BR112015001185B1

BR112015001185B1 - reforço unidirecional e método para produzir um reforço unidirecional; pré-forma e método para fabricar uma pré-forma; laminado e método para fabricar um laminado

Info

Publication number: BR112015001185B1
Application number: BR112015001185-3A
Authority: BR
Inventors: Rainer Bergström
Original assignee: Vitrulan Composites Oy
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2021-03-02
Also published as: BR112015001185A2; ZA201500923B; ES2616491T3; PT2874802T; RU2617484C2; CN104487233A; MX348646B; DK2874802T3; WO2014013137A1; US9714478B2; US20150204000A1; PL2874802T3; EP2874802A1; JP5921013B2; CA2878032A1; JP2015525836A; LT2874802T; MX2015000853A; CN104487233B; RU2015105815A

Abstract

REFORÇO UNIDIRECIONAL E MÉTODO PARA PRODUZIR UM REFORÇO UNIDIRECIONAL. A presente invenção refere-se a um reforço unidirecional e um método para produzir um reforço unidirecional. O reforço unidirecional da presente invenção pode ser usado em todas as aplicações nas quais alta qualidade e resistência são necessárias. O reforço unidirecional (2, 4) da invenção compreende meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos dispostos transversalmente (6) para garantir boas propriedades de fluxo da resina em uma direção transversal à direção dos fios preliminares unidirecionais.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um reforço unidirecional e um método para produzir um reforço unidirecional. O reforço unidirecional da presente invenção pode ser usado em todas as aplicações nas quais reforços são geralmente necessários e especialmente nas aplicações em que é usada a tecnologia de infusão a vácuo ou a tecnologia de modelagem por transferência de resina (RTM) para distribuir a resina no molde e, especialmente, nas aplicações onde alta qualidade e resistência para o produto final são necessárias. O reforço unidirecional da presente invenção é especialmente aplicável na fabricação de laminados de "spar cap" (capa de longarina) para pás de turbinas eólicas, peças automotivas, barcos, vários elementos de resistência, etc., isto é, em todas as estruturas nas quais formas longitudinais são necessárias.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Quando se fabrica produtos compósitos e laminados usando várias fibras, como por exemplo, fibras de vidro, carbono e aramida, bem como linho, cânhamo, juta, kenaf, basalto e outras fibras naturais, etc., para a fabricação de, por exemplo, peças para barcos, automotivas e para turbinas eólicas, a fabricação começa com a produção de reforços de fibra adequados como estruturas tecidas ou de malha, que podem ter uma orientação unidirecional ou multiaxial. As estruturas são, então, colocadas em um molde usado na fabricação do produto intermediário ou final. O molde tem, naturalmente, o formato do produto final, o que significa que o formato pode algumas vezes ser muito complicado e exigir conformação substancial do reforço quando colocado no molde. Normalmente, várias camadas, até dezenas de camadas, de reforços são empilhadas umas sobre as outras no molde e uma resina termorrígida como epóxi misturada com endurecedor ou resina de poliéster insaturada ou éster vinílico é introduzida no molde para formar um artigo composto reforçado com fibra. A resina pode, também, ser termoplástica como PA (poliamida) ou CBT (tereftalato de polibutileno cíclico) ou similar. A prática tem mostrado que quando o produto final precisa resistir a altas cargas mecânicas, reforços unidirecionais, que podem ser mantidos juntos na direção transversal através de costura, são uma escolha preferida na sua fabricação, uma vez que tais reforços podem ser orientados de forma eficiente de acordo com as cargas. Esses reforços unidirecionais são produzidos a partir de fios preliminares ou cabos, geralmente chamados de fibras de reforço.

[003] O reforço unidirecional é, normalmente, formado de uma única camada de fios preliminares de reforço. A construção do reforço depende do peso por área alvo e do número tex de fios preliminares. Por exemplo, se um alto peso por área for desejado, um fio preliminar espesso (por exemplo, com fibra de vidro "E-glass" de 2400 tex) é usado, e quando um reforço com baixo peso por área for desejado, um fio preliminar delgado (por exemplo, com fibra de vidro "Eglass" de 600 tex) é usado na sua fabricação.

[004] O produto final, isto é, a estrutura laminada curada pode ser produzida a partir de inúmeros reforços unidirecionais por arranjo das camadas de reforços de modo que, no produto final, os fios preliminares de cada camada sejam paralelos ou algumas camadas sejam orientadas em outras direções de acordo com as cargas às quais a construção laminada é submetida, ou por fabricar primeiramente tecidos de várias camadas de reforços unidirecionais para que os fios preliminares de camadas adjacentes formem um determinado ângulo, e depois disso, usar os tecidos assim formados na produção do produto final. Esses tecidos são chamados tecidos biaxiais, triaxiais, quadraxiais, etc., dependendo do número de diferentes orientações de fibra em seu interior.

[005] Um reforço unidirecional tem natureza inerentemente instável, uma vez que os fios se estendem em apenas uma direção. Para que o reforço unidirecional possa ser manuseado, seus fios preliminares têm de ser ancorados ou ligados uns aos outros de uma forma adequada. A técnica anterior conhece, em princípio, dois métodos mecânicos diferentes para esse propósito.

[006] Um método é prender os fios preliminares através de costura (por exemplo, tricotagem). Os fios de costura formam laços de costura, isto é, pontos que prendem os fios preliminares reais de reforço em seu lugar no reforço. Os pontos são formados por vários elementos de costura, por exemplo, por agulhas, que penetram na camada ou camadas de fibras de reforço de acordo com a técnica de costura de urdidura conhecida. Os fios de costura estendem-se longitudinalmente no reforço e os pontos podem formar vários padrões bem conhecidos como, por exemplo, corrente ou tricô, etc. O fio de costura é tipicamente, mas não necessariamente, fio de filamento de poliéster texturizado ou não texturizado (politereftalato de etileno) que tem uma espessura de cerca de 34 dtex a cerca de 167 dtex e compreendendo dezenas de filamentos, normalmente, por exemplo, 24 ou 48 filamentos.

[007] Os reforços costurados são bem conhecidos e têm algumas boas propriedades. Primeiramente, sua estabilidade transversal será boa se forem usados padrões nos quais os fios de costura que se estendem longitudinalmente forem conectados com fios adjacentes, dado que os fios de costura, embora se estendendo principalmente na direção longitudinal, formam esses padrões, como tricô, que conferem aos fios preliminares unidirecionais a integridade necessária para o reforço. Em segundo lugar, o reforço é facilmente posicionável no molde (isto é, faz o reforço seguir os contornos do molde), uma vez que o reforço costurado é frequentemente muito flexível se forem escolhidos adequadamente parâmetros de costura, como comprimento do ponto, medida da agulha e tensão do fio, apenas para citar alguns como um exemplo.

[008] O uso de pontos, entretanto, resulta também em alguns problemas. Os pontos, por exemplo, causam flexões/dobras regulares nos fios preliminares, sendo que as flexões/dobras desviam as fibras que transportam carga de sua orientação reta original. Além disso, os pontos comprimem localmente os fios preliminares causando distribuição irregular da resina e risco de concentrações de estresse internas.

[009] Um outro método mecânico consiste em usar uma técnica de tecelagem para ancorar os fios de urdidura longitudinal com fios de trama de peso leve no seu respectivo lugar. Como fios de trama, fios não revestidos e fios revestidos termofusíveis têm sido utilizados. Após aquecimento e resfriamento, o aglutinante termofusível fornece ao reforço uma estabilidade considerável. Contudo, a opção de tecelagem deixou de ser considerada favorável, uma vez que os fios de reforço formam dobras ao cruzar sobre os fios da trama, levando a concentrações de estresse e propriedades mecânicas inferiores às das versões de malha. Constatou-se que os fios com aglutinante termofusível, quando usados, criam desequilíbrio local na cura da matriz e não são mais preferidos nessa indústria. Tipicamente, os fios de trama são fios multifilamento que ficam achatados sobcompressão,independentementedeseremfiostermofusíveis ou não.

[0010]Um problema adicional relacionado aos reforços produzidos pela costura e, especialmente, tecelagem são as distorções locais, isto é, flexões ou "dobras", que tanto os fios de trama como os pontos, embora em menor grau, criam no alinhamento de outro modo reto da fibra de reforço. As "dobras" levam a concentrações de estresse e risco de microfratura e são consideradas a causa principal de redução nas propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas de laminados. Isto é parcialmente surpreendente, uma vez que reforços costuradosforamoriginalmentedesenvolvidose introduzidos no mercado como não tendo "dobras" em comparação com os tecidos.

[0011] Um outro problema, ainda, relacionado aos reforços costurados é sua alta flexibilidade com uma clara tendência para formar facilmente dobras ou pequenas flexões de curvatura locais dentro do laminado, especialmente quando o número de camadas de reforço no laminado é alta, o que é o caso, por exemplo, nos laminados do tipo "spar cap" em pás de rotores de energia eólica. Esses tipos de áreas que têm as dobras ou flexões descritas acima tornam-se facilmente ricos em resina e podem experimentar temperaturas altas excessivas durante a cura da resina, o que causa facilmente danos locais ao laminado.

