliar por sua vez as boas propriedades mecânicas e uma taxa de alto volume de fibras às propriedades deseja- das,especialmente na área aeronáutica. De acordo com uma forma de realização preferida, cada tira deformada de material intermediário de acordo com a invenção é constituída de uma chapa unidirecional de fibras de carbono com uma massa por unidade de área de 100 à 280 g/m?, associada, sobre cada uma das suas faces, à um falso tecido de fibras termo- plásticas, os referidos falsos tecidos tendo cada uma espessura de 0,5 a 50 microns, de preferência de 3 à 35 microns. De acordo com uma forma de realização particular, cada fai- xa defrmada apresenta uma espessura de 80 à 380 microns, de preferência 90 à 320 mi- crons, e preferencialmente de 93 à 305 microns. No contexto da presente invenção, as es- pessuras e os pesos são, por exemplo, determinados de acordo com as técnicas descritas no pedido de patente WO 2010/046609.

De maneira vantajosa, a espessura de cada tira deformada apresenta no centro do produto intermediário de acordo com a invenção uma baixa variabilidade, notadamente com as variações das espessuras não excedendo a 20 uti em tipo padrão, de preferência não excedendo a 10 uin no desvio padrão. Esta característica permite melhorar a regularidade das peças compostas que podem ser obtidas.

Além disso, de forma vantajosa, a massa por unidade de área do véu (tira) presente no interior da tira dobrada é compreendida entre a gama de 0,2 à 20 g/m?.

Em cada tira, a associação entre a teia unidirecional e os véus pode ser realizada de maneira descontínua, por exemplo, apenas em determinados pontos ou zonas, mas é preferivelmente realizada de acordo com uma ligação descrita como contínua, que se es- tende sobre a totalidade da superfície da teia. A associação da teia unidirecional aos dois véus pode ser feito por meio de uma camada adesiva, por exemplo, selecionada a partir de adesivos de epoxi, adesivos de poliuretano, colas termoendurecíveis (termoestáveis), adesi- vos a base de monômero polimerizável, adesivos acrílicos estruturais ou acrílicos modifica- das e os adesivos de fusão a quente. Mas na maioria das vezes a associação é realizada graças a característica de aderência (colante) que apresentam os véus ao calor, por exem- plo, numa etapa de termocompressão quando da sua concepção, que permite assegurar umaligação entre a teia unidirecional e os véus. A ligação é, por conseguinte, em geral, pelo menos parcialmente assegurada, pela fusão ao menos parcial das fibras termoplásticas dos véus, seguido de um arrefecimento. De maneira preferencial, a coesão de cada tira defor- mada é assegurada com ausência de costura, tecelagem ou tricô. Vantajosamente, a liga- ção entre a teia unidirecional e os véus é assegurada exclusivamente pelos falsos tecidos termoplástico.

De acordo com uma forma de realização particular, cada tira apresenta uma largura dada substancialmente constante ao longo de todo o seu comprimento, isto é, que as tiras deformadas possuem uma variabilidade muito baixa em largura sobre todo o seu compri- mento. Neste caso, devido ao fato das larguras substancialmente constantes das tiras de- formadas utilizadas, as tiras deformadas de acordo com a invenção apresentam igualmente uma variabilidade muito menor em termos de massa por unidade de área. Em particular, a largura de cada tira deformada apresenta ao longo de todo o comprimento da referida tira um desvio padrão de menos do que 0,25 mm, de preferência inferior a 0,22 mm e de prefe- rência inferior ou igual a 0,20 mm. Uma baixa variabilidade de largura permite notadamente realizaras seguintes peças com uma grande regularidade, com as propriedades mecânicas controladas. A largura das tiras deformadas e desvio padrão podem ser determinados de acordo com o método indicado no pedido de patente WO 2010/061114. Uma tal tira defor- mada de largura sensivelmente constante pode ser obtida de acordo com o processo descri- to no pedido de patente WO 2010/061114, a qual poderemos se referir para mais detalhes.

De acordo com uma forma de realização particular, podendo ser combinada com as precedentes, cada tira deformada não tem qualquer corte ao longo das suas bordas longitu- dinais. Isto faz com que a utilização destes muito mais fácil, em processos de depósitos au-

tomáticos. Com efeito, a presença de fibras ou filamentos cortados na borda da tira tem por inconveniente criar zonas de acumulação de fibras ou filamentos em determinados pontos ao longo do percurso da tira nos processos mencionados, e causar inatividade da máquina devido a quebra de fios ou devido a má qualidade do reforço criado. Estas bordas com a presença de filamentos cortados são igualmente geradoras de fios que se enrolam sobre si mesmos durante o desenrolamento da bobina, onde se encontra a tira enrolada, que tam- bém tem a consequência igualmente as quebras dos fios ou defeitos de qualidade (isto é citamos como "anéis" criadas sobre o rolo da tira). Tal característica é possível notadamente graças ao método anteriormente descrito no pedido de patente WO 2010/061114.