[0012] Um método químico para ligar os fios preliminares unidirecionais juntos com o uso de vários aglutinantes termoplásticos também foi introduzido no mercado. A prática tem mostrado que quando os fios preliminares são quimicamente ancorados uns aos outros, a ligação torna o reforço relativamente rígido, o que dificulta seu posicionamento no molde, isto é, quanto mais formatos complexos o molde tiver, mais difícil será fazer o reforço seguir os contornos do molde. Entretanto, com a escolha cuidadosa do agente de ligação, normalmente, um aglutinante termoplástico, por exemplo, sob a forma de pó, e da quantidade de sua aplicação, as propriedades de conformação (principalmente, flexibilidade) do reforço podem ser trazidas para um nível aceitável. Outros problemas, em adição à rigidez de manuseio discutida acima, envolvidos nos reforços ligados quimicamente, foram constatados na permeabilidade da resina e na velocidade de impregnação de uma pilha de reforços em um molde.

[0013] Para solucionar o problema relacionado à estabilidade transversal, também foi sugerido que uma rede ou camada adicional de, por exemplo, esteira de filamento cortado ou rede de tecido poderia conferir a um reforço unidirecional a estabilidade transversal que o mesmo exige, mas tal camada adicional reduz a drapeabilidade e aumenta o risco de formação de espaços vazios, o peso, a espessura e os custos do produto final.

[0014] O problema relacionado à permeabilidade da resina e à ligação dos fios preliminares no reforço é causado pelo fato de que, localmente, os fios preliminares encontram-se tão próximos uns dos outros no estágio de moldagem de infusão, o que é intensificado pela força de compactação do processo de infusão a vácuo, que, primeiramente o fluxo de gás das cavidades abertas, e em segundo lugar, o fluxo de resina para preencher as cavidades abertas dentro e entre as camadas de reforço no molde torna-se muito lento a menos que sejam tomadas medidas específicas. Como a boa permeabilidade da resina é vital para a execução prática do processo de moldagem, ela é, normalmente, acelerada pelo uso de diferença de pressão quando a resina é alimentada no molde. É uma prática comum aplicar tecnologia de infusão a vácuo ou tecnologia de modelagem por transferência de resina (RTM) com suas várias variantes e materiais auxiliares de fluxo, como talagarças plásticas, para distribuir a resina sobre todas as camadas de reforço no molde. Entretanto, algumas vezes, apesar de várias medidas como vácuo e/ou pressão de alimentação aumentada, pequenas cavidades de ar tendem a permanecer no reforço, reduzindo significativamente as propriedades de resistência do laminado. Em vista do exposto acima, novas formas de melhorar a remoção de gás da pilha de reforços e a permeabilidade do reforço à resina devem ser investigadas.

[0015] Dessa forma, ambas as estruturas básicas discutidas acima, isto é, reforços unidirecionais mecânica e quimicamente ligados, têm seus próprios problemas.

[0016] Uma forma de melhorar a permeabilidade do reforço é fornecer ao mesmo passagens de fluxo para a resina que permitem que a resina flua rapidamente pelo reforço. Podem ser encontradas na técnica anterior várias formas para dispor as passagens de fluxo de resina nos reforços ou entre os reforços em uma pilha de reforços. Entretanto, constatou-se que o uso dessas passagens de fluxo não é muito eficaz, uma vez que o vácuo aplicado no estágio de infusão tende a deslocar ou puxar os fios preliminares das áreas vizinhas ou reforços e até mesmo deslocar suas posições para preencher as passagens de fluxo/cavidades.

[0017] O documento EP-A1-1491323 revela uma estrutura de reforço compreendendo cordões de reforço unidirecionais e cordões de enrijecimento transversais. Os cordões de enrijecimento são distribuídos de maneira espaçada sobre uma camada de cordões de reforço. Os cordões de enrijecimento podem ser de material termoplástico de modo que por fusão ou amolecimento, os cordões de enrijecimento se prendem aos cordões de reforço e conferem ao reforço a estabilidade transversal que o mesmo precisa. Para garantir drenagem capilar suficiente da resina injetada, a camada de cordões de reforço longitudinais é dotada de cordões de drenagem longitudinais, que são, dessa forma, paralelos uns aos outros e aos cordões de reforço. Os cordões de drenagem são dispostos de forma espaçada na camada de cordões de reforço. Os cordões de drenagem podem ser formados de fibras de vidro cobertas com fibras de capilaridade suficiente como, por exemplo, fibras de algodão ou fibras celulósicas, para drenar a resina injetada. Uma outra opção para os cordões de drenagem são os cordões de reforço, sendo que em torno de cada um é enrolado um monofilamento. Dessa forma, é formada uma passagem de fluxo em espiral para a resina. Portanto, é evidente que as passagens de fluxo no reforço sejam formadas na direção longitudinal do reforço.

[0018] Isto significa, na prática, que quanto mais longos forem os produtos a serem fabricados, mais complexa e, pelo menos mais demorada, será a impregnação do produto final com a resina. Na prática, é impossível, economicamente, pensar em impregnar um "spar cap" de uma pá de turbina eólica com um comprimento de 50 metros ou mais usando a técnica de impregnação longitudinal. Naturalmente, pode haver uma possibilidade de aplicar injeções de resina, por exemplo, em intervalos de 2 metros ao longo de todo o comprimento de uma pá, mas é um método complicado e demorado e, portanto, muito caro.

[0019] O documento EP-B1-1667838 discute a formação de passagens de fluxo em um tecido compósito formado de uma pluralidade de grupos de cabos substancialmente paralelos e coaxialmente alinhados, sendo que cada um dos ditos grupos de cabos tem um ou mais cabos em que uma porção dos ditos grupos de cabos contém dois ou mais cabos. O fluxo de resina ao longo do interior do tecido é garantido definindo-se o espaçamento entre os cabos de um grupo de cabos como sendo menor que o espaçamento entre grupos de cabos adjacentes. Dessa forma, o espaçamento entre grupos de cabos adjacentes deve formar as passagens de fluxo necessárias. Essas passagens de fluxo devem permitir que a resina flua através do tecido, especialmente na direção dos cabos, isto é, na direção longitudinal do produto.

[0020] Entretanto, com o aumento do comprimento do produto final, deve-se compreender que em um determinado ponto a impregnação na direção longitudinal alcança seu limite prático, isto é, a chamada distância de impregnação, após o que outras maneiras precisam ser seriamente consideradas. Além disso, experimentos práticos mostram que as passagens de fluxo são preenchidas com fios preliminares de áreas vizinhas quando é aplicado vácuo no estágio de infusão ou quando a estrutura laminada se torna corrugada com dobras locais nos fios preliminares de reforço, reduzindo a resistência mecânica.

[0021] O documento US-A-5.484.642 discute um material de reforço de produto têxtil útil para produzir artigos laminados compósitos por uma técnica geral de moldagem por injeção. O material reforçado, isto é, a estrutura laminada, é fabricada dispondo-se uma pilha de camadas que tem reforços têxteis em um molde de um formato que corresponde àquele do artigo a ser fabricado e, depois de o molde ser fechado, injetar uma resina em seu interior. Os reforços têxteis podem originar de tecidos ou não tecidos, inclusive cardados unidirecionais. A estabilidade transversal das camadas de reforço é obtida por tecelagem, tricô ou costura, ou com o uso de cordões ou fios de ligação transversais. Ao menos uma camada da pilha de reforços têxteis tem uma estrutura na qual dutos, isto é, passagens de fluxo para a resina, estendem-se em ao menos uma direção no interior da camada para facilitar o fluxo da resina durante a injeção. Os dutos podem estar situados na direção longitudinal e/ou transversal do material. A ideia principal por atrás da patente US mencionada acima é garantir boas propriedades de fluxo de resina para o tecido mediante a troca de uma parte dos fios de reforço para suportar melhor a compressão causada pelo fechamento do molde e pelo vácuo. Tipicamente, isto é feito pela adição de torção a uma parte dos fios de reforço ou enrolando-se o fio multifilamento de poliéster em torno dos cordões de fibra de carbono. A desvantagem desse conceito, entretanto, é que entre os fios de reforço normais é colocado um alto número de fios relativamente grandes, os quais sob condições de carga do laminado comportam-se de maneira muito diferente daquela dos demais fios no reforço. Isto se deve principalmente à torção frequentemente muito alta (260 TPM) que afeta as propriedades elásticas dos fios sob carga. Além disso, a alta torção impede ou reduz a penetração da resina dentro desses fios. Isto resulta em uma estrutura laminada não homogênea onde uma parte dos fios transporta as cargas de maneira diferente. Por fim, isto aumentará o risco de falha prematura do laminado em condições de cargas estáticas e principalmente dinâmicas.

[0022] É importante observar que o exemplo 5 do documento US ensina que as passagens de fluxo transversais são formadas dispondo-se os fios de trama formados de um cordão de carbono de 3 K (3.000 filamentos) coberto com um cordão de poliéster em 260 voltas por metros através do material, de modo que passagens de fluxo que avançam em espiral são formadas em torno dos cordões cobertos. Isto poderia causar um bom fluxo de resina, mas 260 TPM é uma torção extremamente alta e tem uma influência muito negativa sobre as propriedades do laminado de acordo com o presente estado de conhecimento.