Também, de acordo com uma forma de realização particular, podendo ser combi- nada com as anteriores, cada tira deformada apresenta, em certos pontos sómente de suas bordas longitudinais ou sobre todo o comprimento das suas duas bordas longitudinais, uma ligação direta entre os dois falsos tecidos, realizados graças as características termoplásti- cas destes últimos.

Os materiais intermediários de acordo com a invenção podem ser utilizados para a produção de peças aeronáuticas que requerem alto desempenho mecânico, e em particular para a produção de peças de estrutura primária, mas igualmente para a concepção de pe- ças no ramo automotivo, do ramo eólico (turbinas), reservatório de alta pressão ou outras aplicações industriais onde as características mecânicas não têm a mesma importância, mas onde o produto intermediário de acordo com a invenção tem uma vantagem em termos de velocidade de difusão da resina injetada ou infundida posteriormente. Tais peças podem ser produzidas por todo processo direto conhecido, tais como os processos por infusão ou injeção de resina termoendurecível ou termoplástica. A matriz utilizada é, de preferência, do tipo termoendurecível. A resina injetada será, por exemplo, selecionada a partir dos seguin- tes polímeros termoendurecíveis: os epóxidos, os poliésteres insaturados, os ésteres viníli- cos, os fenólicos, os poliimidas, os bismaleimides.

O composto é obtido após uma etapa de tratamento térmico. Em particular, o com- posto é geralmente obtido por um ciclo de consolidação clássica de polímeros considerados, realizando um tratamento térmico, recomendado pelos fornecedores destes polímeros, e — conhecidos do perito na arte. Esta etapa de consolidação da peça desejada é produzida por polimerização/reticulação seguindo um ciclo definido de temperatura e de pressão, seguido de um arrefecimento. A pressão aplicada durante o ciclo de tratamento é baixa, no caso de infusão sob vácuo e mais forte no caso de uma injeção num molde RTM.

O material intermediário e o processo de acordo com a invenção permitem, em al- guns casos, produzir as peças compostas apresentando uma FST (TVF) da ordem de cerca de 60%, que corresponde a taxa padrão para as estruturas primárias em aeronáutica (isto é, as peças vitais para o aparelho), e igualmente de melhorar fortemente a resistência ao im-

pacto a baixa velocidade das peças compostas obtidas: por exemplo, a queda de uma fer- ramenta em uma oficina quando da fabricação de uma estrutura composta; um choque com um objeto estranho durante o seu uso em operação no terreno.

A pressão aplicada durante um processo por injeção é superior do que àquela utili- zada durante um processo de infusão.

Além disso, os processos por injeção, utilizam geral- mente moldes fechados.

Daí decorre que é mais fácil de produzir as peças com FST (TVF) correta com um processo de injeção que de infusão.

Os materiais de acordo com a invenção permitem atingir a fração de volume de fibra desejada, e notadamente da ordem de 53 a 60%, mesmo quando a peça composta é formado por uma etapa c) tal como mencionado acima, que implementa uma infusão, e não uma injeção de resina.

Esta forma de realização constitui também uma alternativa vantajosa, particularmente em termos de custo global de produção de uma peça composta.

As peças compostas suscetíveis de serem obtidas através do processo da presente invenção fazem parte igualmente integrantes da presente invenção, em particular, as peças que apresentam uma fração de volume de fibras de 50 a 63% e, notadamente de 53 a 60%. Os exemplos seguintes permitem ilustrar a invenção, mas não tendo nenhuma ca- ráter limitativo.

EXEMPLOS DE EXECUÇÃO (IMPLEMENTAÇÃO) Descrição dos materiais de partida: O material utilizado para estes testes é o seguinte: Camada de 3 folhas de carbono IMA 12K, 446Tex, da Empresa Hexcel, associada à um véu termoplástico 128D06 da Empresa Protechnic de cada lado.