[0023] Uma forma bem conhecida de melhorar a impregnação da resina em uma pilha de reforços é colocar no molde, tanto no fundo como no topo da pilha, uma talagarça plástica ou outro material para auxílio de fluxo através do qual a resina se espalha rapidamente por toda a área da superfície de topo e de fundo do reforço. Após impregnação e cura, as talagarças são removidas completamente do laminado. A função da talagarça é, naturalmente, introduzir resina rapidamente em toda a área do molde de modo que a impregnação na direção Z da resina na pilha de reforços possa começar o mais rápido possível. Entretanto, quanto mais espessa for a pilha, mais lenta será a impregnação da pilha com resina. Por exemplo, em pás para turbinas eólicas, a seção transversal do "spar cap" é quase um quadrado, de modo que, para a resina, é difícil alcançar o centro da pilha.

[0024] É fato conhecido, ainda, que algumas vezes quando se usa reforços unidirecionais, especialmente sob a forma de tecido, alguns fios auxiliares ou adicionais são adicionados na direção transversal para melhorar a estabilidade transversal ou propriedades de fluxo de resina. Tipicamente, os fios são revestidos com material termofusível ou outro material termoplástico e os fios são de fibra de vidro ou poliéster (por exemplo, feixes torcidos de filamentos de vidro - sendo que cada feixe tem, tipicamente, 60 ou mais filamentos, cada filamento tem um diâmetro de 10 a 15 μm) e na forma revestida um número tex tipicamente de100 a 200 tex. Após aoperação de tecelagem, o revestimentotermoplástico dos fiosé fundido,de modo que flui nos volumes de espaço vazio entre o fio e os fios preliminares e, dessa forma, liga os fios preliminares da urdidura e o fio da trama juntos. O revestimento termoplástico é geralmente formado de materiais como PA (poliamida) ou EVA (etileno-acetato de vinila), cuja temperatura de fusão é reduzida com o uso de substâncias cerosas ou alguns outros meios adequados. Portanto, o revestimento termoplástico está tipicamente em conflito com a matriz da resina de infusão, uma vez que a quantidade relativa de aglutinante é localmente muito alta na adjacência imediata do fio de reforço, causando áreas fracas locais no laminado. Os filamentos de vidro ou poliéster com cola permanecem nos fios preliminares transversalmente aos mesmos e conferem ao reforço estabilidade de manuseio transversal antes da infusão ou similares. As resinas não irão alcançar a superfície real da fibra, uma vez que as fibras são revestidas com material termoplástico.

[0025]O uso desse tipo de auxílio ou fios adicionais nos reforços unidirecionais irá aumentar desnecessariamente o peso e possivelmente causar distorção local da fibra, que são, por natureza, efeitos indesejáveis. Além disso, fibras de reforço transversais, isto é, por exemplo, fibras orientadas na direção de 90, 60 ou 45 graus, podem também criar microfraturas quando essas fibras, normalmente fibras de vidro, são rompidas durante a carga axial da construção UD (reforço unidirecional - "Unidirectional Reinforcement"), situação que pode originar rupturas por fadiga mais graves que destroem a estabilidade do produto final. A razão deste último problema é o fato de que o alongamento na ruptura do fio da fibra de vidro é significativamente menor do que o da matriz na direção transversal. E ainda adicionalmente, os fios de fibra de vidro ou fios preliminares multifilamento se deformam quando submetidos à pressão de compressão a vácuo perdendo sua seção transversal redonda original, de modo que sua seção transversal sob pressão fique ovalada ou mesmo achatada (conforme mostrado na figura 1b). A forma do fio multifilamento tem como uma consequência o fato de que seus filamentos individuais se movem lateralmente, levando praticamente à formação de uma seção transversal oval ou plana. Os fios revestidos com material termoplástico se comportam de maneira similar enquanto o revestimento é fundido durante o estágio de prensagem com aquecimento, levando a uma forma plana onde há um ponto de cruzamento.

[0026] Primeiramente, os cordões ou fios torcidos da técnica anterior, isto é, multifilamentos usados para formar passagens de fluxo transversal têm um diâmetro (antes da aplicação de compressão) de cerca de 0,35 a 0,45 mm. Nos testes realizados, um laminado foi formado colocando-se em um molde uma pilha de duas camadas de reforço de 1.200 g/m2 com cordões transversais do tamanho mencionado acima entre os reforços, submetendo a pilha a vácuo, fazendo a infusão com resina, e deixando o laminado endurecer. Constatou-se que a seção transversal dos cordões multifilamento foi alterada para oval ou plana, enquanto as camadas de reforço foram compactadas pelo vácuo aplicado no estágio de infusão. Ao comparar a distância de impregnação do reforço com a de um reforço sem fios disposto transversalmente, constatou-se que a mesma não foi alterada nem aprimorada, ou que a alteração foi, na prática, desprezível. A razão disso será discutida em mais detalhes posteriormente.

[0027] Naturalmente, também poderia ser argumentado que os fios de costura ou cordões correspondentes que se estendem em uma direção transversal à direção longitudinal dos fios preliminares de reforço poderiam formar passagens de fluxo transversais para a resina. Entretanto, deve-se compreender que, em adição aos problemas envolvidos no uso de pontos já discutido acima, a mesma tendência de achatamento também se aplica aos pontos e fios de costura.

[0028] Os reforços dotados de fios de trama termofusíveis foram introduzidos no mercado há cerca de 20 anos, mas não foram bem sucedidos em testes de resistência, quer testes estáticos ou de tração. Adicionalmente, os testes revelaram uma fraca formabilidade plástica desses reforços. Na prática, é impossível usar esses reforços na produção de laminados de "spar cap" para pás de turbinas eólicas, uma vez que os "spar caps" têm formas côncavas duplas nas quais esse tipo de reforço não pode ser fletido.

[0029] Em segundo lugar, foram considerados reforços tendo fios de fibra de vidro transversais com um revestimento termoplástico. Nesses reforços, o diâmetro do fio revestido foi da ordem de 0,30 a 0,35 mm, e o diâmetro, ou na verdade a espessura na direção Z, do fio do núcleo da ordem de 0,04 a 0,06 mm quando pressionado e o revestimento fundido ou removido. A diferença que esses fios revestidos termoplásticos têm em comparação com fios não revestidos, por exemplo, fios de costura, é que durante a ligação dos fios aos fios preliminares do reforço, isto é, durante o amolecimento/fusão do revestimento, os fios mudam seu formato em pontos de contato (a compressão reduz a espessura na direção Z dos fios), resultando na formação de restrições de fluxo locais. Em outras palavras, em pontos onde o fio revestido não é comprimido, seu diâmetro permanece no nível original, mas em pontos de compressão, o diâmetro/espessura é reduzido para valores até mesmo menores que o diâmetro do fio do núcleo, isto é, o núcleo do fio é achatado pela compressão. Um outro problema envolvido no uso de fios revestidos é que o fio é rígido e relativamente espesso, o que faz com que a direção dos fios preliminares seja desviada acentuadamente localmente de sua direção reta, isto é, força os fios preliminares a fletirem e formar dobras em adição aos problemas já discutidos anteriormente e também posteriormente neste parágrafo. Ainda outro problema com os fios revestidos é o polímero de revestimento em si, uma vez que o mesmo, em geral, não é compatível com a resina e, dessa forma, contamina o laminado e cria, assim, pontos fracos no reforço. Agora, um laminado foi formado por camadas de reforço, cada uma ligada por fios de fibra vidro revestido transversais para conferir estabilidade. Constatou-se que a distância de impregnação da pilha dos reforços foi predominantemente aceitável. Porém, quando o laminado tendo fios de fibra de vidro transversais com um diâmetro ou espessura variando entre cerca de 0,35 e cerca de 0,04 mm foi submetido a um teste de fadiga, constatou-se que logo após o início do teste de fadiga de tração-tração foram observadas micro fraturas do laminado. O exame detalhado do laminado e principalmente das microfraturas revelou que as microfraturas ocorriam nas junções dos fios preliminares de reforço e dos fios transversais revestidos. Uma dúvida evidente foi que a razão da ocorrência de microfraturas era o grande diâmetro local do fio, criando flexões ou dobras nos fios preliminares. Adicionalmente, os fios termofusíveis, isto é, também os fios de núcleo, quando aquecidos, são compressíveis, o que resulta na criação de áreas achatadas locais, as quais reduzem a seção transversal das passagens de fluxo e, assim, impedem o fluxo de resina no estágio de infusão.

[0030] Dessa forma, ambas as formas de manter o reforço unidirecional no formato ou não distorcido na direção transversal têm suas próprias desvantagens. Entretanto, como a técnica de costura tem um problema relacionado com tensão, que é causada pela característica básica da costura, isto é, o aperto de um ponto de costura em torno de um ou mais fios preliminares, na prática, é extremamente difícil livrar-se dessa característica básica. Assim, parece que a ligação dos fios preliminares para manter o formato por meio de um aglutinante termoplástico é provavelmente a maneira como os reforços serão feitos no futuro, especificamente, se as propriedades de fadiga precisarem ser otimizadas. Portanto, novas formas de melhorar a permeabilidade do reforço à resina foram investigadas.

[0031] Como ponto de partida para o desenvolvimento adicional de um reforço unidirecional ótimo está um reforço no qual os problemas relacionados à estabilidade de manuseio e à permeabilidade da resina foram tratados sem sacrificar a resistência e especialmente as propriedades de fadiga. Para garantir resistência máxima e propriedades de fadiga ao laminado fabricado a partir de tal reforço, não deve haver fios/fibras estiradas transversalmente sobre o reforço para conferir ao material estabilidade na direção transversal. Entretanto, é muito difícil manusear o material durante as fases de trabalho subsequentes. Os reforços, frequentemente pesados, são dispostos no molde, por exemplo, durante as fases de produção da pá da turbina eólica, com frequentemente várias, às vezes até mesmo 50 a 60 camadas umas sobre as outras, resultando em reforços com comprimento de vários metros, frequentemente até 50 a 60 metros, às vezes até mais. A estabilidade transversal é necessária para que o operador empilhando os reforços no molde na produção da pá seja capaz de ajustar a posição exata de cada reforço na direção transversal. Isto não é possível sem força de extração transversal suficiente. Se as passagens de fluxo se estenderem na direção longitudinal continuamente de uma extremidade de reforço até sua extremidade oposta, como o documento EP-B1-1667838 ensina, os canais formam linhas fracas ao longo das quais o reforço é facilmente torcido em duas ou mais partes, isto é, nas faixas longitudinais.

[0032] A prática tem mostrado que os reforços unidirecionais atuais têm várias áreas de problema, como por exemplo: -o reforço unidirecional tem na sua forma básica de pó aglutinado, permeabilidade extremamente limitada à resina em geral e, especialmente, na direção transversal, portanto, a produção de objetos compridos é extremamente desafiadora, -se a permeabilidade for aprimorada para a resina por passagens de fluxo longitudinais dos ensinamentos da técnica anterior, o reforço perderá sua estabilidade transversal, -a técnica de costura e o uso de fios revestidos transversais criam dobras nos fios preliminares resultando em risco de microfraturas, e propriedades de resistência reduzidas, -os reforços costurados têm um alto risco de formar dobras ou pequenas flexões em curvatura dentro de seções espessas do laminado quando são dispostos em um molde. As dobras podem causar regiões de alta exoterma locais com danos graves ao laminado. -Multifilamentos torcidos espessos transversais cuja função é fornecer passagens de fluxo para a resina e sendo dispostos entre e transversalmente aos reforços unidirecionais forçam os fios preliminares para muito longe uns dos outros e resultam em alto risco de microfraturas, e a pressão de vácuo comprime os multifilamentos resultando em um diâmetro efetivo muito menor, isto é, espessura na direção Z, os fios transversais achatados impedem a resina de fluir nessas passagens de fluxo, -bolhas de gás ou regiões secas entre os filamentos de fios preliminares UD permanecem facilmente na pilha de reforço e não podem ser removidas mesmo em infusão a vácuo, de modo que elas podem reduzir ainda mais consideravelmente a resistência do produto final, e -o revestimento termoplástico e a cola termofusível em conflito com as resinas usadas na infusão pelo menos localmente.

DEFINIÇÕES

[0033] As seguintes explicações ilustrativas são fornecidas para facilitar o entendimento de certos termos usados frequentemente no relatório descritivo e nas reivindicações que discutem a presente invenção. As explicações são fornecidas como uma conveniência e não se destinam a limitar a invenção.

[0034] Peso por área - Peso (massa) por unidade de área de uma camada única de tecido de reforço seco.

[0035] Aglutinante - Um material polimérico sob várias formas como pó, filme ou líquido. Os aglutinantes podem ser produzidos a partir de um ou vários aglutinantes individuais tendo diferentes características em propriedades químicas ou físicas como rigidez, ponto de fusão, estrutura polimérica, Tg, etc. O aglutinante é usado para unir a estrutura de fibra para formar uma manta e, finalmente, o reforço. Os aglutinantes adequados são epóxis termoplásticos, co-poliésteres, poliésteres bisfenólicos insaturados, ou suas misturas, apenas para citar alguns exemplos.

[0036] Tecido - Um material tecido flexível que consiste em uma rede de fibras naturais ou artificiais frequentemente chamadas de filamento ou fio. Os tecidos são formados, por exemplo, por tecelagem, tricotagem, crochê, nós, agulhagem ou prensagem das fibras juntas (feltro).

[0037] Laminado - Um material que pode ser construído por impregnação de uma ou mais camadas de reforço usando resina adequada e mistura endurecedora e deixar endurecer por reação química ou resfriamento da temperatura. O laminado é uma estrutura de fibra reforçada produzida a partir de uma matriz reforçada por fibras finas de, por exemplo, vidro, carbono, aramida, etc. A matriz pode ser um plástico termorrígido (mais frequentemente epóxi, poliéster ou éster vinílico) ou um termoplástico. Os usos finais comuns dos reforços de fibra de vidro incluem barcos, peças de automóveis, pás de turbinas eólicas, etc.

[0038] Matriz - O material que liga os reforços juntos para formar um compósito. Os compósitos usam polímeros especialmente formulados, como epóxi termorrígido, éster vinílico ou resina de poliéster insaturada, e resinas de fenol formaldeído ou uma resina termoplástica (vide 'Polímero') apenas para mencionar alguns exemplos.

[0039] Monofilamento - Um fio composto por um único filamento contínuo tipicamente produzido a partir de material sintético, como poliamida (náilon), politereftalato de etileno, polipropileno, tereftalato de polibutileno, etc.

[0040] Multifilamento - Um fio ou cordão composto de uma variedade de filamentos contínuos tipicamente produzidos a partir de material sintético, como poliamida (náilon), politereftalato de etileno, polipropileno, tereftalato de polibutileno, etc. Especificamente, em conjunto com a presente invenção, "multifilamento" significa um feixe de filamentos que podem ou não ser torcidos e que não foram ligados uns aos outros, mas podem, a menos que excessivamente torcidos, se mover lateralmente quando submetidos à compressão.

[0041] Polímero - Geralmente inclui, por exemplo, homopolímeros, copolímeros, como, por exemplo, copolímeros de bloco, de enxerto, aleatórios e alternados, terpolímeros, etc., e misturas e modificações dos mesmos. Além disso, exceto onde especificamente limitado, o termo "polímero" inclui todas as configurações geométricas possíveis do material. Essas configurações incluem, por exemplo, simetrias isotáticas, sindiotáticas e aleatórias.

[0042] Reforço - Uma manta que compreende fibras de reforço, sendo que as fibras são ancoradas umas às outras por meios adequados. Frequentemente fabricadas como mantas contínuas. Há várias formas de fabricar o reforço em orientações unidirecionais ou multiaxiais ou aleatórias, por exemplo, através de técnicas de processamento têxtil de tecelagem, tricô, trançamento e costura ou por colagem com um aglutinante adequado.

[0043]Fibras de reforço - Fibras usadas junto com uma matriz na fabricação de materiais compósitos. As fibras são geralmente fibras artificiais como vidro (inclusive todas as suas variantes), carbono (com todas as suas variantes) ou aramida, que podem ser usadas como filamentos contínuos e fibras não contínuas. Além disso, uma ampla gama de fibras naturais como sisal, linho, juta, cocos, kenaf, cânhamo ou basalto, apenas para citar algumas, têm sido usadas.

[0044]Modelagem por transferência de resina (RTM) - Um processo que tem duas superfícies de molde pelas quais uma resina é bombeada tipicamente em baixas viscosidades e pressões baixas ou altas em um conjunto de matriz de molde fechado contendo frequentemente uma pré- forma de reforço seco, ou seja, infundir resina na pré- forma e fazer uma peça de compósito reforçado por fibra.

[0045]Fio preliminar - Um feixe longo e estreito não torcido de fibras ou filamentos contínuos, particularmente de fibras de vidro. Neste pedido é sinônimo de cabo, de modo que a seleção de fibras não contém apenas fibras de vidro, mas também fibras de carbono, basalto e aramida, de modo mais genérico, fibras contínuas artificiais.

[0046]Grupo de fios preliminares ou grupo de cabos - Um ou mais cabos ou fios preliminares estreitamente espaçados.

[0047]Fio de costura - Um fio formado por 24 ou 48 filamentos individuais produzidos a partir de poliéster texturizado. O fio de costura usado normalmente na fabricação de reforços unidirecionais tem tipicamente uma densidade em massa linear de 76 ou 110 dtex. O diâmetro de um filamento individual é, tipicamente, 5 a 10 μm.

[0048] Número de Tex - Uma unidade de medida do SI para a densidade de massa linear de fios e é definida como a massa em gramas por 1.000 metros. Tex é mais provavelmente usado no Canadá e na Europa Continental, enquanto denier permanece mais comum nos Estados Unidos e no Reino Unido. O código da unidade é "tex". A unidade mais comumente usada com relação a fibras sintéticas artificiais é realmente o decitex, abreviado dtex, que é a massa em gramas por 10.000 metros.

[0049] Produto têxtil - Definição geral para diversos tipos de artigos inclusive folhas, mantas, tecidos e esteiras tendo uma ou mais camadas, as camadas sendo formadas de cordões uni- ou multidirecionais

[0050] Termoplástico - Um polímero fusível, que é amaciado quando exposto a aquecimento e retorna geralmente ao seu estado não amolecido quando resfriado até a temperatura ambiente. Os materiais termoplásticos incluem, por exemplo, cloretos de polivinila, alguns poliésteres, poliamidas, polifluorocarbonos, poliolefinas, alguns poliuretanos, poliestirenos, poli(álcool vinílico), caprolactamas, copolímeros de etileno e pelo menos um monômero de vinila (por exemplo, poli(acetato de etileno)), ésteres de celulose e resinas acrílicas.