A camada é calibrada em largura à 5,97 mm (desvio padrão: 0,16 mm) de acordo com o método descrito no pedido de patente 08 58 096 FR, utilizando as seguintes configu- rações (definições): Po véu o aa Lo EB | O peso final obtido da tira é 224 g/m”. Processo utilizado para depositar (remover) as tiras: A remoção de contato, de maneira automática, tira por tira foi efetuada, graças à uma cabeça que garantiu uma manutenção do fio durante a remoção, eliminando todo mo- vimento lateral.

A cabeça de aplicação dos fios de reforço sobre uma superfície de remoção (depó- sito) é composta por: Uma estrutura de suporte composta de uma placa de suporte delimitando de uma parte e de outra uma parte dianteira e uma parte traseira.

As unidades do motor são usadas pela parte de trás, que está provida de passagens pelos eixos de transmissão de modo que as unidades funcionais encontrem-se localizadas ao lado da parte dianteira da placa de su- porte.

Um dispositivo de orientação (guia) até a zona de aplicação, de pelo menos um fio dereforçoa partir de um dispositivo de armazenamento.

Este dispositivo é transportado pela face dianteira.

Um órgão aplicador do tipo rolete montado em um dispositivo móvel permitindo a aplicação de uma pressão sobre o fio de reforço em contato com a superfície de remoção.

Um sistema de aquecimento dos fios de reforço o mais próximo da zona de aplica- ção.

Um mecanismo de corte dos fios de reforço no restante da zona de aplicação na superfície de remoção, este mecanismo comportando pelo menos um elemento de corte e um elemento de acionamento (do tipo rotativo) permitindo o deslocamento do elemento de corte de uma parte, de acordo com o curso, para a frente, de modo a permitir o corte dos fiosde reforço e de outra parte, de acordo com o curso de retorno, a fim de permitir a retira- da do elemento de corte em relação aos fios de reforço O mecanismo de corte compreende uma parte de apoio sobre a qual o elemento de corte assegure o corte dos fios de reforço.

Um sistema de reencaminhamento (desvio) dos fios de reforço após o corte, pelo menos até a área de aplicação, este sistema de reencaminhamento compreendendo uma motorização (do tipo rotativo) Um mecanismo de fixação dos fios de reforço comandado por deslocamento por um elemento motor rotativo montado sobre a face traseira da placa de suporte.

Esta cabeça é montada sobre um robô M16ib da Empresa FANUC, o referido robô tendo as capacidades de precisão e reprodutibilidade requeridas para a remoção (coloca- ção) precisas, tal como descrito.

Cada tira é colocada plana, a remoção é se fazendo por aquecimento do truque anterior, com a ajuda de uma pistola (soprador de ar quente) da marca LEICESTE, modelo LE Mini Sensor versão 800W.

O fluxo de entrada de ar é de 25 litros por minuto, uma taxa de fluxo de vazamento de 11 litros por minuto sendo criados a- pós o aquecimento.

A pressão de entrada é de cerca de 0,2 bar, e a velocidade de remoção édes3o0mm/s A distância entre o bocal de saída de ar quente e a dobra a aquecida é de cerca de 5 mm de tal modo que a remoção se faça fumada, isto é, sem degradar a dimen- são dos fios de carbono da camada e do truque anterior e com uma adesão satisfatória.

O apoio da roda de remoção (colocação) sobre a superfície, que ele seja constituído, por e- xemplo, de um filme plástico ou de tiras de carbono já depositados (removidos), constituíndo otruque precedente, se traduzindo por uma força situada na faixa de 700cN 900cIM.

A primeira dobra, por ausência da dobra precedente, foi introduzida (removida) da mesma maneira sem aquecimento, as extremidades das tiras sendo coladas por uma tira de dupla face na sua extremidade sobre cerca de 20 mm, a colocação (remoção) sendo sem- pre automática. 8 dobras foram colocadas (removidas) em cada pré molde de acordo com um empi- lhamento quase isotrópico (45º, 0º, 135º, 90º, 90º, 135º, 0º, 45º).