[0051] Termorrígido - Um material polimérico que cura de forma irreversível. A cura pode ser feita através de calor (geralmente acima de 200 Celsius), através de uma reação química (epóxi em duas partes, por exemplo), ou irradiação, como processamento por feixe de elétrons.

[0052] Cordão - Feixe torcido de filamentos unitários, fio.

[0053] Cabo - Na indústria de compósitos, um cabo é um feixe não torcido de filamentos contínuos, e refere-se a fibras artificiais, particularmente, fibras de carbono (também chamadas de grafite). Os cabos são designados pelo número de fibras que contêm, por exemplo, um cabo de 12K contém cerca de 12.000 fibras. Aqui é sinônimo de fio preliminar.

[0054] Estabilidade de manuseio transversal - Uma força que impede que um reforço unidirecional seja deformado ou rasgado em pedaços. Necessário quando se posiciona um reforço em um molde sobre outro reforço e se move o reforço em uma direção transversal à sua direção longitudinal.

[0055] Reforço unidirecional (UD) - Reforço no qual todos os fios preliminares ou cabos estendem-se na mesma direção, neste caso específico, na direção longitudinal. Também há reforços transversalmente unidirecionais. Esses fios preliminares são frequentemente na técnica anterior reforços UD ligados através de costura e que usam tipicamente alguma camada leve adicional de cordões cortados ou fios multifilamento contínuos para manter os fios preliminares juntos e evitar sua laceração na formação do feixe, ou por tecelagem onde o fio da trama confere estabilidade. O fio da trama pode, também, ser revestido e termofusível. Uma outra forma de ligar os fios preliminares ou cabos juntos é o uso de um aglutinante, por exemplo, um aglutinante termoplástico ou termorrígido. Também no caso mencionado acima podem ser usadas camadas estabilizantes adicionais.

[0056] Infusão a vácuo - Um processo que usa um molde de apenas um lado que formata o produto final. No lado inferior está um molde rígido e no lado superior está uma membrana flexível ou bolsa de vácuo. Quando é aplicado vácuo/sucção à cavidade do molde, o ar escapa da cavidade, e depois disso deixa-se a resina ser infundida pela sucção (ou adicionalmente assistida por uma pequena sobrepressão no lado da alimentação - um elemento característico de RTM com luz) para impregnar completamente os reforços e eliminar todos os espaços vazios de ar na estrutura laminada.

[0057] Distância de impregnação - A posição da frente de fluxo ou de fato a distância medida a partir do local onde a resina entrou na pilha do reforço até a presente posição.

[0058] Fio - Um multifilamento longo e contínuo, frequentemente torcido, adequado para uso na produção de produtos têxteis, costura por pontos, crochê, tricô, tecelagem, costura, bordadura e fabricação de cordões. Os fios podem ser produzidos a partir de fibras naturais ou sintéticas contínuas ou descontínuas.

[0059] Direção Z - A direção perpendicular ao plano da camada ou da pilha de camadas, isto é, direção da espessura.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0060] Um objetivo da presente invenção é oferecer uma solução para ao menos um dentre os problemas discutidos acima.

[0061] Um outro objetivo da presente invenção é desenvolver um reforço unidirecional inovador que tem permeabilidade excelente à resina em uma direção transversal à orientação do filamento de reforço.

[0062] Um objetivo adicional da presente invenção é desenvolver um reforço unidirecional inovador que tem excelentes capacidades para permitir que o ar escape de uma pilha de reforços durante a aplicação de vácuo/desgaseificação e subsequente impregnação da pilha com resina em uma direção transversal à orientação do filamento de reforço.

[0063] Ainda outro objetivo da presente invenção é aprimorar as propriedades de manuseio de um reforço não costurado e ainda oferecer resistência e estabilidade suficientes de tal reforço na direção transversal.

[0064] Ainda outro objetivo da presente invenção é acelerar a produção dos reforços unidirecionais.

[0065] Ainda outro objetivo da presente invenção é simplificar a produção dos reforços unidirecionais.

[0066] Um objetivo adicional da presente invenção é assegurar que os filamentos em um reforço unidirecional mantenham seu formato reto.

[0067] Ainda outro objetivo da presente invenção é evitar o uso de fibras/fios preliminares de reforço transversais ou fios de ligação do reforço.

[0068] Ao menos um dentre os problemas discutidos acima será solucionado e os objetivos da presente invenção serão satisfeitos pelo uso de meios descontínuos delgados orientados transversalmente para formar passagens de fluxo para a resina com relação aos fios preliminares de reforço unidirecionais para dispor a área de fluxo livre em uma direção transversal à direção dos fios preliminares unidirecionais para o ar escapar do reforço e para a resina impregnar ou molhar o produto de forma eficaz.

[0069] Ao menos um dos problemas da técnica anterior é solucionado e pelo menos um dos objetivos é alcançado com o uso de um reforço unidirecional para a fabricação de compósitos reforçados de fibra por um dentre um processo de modelagem por transferência de resina e um processo de moldagem de infusão a vácuo, o reforço unidirecional compreendendo fios preliminares contínuos unidirecionais dispostos em uma direção longitudinal do reforço e ligados um ao outro por um aglutinante termoplástico e/ou termorrígido, o reforço tendo uma superfície de topo e uma superfície de fundo e sendo dotado de meios para facilitar, quando se umedece uma pilha de reforços, a impregnação do reforço com resina em uma direção transversal à direção dos fios preliminares unidirecionais, sendo que os meios de facilitação de impregnação são meios delgados distintos para formar passagens de fluxo para a resina dispostos transversalmente aos fios preliminares unidirecionais, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos formando em seus lados passagens de fluxo transversais estendendo-se a partir de uma borda longitudinal do reforço unidirecional até sua borda longitudinal oposta.

[0070] De forma similar, ao menos um dos problemas da técnica anterior é solucionado e pelo menos um dos objetivos é alcançado com o uso de um método para produzir um reforço unidirecional para a fabricação de compósitos de fibra reforçados pelo processo de modelagem por transferência de resina ou processos de moldagem de infusão a vácuo, o método compreendendo as etapas de: a)dispor fios preliminares contínuos unidirecionalmente lado a lado em uma camada para formar uma manta unidirecional, b)aplicar aglutinante termoplástico (24) e/ou termorrígido na manta, c)ativar o aglutinante para unir os fios preliminares para formar um reforço unidireccional (34), e d)colocação (26) de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) em uma direção transversal à direção dos fios preliminares unidirecionais nos fios preliminares unidirecionais contínuos antes ou após a etapa c).

[0071] Outros elementos característicos do reforço unidirecional da presente invenção e método de sua fabricação são revelados nas reivindicações da patente em anexo.

[0072] Com a presente invenção, pelo menos algumas das seguintes vantagens podem ser alcançadas: -os pontos e fios de ligação transversais são substituídos por meios de um sistema aglutinante de modo que dobras prejudiciais causadas pelos pontos são evitadas, de modo que -as propriedades de resistência do reforço são aprimoradas, uma vez que as fibras permanecem retas, -a velocidade de produção não é limitada pelo mecanismo de costura, -a permeabilidade dos reforços unidirecionais à resina é aprimorada até um nível tal que facilita um bom fluxo de resina, -simultaneamente ao umedecimento do produto, o ar remanescente escapa do produto para que, na prática, nenhuma bolha de gás ou regiões secas entre os filamentos UD permaneçam no produto após a impregnação, -a distância avançada pela resina na direção transversal é aumentada consideravelmente, nos experimentos conduzidos até pelo menos 2,5 vezes em comparação com os reforços unidirecionais costurados e muito mais em comparação com os reforços unidirecionais não costurados, -o tempo necessário para a impregnação é reduzido consideravelmente, nos experimentos conduzidos até pelo menos um sexto do tempo necessário com os reforços da técnica anterior, -as desvantagens de uma estrutura costurada são reduzidas, -o produto final tem excelentes propriedades de resistência e fadiga. -As desvantagens relacionadas às perturbações químicas com a matriz são reduzidas, -não há necessidade de usar fibras de reforço transversais específicas ou fios de ligação para se obter estabilidade transversal suficiente, -um reforço UD unido com pó é capaz de ficar plano no molde mesmo quando a pilha de reforços é posicionada em um molde côncavo, uma vez que sua flexibilidade é reduzida. Essa propriedade reduz muito o risco de formação de dobras ou de formação de curvas de pequena curvatura em áreas locais dos fios preliminares de reforço dentro do laminado, e - agora que a formação de dobras e curvas locais é evitada por união em pó, esse reforço é especificamente adequado para laminados à base de fibra de carbono. A razão é que as dobras e curvas locais reduziriam significativamente as propriedades de resistência à compressão dos laminados de fibra de carbono.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0073] A seguir, o reforço unidirecional da presente invenção e o método para sua produção são discutidos em mais detalhes com referência às figuras em anexo, nas quais

[0074] As figuras 1a e 1b ilustram esquematicamente uma comparação entre os comportamentos de um meio de formação de passagem de fluxo distinto e delgado, neste caso monofilamentos, e um fio multifilamento sob compressão entre dois reforços ou camadas de fios preliminares,

[0075] A figura 2 ilustra esquematicamente o processo de produção do reforço unidirecional de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção,

[0076] As figuras 3a a 3d ilustram várias opções para substituir um monofilamento distinto por um feixe de monofilamentos ligados juntos, e

[0077] A figura 4 compara um reforço UD costurado da técnica anterior com três reforços UD diferentes unidos com pó em relação ao fluxo de resina.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0078] No exposto acima, quatro fatos diferentes relacionados ao arranjo de passagens de fluxo transversais para resina com relação aos reforços foram discutidos. Primeiramente, que o uso de fios termoplásticos revestidos não é desejável devido à incompatibilidade do material termoplástico com o material da matriz. Em segundo lugar, que se um cordão, após ter sido submetido à compressão devido ao vácuo no molde, tiver uma espessura na direção Z de 0,3 a 0,4 mm, o cordão será muito espesso, resultando em um alto o risco de serem criadas microfraturas na carga dinâmica do produto final. Em terceiro lugar, que um cordão multifilamento sem revestimento torna-se achatado ou ovalado sob compressão, destruindo assim as propriedades de fluxo da resina. Em quarto lugar, a fabricação de objetos reforçados compridos como, por exemplo, "spar caps" para pás de turbinas eólicas é, na prática, impossível sem uma forma eficaz de dispor o fluxo de resina e impregnação da pilha de reforços em uma direção em ângulos retos, isto é, transversal à direção dos fios preliminares de reforço unidirecional. Devido aos fatos acima, o uso de meios distintos delgados e transversais para formar passagens de fluxo para resina de diâmetro muito menor foram testados e os laminados finais foram comparados com os laminados da técnica anterior formados com o uso de multifilamentos transversais cuja função principal era conferir ao reforço estabilidade transversal. Deve-se compreender aqui que as frases "meios distintos delgados para formar passagens de fluxo" ou "meio de formação de passagem de fluxo distinto e delgado" incluem, mas não se limitam a, monofilamentos, conforme discutido em mais detalhes nas figuras 3a a 3d. Também poderia ser considerado que os multifilamentos criam passagens de fluxo para a resina entre as camadas de reforço. Após muitos testes, incluindo a comparação da distância de impregnação e testes de fadiga, constatou-se que uma faixa ótima para o diâmetro ou espessura na direção Z dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos dispostos transversalmente situa-se entre 100 e 200 μm, de preferência, entre 130 e 170 μm. Entretanto, em casos com reforços leves podem ser usados diâmetros um pouco menores, isto é, até 70 μm e, de forma similar, com reforços especialmente pesados, podem ser usados diâmetros de até 300 μm. Quanto à discussão acima relacionada ao diâmetro e também às várias discussões relacionadas ao diâmetro apresentadas posteriormente neste relatório descritivo, deve-se compreender que, no caso em que o monofilamento ou meio de formação de passagem de fluxo delgado é um pouco compressível, o diâmetro deve ser considerado como significando a dimensão na direção Z do monofilamento ou meio de formação de passagem de fluxo delgado. Os testes mostraram que a resina fluiu muito rapidamente para as cavidades e forçou todo o ar residual para fora de onde estava aprisionado durante o estágio de aplicação de vácuo e antes do início da infusão. Quando a distância de impregnação da pilha de camadas de reforço com meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos tendo uma espessura de 130 μm foi comparada com a do laminado da técnica anterior tendo fios transversais a 90° ou +/-45 graus em relação à direção longitudinal dos fios preliminares, observou-se que a distância de impregnação da pilha da invenção foi duplicada. Quando a distância de impregnação da pilha de camadas de reforço produzidas a partir de fios preliminares unidirecionais unidos com pó dotados de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos transversais tendo uma espessura de 130 μm foi comparada com a de um laminado formado por fios preliminares unidirecionais unidos com pó sem fios transversais ou meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, observou-se que após um determinado período de tempo, a distância de impregnação da pilha da invenção foi de cerca de 16 vezes. Além disso, quando o laminado assim formado foi deixado endurecer, suas propriedades de fadiga foram testadas e comparadas com as do laminado da técnica anterior tendo fios transversais a 90° ou +/-45 graus à direção longitudinal dos fios preliminares, e observou-se que as propriedades de fadiga do laminado da invenção foram claramente melhores que as do laminado da técnica anterior. A única razão para as propriedades de fadiga aprimoradas é a presença de menos dobras nos fios preliminares unidirecionais de reforço no reforço UD unido com pó e melhor remoção de ar da pilha de reforços levando a menos espaços vazios no estágio de infusão a vácuo. Dessa forma, todos os processos e propriedades de produtos, inclusive a velocidade de impregnação, resistência e fadiga foram claramente aumentados.

[0079]Um dos experimentos conduzidos foi testar se os cordões, isto é, os multifilamentos poderiam ser usados para criar as passagens de fluxo. Uma vez que os experimentos anteriores ensinaram que a disposição de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, isto é, um monofilamento, tendo uma espessura na direção Z ou diâmetro de 130 μm não reduziu as propriedades de fadiga do laminado final, o experimento teve por objetivo descobrir que tipo de fio multifilamento é necessário para garantir que sua dimensão na direção Z sob compressão seja aproximadamente igual à dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos nos experimentos anteriores. Em outras palavras, entre as camadas de reforçoforam colocados essesfios multifilamento, os quais não afastaram muito os fios preliminares quando compactados por vácuo, não mais que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos dos experimentos anteriores. Dessa forma, fica evidente que as propriedades de resistência e fadiga do laminado UD não seriam diminuídas pela espessura do cordão.

[0080] As figuras 1a e 1b ilustram esquematicamente a comparação da seção transversal entre os comportamentos de um meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto da presente invenção, neste caso um monofilamento, e um fio multifilamento sob compressão do processo de infusão a vácuo entre dois reforços ou camadas de fios preliminares. A figura 1a ilustra uma seção transversal de dois reforços sobrepostos 2 e 4 produzidos a partir de feixes de fios preliminares unidos através de pó termoplástico e/ou termorrígido um ao outro tendo um monofilamento 6 entre os mesmos disposto em ângulos retos em relação aos fios preliminares UD. A figura 1b mostra os mesmos reforços 2 e 4 produzidos a partir de feixes de fios preliminares unidos um ao outro através de pó termoplástico e/ou termorrígido como uma camada tendo um fio multifilamento 8 entre os mesmos disposta em ângulos retos em relação aos fios preliminares. A figura 1a mostra que o monofilamento empurra ou mantém os fios preliminares dos reforços 2 e 4 separados para que passagens de fluxo abertas 10 sejam formadas entre os reforços 2 e 4 nos lados do monofilamento 6. A figura 1b mostra os fios preliminares dos reforços 2 e 4 afastados de maneira igual à da figura 1a, isto é, a espessura dos dois reforços com o monofilamento ou multifilamento transversal é a mesma. Entretanto, pode-se ver que o fio multifilamento 8 necessário para empurrar ou manter os fios preliminares espaçados tem tamanho e área em seção transversal totalmente diferentes. Ele tornou-se ovalado ou achatado sob compressão, de modo que, na prática, não há passagens de fluxo reais 12 nos lados do fio multifilamento 8.

[0081]A razão é que os fios multifilamento são produzidos a partir de dezenas ou centenas de filamentos individuais, cada filamento tendo um diâmetro de 5 a 10 μm. Quando o fio multifilamento é submetido à pressão de compactação, isto é, no estágio de infusão a vácuo no molde, os filamentos dos fios multifilamento são forçados a se mover lateralmente para que a dimensão da direção Z do fio multifilamento seja uma fração do diâmetro aparente original do multifilamento, mesmo que o mesmo esteja torcido. A torção é tipicamente muito baixa, da ordem de 20 a 40 voltas por metro, uma vez que é importante que a resina seja capaz de penetrar também entre os filamentos de fio torcido para evitar pontos secos. De acordo com os testes realizados, constatou-se que um multifilamento, isto é, um fio de poliéster que tem uma espessura de 130 μm sob compressão a uma pressão de 0,5 bar (pequena em comparação com uma compressão de infusão de 0,95 bar), tem um número dtex de 1120 dtex enquanto que um monofilamento com um diâmetro similar de 130 μm com e sem compressão tem um número dtex muito menor de 167. Um fio de fibra de vidro pode ter, sob as mesmas condições, um número dtex cerca de 18 vezes maior em comparação com o de um monofilamento. Dessa forma, é evidente que os multifilamentos, quando compactados e achatados, preenchem os espaços vazios, que, no início antes da compressão, são formados nos lados do multifilamento. Isto impede que a resina flua através desses espaços vazios ou canais.

[0082]Fios com alta torção, da ordem de 150 TPM (TPM = voltas por metro) ou mais, poderiam ser eficazes em resistir ao efeito compressivo do vácuo. Todavia, eles não são preferidos para o uso final do compósito devido às suas propriedades de penetração de resina lentas e incompletas e também devido ao fato de suas fibras serem formadas em espiral com resposta elástica desfavorável sob carga de tração em comparação com seus fios de fio preliminar não torcidos adjacentes. Além disso, fios torcidos têm caráter rígido, levando a dobras nos fios preliminares UD de reforço. Quando são usados fios torcidos, sua torção é tipicamente relativamente baixa, isto é, da ordem de 20 a 40 TPM, uma vez que é importante que a resina seja capaz de penetrar entre os filamentos de fio torcido. Isto significa, em termos de fluxo de resina, que cada filamento que se move lateralmente reduz a seção transversal da cavidade do lado do multifilamento, de modo que a área em seção transversal da passagem disponível para o fluxo de resina seja, na prática, desprezível.