Quatro pré moldes com um tamanho de 305x305mm foram fabricados. O primeiro sem espaço entre as tiras depositadas, o segundo com um espaço de 0,2 mm entre as duas tiras vizinhas depositadas, a terceira com um espaço de 0,4 mm entre as duas tiras vizinhas depositadas com uma exata sobreposição das tiras (nas duas dobras orientadas à 90º e a quarta com um espaço de 0,4 mm entre duas tiras vizinhas depositadas com um intervalo de —meialargura de tira nas duas dobras orientadas à 90º. Características de pré-formas e/ou peças obtidas Diversas pré formas de 8 dobras foram realizadas, as quais foram submetidas aos seguintes testes como seguem: -Pesar a pré forma de 8 dobras para determinar a massa por dobra e calcular a Ta- xade Volume de Fibras (TVF), antes e após a infusão e cozimento, Medir a espessura da pré forma sob a pressão residual medida em Imbar a fi de calcular a Taxa de Volume de Fibras (TVF), -Infusão com a resina Hexcel RTM6, seguido do ciclo de cozimento preconizado pe- los dados (arquivo) do produto, e medir a espessura para deduzir (subtrair) o TVF -Registrar a quantidade de resina utilizada na pré forma e função do tempo, -Medição da permeabilidade transversa de cada pré forma de acordo com o método descrito no pedido de patente WO 2010/046609. A Permeabilidade transversa pode se defi- nir pela atitude que tem um fluido de atravessar um material fibroso, na direção transversa, ou seja, para fora do plano de reforço. Ela se mede em m2. Os valores apresentados acima, bem como os mencionados nos exemplos que se seguem, são medidos com a aparelhagem e a técnica de medição descrita na Tese intitulada "Problemas da medição da permeabilida- de transversa de pré formas fibrosas para a fabricação de estruturas compostas"de Romain Nunez, baseada na Norma da Escola Nacional Superior das Minas de Saint Etienne (Fran- ça), de 16 de outubro de 2009, a qual poderá ser encaminhada para maiores detalhes. A medição é notadamente realizada com um controle especial da espessura da amostra du- rante o ensaio utilizando duas câmaras co-cilíndricas permitindo reduzir a influência da "ra- ce-tracking" (ou prova de rastreamento que é a passagem citada do fluido ao lado ou “sobre o lado" do material cuja permeabilidade é para ser medida). O fluido utilizado é de água e a pressão é de 1 bar + /-0.01bar. Este teste tem a necessidade de construção de três pré mol- desde cadatipo. entre folhas fibra pré-formada fibra painéis infundi- | fície final por camada sobre pressão redu- dos sob pressão re- medida zida (Ambar residual duzida

Ex. Comparativo 1 59% 60,70% 226g/m Nenhum Ex.1 58% 59,70% 219g/m 0,2mm com camada à 90º sucessivas superpostas sem intervalo Ex.2 53,50% 58,70% 209g/m 0,4mMm com camadas sucessivas à 90º superpostas sem intervalo Ex.3 56% 59,10% 209g/m 0,4mMm com camadas sucessivas à 90º superpostas com intervalo de 1/2 espa- ço Cada camada individual apresenta um fator de abertura de 0,2x100/(5,98+ 0,2)=3,2% (Ex1); 0,4x100/(5,98+0,4)=6,3% (Ex2,Ex3), e de 0% para o Exemplo Comparativo

1. Técnica de infusão. A infusão da resina é realizada utilizando um dispositivo tal como mostrado na Figu- ra 6, em que as referências seguintes são usadas: pré-forma 600: placa de base metálica, 601: saco de vácuo, 602: da membrana semi permeável, 603: falso tecido, 604: Scotch, 605: tecido de elevação (peel ply), 606: ma- terial de difusão, 607: resina de entrada, 608: saída da resina, saída vazia, 609: entrada de vácuo(ar). Processo de infusão: Preparar o saco de vácuo, tendo o cuidado de vedar as extremidades da pré forma para assegurar uma infusão transversa pura, Aquecer o conjunto à 100ºC em um recipiente, Aplicar vácuo máximo (residual Imbar) nas saídas do vácuo e no saco vazio, Abrir a entrada da resina préviamente aquecida à 80ºC, Quando a pré forma estiver preenchida com a resina, fechar a entrada e a saída da resina, permitindo que o aspirador a vácuo fique acima do diafragma (membrana), Elevar a temperatura à 180ºC, Manter o vácuo máximo (residual Imbar) no saco de vácuo, Esperar o fim do cozimento e desenformar a peça, Exemplo de enchimento das pré formas durante a infusão O gráfico apresentado na Figura 7 mostra que: - A pré forma nas quais as tiras sobrepostas de duas dobras sucessivas no mesmo sentido à 90 º são perfeitamente alinhadas sem intervalo permitindo entrar a resina mais fácilmente em função do tempo.

A pré forma nas quais as tiras sobrepostas das duas dobras sucessivas na mesma direção à 90º são compensadas por uma largura de metade da tira a fim de não deixar en- trar que sómente um pouco da resina em função do tempo.