[0083] O mesmo fenômeno se aplica a pontos de costura apertados em torno de feixes de fios preliminares, de modo que o formato em seção transversal originalmente redondo do fio seja transformado em "formato de fita" oval ou mesmo plano de modo para que a espessura da fita seja da ordem de 5 a 40 μm.

[0084] A figura 2 ilustra esquematicamente o processo de produção do reforço unidirecional de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção. A fabricação de um reforço unidirecional ocorre da seguinte forma: Primeiro, uma manta uniforme 20 de fios preliminares unidirecionais (preferencialmente, mas não necessariamente de vidro, carbono, aramida ou basalto, ou linho, juta, cânhamo, sisal, cocos, kenaf, asbesto ou outras fibras naturais) é formada puxando-se os fios das embalagens 22 e dispondo-os lado a lado ou em uma distância controlada uns dos outros, dependendo do peso por área pretendido. Deste ponto em diante, a expressão "fios preliminares" será usada para se referir a todos dentre cabos, fios preliminares, fibras, etc., que são usados na fabricação de reforços unidirecionais. Dessa forma, os fios preliminares são dispostos lado a lado, de preferência, em uma camada de fios preliminares, mas também possivelmente em várias camadas de fios preliminares.

[0085]A manta 20 é então encaminhada para uma estação de aplicação de aglutinante 24. O aglutinante pode ser aplicado por vários métodos, sendo que cada um desses métodos pertence ao escopo da a presente invenção Em um sistema exemplificador, o aglutinante é um aglutinante termoplástico sob a forma de pó e é adicionado sobre a manta pelo dispositivo 24 para espalhamento do pó aglutinante sobre todas as superfícies da manta, isto é, não apenas sobre a superfície de topo da manta 20 mas por todos os fios preliminares individuais. O objetivo é circundar eficazmente os fios preliminares por uma camada fina, porém uniforme, de material aglutinante em pó. A operação do dispositivo 24 pode, por exemplo, se basear na vibração da manta e do pó originalmente sobre a mesma, auxiliada possivelmente pelo ar circulante. Mediante o uso do dispositivo de espalhamento de aglutinante 24, o aglutinante em pó é impedido de se manter apenas sobre as superfícies superiores dos fios preliminares, ou sobre a superfície de topo da manta, como seria o caso com o método de simples espalhamento. Por exemplo, o aglutinante também é necessário sobre o lado inferior dos fios preliminares, isto é, na superfície de fundo da manta, para evitar a suspensão de alguns fios preliminares ou filamentos de outro modo soltos. O pó é adicionalmente necessário entre os fios preliminares para fornecer estabilidade lateral ou transversal.

[0086] Deve-se compreender, também, que há muitos métodos disponíveis de aplicação do aglutinante em pó em comunicação com os fios preliminares.

[0087] A quantidade de aglutinante precisa ser considerada muito cuidadosamente, uma vez que, no caso dos reforços unidirecionais da presente invenção, na prática é o aglutinante que fornece ao reforço toda a estabilidade transversal que ele tem. Entretanto, como já discutido anteriormente, isto é uma questão de otimização. Quanto mais aglutinante for aplicado, melhor será a estabilidade transversal do reforço. Mas, simultaneamente, quanto mais aglutinante for aplicado, mais rígido será o reforço e mais difícil será fazer com que o reforço siga os contornos do molde. Dessa forma, a quantidade de aglutinante deve ser mantida a menor possível, apenas para conferir estabilidade transversal suficiente. Adicionalmente, a quantidade de aglutinante deve ser mantida mínima para evitar quaisquer problemas de compatibilidade com a matriz. Portanto, o reforço da presente invenção usa de 5 a 30 g/m2, de preferência, cerca de 8 a 15 g/m2 de aglutinante por reforço tendo um peso por área de 1.000 a 1.200 g/m2.Naturalmente, se o peso por área for menor, a quantidade de aglutinante também será menor, e vice-versa.

[0088] Deve-se, entretanto, compreender que aglutinantes além de pós secos podem também ser usados, tais como líquidos e polímeros tornados pouco viscosos mediante aquecimento ou outros meios, apenas para citar alguns exemplos. Os aglutinantes podem, dessa forma, ser chamados de modo geral de aglutinantes poliméricos. Os aglutinantes líquidos podem ser dispersões à base de água ou outras soluções ou sistemas à base de solvente. Dessa forma, como o uso dos aglutinantes exige diferentes operações como aquecimento e/ou pulverização do solvente e/ou evaporação do solvente, a utilização do aglutinante pode ser designada genericamente por "ativação" do aglutinante. Em todos os casos, o aglutinante é aplicado através de pulverização, extrusão (bocais termofusíveis), pulverização centrífuga, etc., apenas para mencionar algumas opções. O tipo de polímero pode ser termoplástico ou termorrígido por natureza ou uma mistura de ambos.

[0089] Após o aglutinante em pó ou líquido ser espalhado ou distribuído sobre toda a manta 20, esta é levada até um dispositivo 26 que introduz ou coloca meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sobre a manta transversalmente à direção de passagem da manta. O meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto da presente invenção tem um diâmetro de 70 a 300 μm, de preferência, de 100 a 200 μm, e com mais preferência, entre 130 e 170 μm. Nesse estágio, deve-se compreender que o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto tem de ser escolhido de modo que, mesmo que o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto seja um pouco compressível, a dimensão na direção Z do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto, quando compactado no estágio de infusão, seja da ordem de 70 a 300 μm, de preferência, de 100 a 200 μm, com mais preferência, entre 130 e 170 μm. Esse diâmetro é ideal no caso de a viscosidade da mistura agente de cura da resina infundida situar-se no nível de 200 a 350 mPas à temperatura ambiente. Se a viscosidade diferir claramente dessa faixa, pode ser necessário ajustar a distância entre os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos adjacentes ou seu diâmetro/espessura na direção Z. Aqui a palavra ‘transversal’ deve ser entendida de forma ampla, uma vez que a direção do meio de formação depassagem de fluxo delgadoe distintopodeficar entre±45graus, isto é, de -45 graus a +45 graus, da direção em ângulos retos aos fios preliminares da manta unidirecional, isto é, a direção do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto desvia pelo menos ±45 da direção dos fios preliminares unidirecionais da manta. O meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto pode ser disposto sobre a manta 20 em ‘26’ com o uso de um sistema bem conhecido de carrinho de fio usado em máquinas de produção multiaxiais, isto é, por meio de uma ferramenta que se move transversalmente para trás e para frente acima da manta, depositando um determinado número de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sobre a manta de cada vez. A deposição pode, por exemplo, ser facilitada com um manipulador de movimento servolinear com arranjo de alimentação do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto.

[0090]Uma outra forma possível de depositar o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto é dispor uma roda giratória em '26'em um plano em ângulos substancialmente retos em relação à manta em torno da manta, de modo que a roda enrole o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto em torno da manta. Usando a roda giratória, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são dispostos simultaneamente sobre as superfícies de topo e de fundo da manta. Quando se usa esse tipo de aplicação para enrolar os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos em torno da manta, deve-se garantir que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos não sejam capazes de fletir os fios preliminares nos lados da manta e, dessa forma, estreitando-os. Dessa forma, a firmeza dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos deve ser ajustada adequadamente e, de preferência, meios para impedira flexãotêm de ser dispostosentre aaplicaçãodo meio deformaçãode passagem de fluxodelgadoe distinto e o próximo estágio de processamento, isto é, o aquecimento da manta ou, de modo mais genérico, a ativação do aglutinante. Esses meios podem ser, por exemplo, trilhos de guia que se estendem ao longo das bordas da manta 20 a partir do aparelho que enrola o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto em torno da manta e fora dos trilhos de guia até a próxima etapa de processo, isto é, a ativação do aglutinante 28.

[0091] Uma característica vantajosa da presente invenção é que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são dispostos sobre a manta em uma formação reta e paralela, isto é, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos estendem-se linear e uniformemente de uma borda da manta até sua borda oposta, ou, em outras palavras, o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto, por exemplo, não forma os laços encontrados tipicamente nos padrões de costura. A formação essencialmente reta, isto é, linear e horizontal dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos através dos fios preliminares de reforço unidirecionais assegura um tempo de fluxo de resina mais curto entre as bordas de reforço. Independentemente de sua localização real, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são dispostos em intervalos regulares, isto é, de cerca de 2 a 50 mm, de preferência, de 5 a 25 mm, com mais preferência, de cerca de 10 a 20 mm da distância lateral um do outro em ambos os lados do reforço. A distância exata precisa ser otimizada de acordo com a viscosidade da resina e com o peso em gramas da manta.

[0092] Entretanto, deve-se compreender que a discussão acima se refere ao método de fabricação mais simples do reforço. Basicamente, o mesmo método pode ser aplicado na fabricação de reforços com várias camadas unidirecionais. Nesse caso, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos podem ser colocados sobre as superfícies de topo e/ou de fundo do reforço ou entre as suas camadas. Também é possível fabricar reforços multiaxiais unidos por aglutinante, que incluem reforços unidirecionais, biaxiais, triaxiais e quadraxiais tendo meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos estendendo-se transversalmente às fibras de reforço reais. Os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos podem se originar dos reforços originais ou podem ser inseridos entre os reforços quando se fabrica o reforço multiaxial.