Isto é explicado pelo fato de que os canais criados pelos espaços entre as tiras são bloqueados e, não permitem portanto, quemaisresinaflua entre as dobras.

Medições de permeabilidade Na Figura 8, cada curva é a média de três medições.

Cada medição foi feita sobre uma pré forma uma só vez.

Os resultados apresentados na Figura 8 mostram que as pré formas realizadas por tiras sucessivas depositadas, espaçadas com os espaços entre as tiras de 0,4 e 0,2 mm para as folhas de 5,97mm de 2269g/m? são mais permeáveis do que um tecido Sergé 2/2 de 300g/m? considerada como a referência no intervalo de 55-60% de TVF (Exemplo comparativo 2). Neste exemplo, uma pré forma de quatro dobras de tecido 48302 (referência Hexcel) foi envolto em um empilhamento 0/90, 45/135, 0/90, 45/135,. Por —outrolado,a permeabilidade de uma pré forma na qual as tiras sobrepostas de duas dobras sucessivas no mesmo sentido à 90º são deslocadas de uma metade da largura da tira é idêntica de uma pré forma confeccionada sem espaço entre as tiras deformadas.

Claims (22)

REINVINDICAÇÕES

1. Material Intermediário compreendendo, ou até constituído exclusivamente, de um conjunto de tiras individualizadas, cada tira sendo composta por uma camada de fibras de reforço unidirecionais unidas, por colagem, em cada uma das suas faces com uma teia de fibras termoplásticas, CARACTERIZADO pelo fato de que as tiras são dispostas em cama- das sucessivas, de modo que as tiras de duas camadas sucessivas se sobreponham com ou sem cruzamento, mas, sem entrelaçamento, a ligação entre uma tira ou as tiras com as quais ela está sobreposta estando unida, por colagem e em que, em cada camada, as tiras estão dispostas substancialmente paralelas umas às outras, pelo menos ao longo da maior partedo seu comprimento, ao mesmo tempo estando independentes e espaçadas umas das outras e que as tiras de pelo menos duas camadas se estendam em duas direções diferen- tes.

2. Material Intermediário de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as tiras de duas camadas sucessivas são dispostas de modo que não haja re- —cuperação total dos espaços entre as tiras de uma das camadas pelas tiras de outra cama- da.

3. Material intermediário, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada camada de tiras (tiras) tem um fator de abertura na faixa entre 0,5 a 9%, de preferência na faixa de 3 a 6%.

4. Material intermediário, de acordo com a reivindicação anterior, CARACTERIZADO pelo fato de que, nas zonas paralelas, o espaçamento entre as duas tiras (tiras) vizinhas dentro de uma camada é de, no máximo 0,4 mm.

5. Material intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que, em cada camada, relatam a largura e o espaçamento datiraentre duas tiras (tiras) vizinhas na faixa de 7 à 150, de preferência no intervalo de 15 à 40

6. Material Intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que ela se apresenta na forma de uma pré forma.

7. Material intermediário de acordo com uma das reivindicações anteriores, “CARACTERIZADO pelo fato de que comporta camadas sucessivas nas quais as tiras são orientadas em direções idênticas e em que há uma sobreposição perfeita ou quase perfeita das tiras das camadas nas quais as tiras são orientadas em direções idênticas.

8. Material intermediário, de acordo com qualquer uma das reivindicações anterio- res, CARACTERIZADO pelo fato de que cada tira apresenta uma largura praticamente constante, com um desvio padrão sobre todo o seu comprimento inferior a 0,25 mm, de pre- ferência, inferior a 0,22 mm, e preferencialmente à 0,20 mm.

9. Material intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores,

CARACTERIZADO pelo fato de que o peso total do aglutinante polimérico representa de 0,1 a 10% e, de preferência, de 3 a 10% da massa total do material.

10. Material Intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as fibras de reforço são de um material selecionado entreos seguintes materiais: carbono, vidro, aramida, sílica, cerâmica e suas misturas.

11. Material intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a coesão de cada tira individualizada é assegurada na ausencia de costura, tecelagem ou tricotagem.

12. Material intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as teias, no centro de cada tira, tem um peso de base compreendido na faixa de 0,2 à 20 g/m?.

13. Material Intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as fibras termoplásticas são de um material seleciona- do a partir de poliamidas (PA, por exemplo, PA6, PA12, PA11, PA6,6, PA 6,10, PA6,12, co- —poliamidas (COPA), as poliamidas de blocos éter ou éster (PEBAX, PEBA), poliftalamida (PPA), os poliésteres (por exemplo, tereftalato de polietileno-PET, o polibutileno tereftalato- PBT, os copoliésteres (COPE), os poliuretanos termoplásticos (TPU), os poliacetais (POM, poliolefinas, C2-C8 (por exemplo, os polipropilenos - PP, os polietilenos de alta densidade - PEAD, os polietileno de baixa densidade - LDPE, os polietilenos de baixa densidade lineares -LLDPE...) e/ou os copolímeros destes últimos, de polietersulfona (PES), as polisulfonas (PSU ..), as sulfonas de polifenileno (PPSU. ..), polyetherethercetones (PEEK), cetonas de poliéter-cetona (PEKK), poli (su! sulfureto de fenileno) (PPS), ou polieterimida (PEI), os poli- imidas teroplásticos, os polímeros de cristal líquido (LCP), os fenoxis, os copolímeros de blocos tais como os copolímeros de bloco de estireno-butadieno-metil metacrilato (SBM), os —copolímeros de metilmetacrilato-acrilato de butil-metilmetacrilato (MAM) e suas misturas.

14. Material intermediário de acordo, com qualquer uma das reivindicações anterio- res, CARACTERIZADO pelo fato de que cada tira é feita de uma camada fina unidirecional de fibras de carbono apresentando um peso de base de 100 à 280 g/m?, associado, em ca- da uma das suas faces, à uma teia de fibras termoplásticas, com as referidas teias apresen- tando, cada uma, uma espessura de 0,5 à 50 microns, de preferencia de 3 à 35 microns.

15. Material intermediário, de acordo com qualquer uma das reivindicações anterio- res CARACTERIZADO pelo fato de que cada tira apresenta uma espessura de 80 à 380 microns, de preferência 90 à 320 microns, e preferencialmente de 93 à 305 microns.

16. Material intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores, —CARACTERIZADO pelo fato de que a espessura de cada tira, apresenta uma baixa variabi- lidade, especialmente com as variações de espessura não excedendo a 20 um em desvio padrão, de preferência não excedendo a 10um no desvio padrão.

17. Material intermediário, de acordo com uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada fina unidirecional, no centro de cada tira, é constituída exclusivamente de fibras de carbono.

18. Método de fabricação de um material intermediário de reforço ou de uma pré forma definido em uma das reivindicações 1-17, CARACTERIZADO pelo fato de que: a) proporcionar pelo menos uma tira individualizada, composta por um camada fina de tecido não urdido com fibras de reforço unidirecionais associadas sobre cada uma de suas faces a uma teia de fibras termoplásticas, a ligação entre a rede (camadas) de fibras unidirecionais e as teias sendo asseguradas pela fusão ao menos parcial das fibras termo- plásticas, b) dispor as tais tiras em camadas sucessivas, de maneira que as tiras de duas camadas sucessivas são sobreponham com ou sem cruzamento, mas sem entrelaçamento, e de sorte que, em cada camada, as tiras sejam dispostas substancialmente paralelas umas às outras sobre pelo menos a maior parte do seu comprimento, sendo independente e es- —paçadas umas das outras, e que as tiras de pelo menos duas camadas se prolonguem em duas direções diferentes, c) assegurando a ligação entre uma tira e as tiras com os quais se sobrepõem, por fusão ao menos parcial das fibras termoplásticas.

19. Método de fabricação de uma peça composta, CARACTERIZADO pelo fato de —quecompreendem as seguintes etapas: a) dispor de pelo menos um material definido em qualquer uma das reivindicações 1à17, b) eventualmente empilhar diferentes materiais de acordo com uma das reivindica- ções anteriores e, eventualmente, formá-los através de pré formas, c) adicionar, por infusão ou injeção, uma resina termoendurecível e/ou termoplásti- ca, d) consolidar a parte desejada por uma etapa de polimerização/reticulação seguin- do um ciclo definido de temperatura e de pressão, seguido por resfriamento.

20. Método da reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a resina ter- —moendurecível ou termoplástica ou uma mistura de ambas é adicionado ao(s), material(ais), por infusão sob pressão reduzida, notadamente sob uma pressão inferior à pressão atmos- férica, em particular inferior à 1 bar e de preferência compreendida entre 0,1 e 1 bar.

21. Peça composta CARACTERIZADA por ser obtida pelo processo definido na reivindi- cação 19 ou 20.

22. Peça composta de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADA pelo fato de que ela apresenta uma taxa de volume de fibras (TVF) de 50 à 63%, de preferência 53 à 60%.