[0093] De acordo com uma outra modalidade preferencial da presente invenção, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são dispostos entre quaisquer duas camadas de fios preliminares em um reforço unidirecional, isto é, não apenas sobre pelo menos as superfícies de topo e/ou de fundo do reforço, mas também entre as camadas de fios preliminares. Em outras palavras, se o reforço compreender quatro camadas de fios preliminares, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos poderão ser posicionados entre cada camada de fios preliminares ou entre a segunda e terceira camadas, isto é, na direção do centro do reforço. Na prática, isto significa que a colocação de fios preliminares unidirecionais durante a formação da manta e a colocação dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos têm de ser feita em uma sequência tal que, primeiro, uma camada, ou camadas, de fios preliminares unidirecionais são dispostas, depois disso um conjunto de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, e posteriormente a(s) próxima(s) camada(s) de fios preliminares unidirecionais, etc. Apenas após a formação de camadas desejada dos reforços e dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, as camadas e os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são unidos uns aos outros através de um aglutinante em pó ou líquido.

[0094] Em seguida, a manta que tem o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto sobre sua superfície é levada para um dispositivo de ativação 28 (conhecido intrinsicamente), usado para fundir o aglutinante termoplástico e/ou termorrígido, pulverizar solvente sobre o aglutinante ou evaporar o solvente, apenas para citar algumas operações exemplificadoras de ativação do aglutinante, para unir ambos os fios preliminares juntos e o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto sobre os fios preliminares para integrar o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto em cada reforço. Posteriormente, a manta 20 é levada para um estágio de compressão 30 onde a espessura do reforço é ajustada. O estágio de compressão 30 é feito, por exemplo, em pelo menos uma linha de contato entre dois cilindros para comprimir a manta de modo a aprimorar a união dos fios preliminares pelo aglutinante fundido e para formar um reforço unidirecional 34 com a espessura desejada. Após compressão em ‘30’, o reforço unidirecional 34 é enrolado 32 para entrega a um consumidor. Algumas vezes, o reforço é cortado em uma largura desejada por meio de um cortador- bobinador antes da entrega final.

[0095] Aqui, deve-se compreender que as etapas acima de ativação do aglutinante, mais especificamente, de aquecimento do aglutinante e colocação do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto também podem ser feitas na ordem oposta, isto é, primeiro a etapa de aquecimento para fundir o aglutinante, e então a etapa de colocação do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto. Nesta última opção, o tipo de meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto pode, por exemplo, ser de um material que não é capaz de suportar a temperatura da etapa de fusão, mas é introduzido sobre a(s) superfície(s) do reforço enquanto o aglutinante fundido ainda está no estado fundido, ou minimamente pegajoso (mas não a uma temperatura tão alta quanto na etapa de aquecimento), de modo que o aglutinante seja também capaz de unir os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos. De fato, deve-se compreender também que é frequentemente uma prática comum dispor meios de resfriamento após as etapas de aquecimento e compressão para solidificar o material da matriz rapidamente.

[0096] Com relação à ligação do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto aos fios preliminares de uma manta unidirecional há mais algumas opções. Uma alternativa é usar um meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto bicomponente que tem um componente que pode ser fundido no material de núcleo, ou meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto revestido por meio de uma camada fina de aglutinante. Após qualquer um dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos ser colocado sobre os fios preliminares ou entre as camadas de fios preliminares, uma primeira opção é que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são aquecidos de modo que a parte que pode ser fundida dos meios de formação é fundida e os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são unidos aos fios preliminares, o núcleo não sendo fundido e mantendo seu diâmetro original. Aqui a ativação, isto é, o aquecimento dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos pode ser feita na etapa de união dos fios preliminares unidirecionais juntos ou em uma etapa separada (posterior). Dessa forma, na última opção, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são dispostos nos fios preliminares após os fios preliminares terem sido unidos unsaos outros. Uma segunda opção é que os meios de formação depassagem de fluxo delgados e distintos são pulverizados comum solvente para que a solução aglutinante seja capaz de se espalhar sobre os fios preliminares, e depois isso os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são unidos aos fios preliminares. Se necessário, o reforço pode ser aquecido para acelerar a evaporação do solvente e a união dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos.

[0097]Ainda outra forma de unir os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos aos fios preliminares é dispor os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sobre os fios preliminares após os fios preliminares terem sido unidos uns aos outros, e, após a colocação, reativar o aglutinante (por exemplo, mediante o uso de um cilindro aquecido) para que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos possam ser unidos aos fios preliminares com o mesmo aglutinante que os fios preliminares são unidos uns aos outros.

[0098] Mais uma outra forma de unir os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos aos fios preliminares é colocar os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sobre os fios preliminares após os fios preliminares terem sido unidos uns aos outros, e antes ou após a colocação dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sobre os fios preliminares, aplicar aglutinante adicional sobre os fios preliminares (e possivelmente também sobre os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos) e ativar o aglutinante para que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sejam unidos aos fios preliminares com o aglutinante adicional.

[0099] As várias opções discutidas acima para preparar a deposição dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sobre os fios preliminares e uni-los aos fios preliminares oferece algumas alternativas atraentes para a fabricação dos reforços da invenção.

[00100] Uma alternativa preferida é fabricar o reforço unidirecional unido em uma sequência e fornecer ao reforço unidirecional unido o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto em uma sequência separada. Em outras palavras, a primeira sequência inclui as etapas de colocar os fios preliminares contínuos unidirecionalmente lado a lado em uma camada para formar uma manta unidirecional, aplicar aglutinante termoplástico e/ou termorrígido sobre a manta, e ativar o aglutinante para unir os fios preliminares para formar um reforço unidirecional, e depois disso o reforço unidirecional unido pode ser enrolado e levado para a segunda sequência diretamente ou após ter sido armazenado durante um determinado período de tempo ou após ter sido levado para um consumidor.

[00101] A segunda sequência inclui desenrolar o reforço unidirecional unido, colocar os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos em uma direção transversal à direção dos fios preliminares unidirecionais nos fios preliminares unidirecionais contínuos e unir os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos aos fios preliminares, e, possivelmente, enrolar o reforço unidirecional unido dotado de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos para uso posterior. A vantagem desse tipo de processo de fabricação tem por base o fato de que a primeira sequência pode, por natureza, ser executada em uma velocidade muito maior que a segunda sequência. Dessa forma, através da separação das sequências, é possível executar ambas as sequências em sua velocidade ótima, sem a necessidade de reduzir a velocidade da primeira. Esse tipo de divisão da produção em duas sequências também torna possível que a segunda sequência seja executada nas dependências do usuário final do reforço, isto é, por exemplo, pelo fabricante das pás da turbina eólica. O uso de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos também pode estabelecer novas exigências para as linhas de contato. Se o tipo de meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto for facilmente compressível, tanto pelo material ou por razões estruturais, a pressão na linha de contato deverá ser considerada, isto é, os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos não devem perder seu formato em seção transversal na linha de contato, ou pelo menos o formato não pode mudar muito em termos de fluxo de resina. As opções são, naturalmente, não usar linhas de contato, usar cilindros com superfície macia ou diminuir a pressão na linha de contato.

[00102] A pilha de reforços da presente invenção funciona no estágio de infusão de modo que a resina em infusão irá fluir através das passagens de fluxo 10 transversalmente aos fios preliminares de reforço e, então, penetrar entre os fios preliminares ou filamentos de reforço individuais e manter o rápido fluxo de resina e boa impregnação. Durante a infusão, a resina que avança empurra as bolhas de ar remanescentes ao longo das câmaras ou cavidades na estrutura de reforço até as passagens de fluxo e finalmente para fora do produto. Tanto o avanço da resina como a remoção do ar podem ser ainda facilitados mediante a pressurização da alimentação da resina no caso de moldes superiores rígidos estarem em uso como em RTM ou RTM com luz (embora raramente usados) nas primeiras extremidades das passagens de fluxo e/ou mediante a aplicação de vácuo nas extremidades opostas das passagens de fluxo.

[00103] Os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos usados entre as camadas de reforço 2 e 4 para melhorar a permeabilidade da pilha de reforços à resina na direção transversal e a remoção de ar do espaço entre a pilha de camadas de reforço criam pequenas passagens de fluxo 10 em ambos os lados e entre os fios preliminares unidirecionais de reforço, conforme mostrado esquematicamente na figura 1a. Os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são formados, de preferência, de monofilamentos de poliamida (PA), copoliamida ou copoliéster (co-PET) que podem ter, por exemplo, uma seção transversal redonda, quadrada ou oval ou uma seção transversal em X ou oca. Os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos podem, também, ser bicomponente ou multicomponente. Em outras palavras, como os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos são fabricados a partir de um material polimérico adequado, por exemplo, por extrusão, a seção transversal dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos pode ser, na prática, escolhida livremente para otimizar as propriedades de fluxo da resina. Em vista da presente invenção, é vantajoso usar uma seção transversal dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos que crie uma seção transversal geométrica máxima ou aumente a distância entre os fios preliminares de reforço em duas camadas sobrepostas com um dado volume, enquanto mantém a quantidade de material sem função de reforço (o polímero monofilamento) no mínimo.

[00104] O meio para criar passagens de fluxo para a resina é,normalmente, umúnico filamentotendoum diâmetro da ordemde 70 a 300μm,de preferência,de 100 a 200 μm, com mais preferência, entre 130 e 170 μm. Entretanto, os meios de criação de passagem de fluxo da presente invenção têm várias outras opções. Os meios de criação de passagem de fluxo podem ser formados de um feixe de monofilamentos, isto é, por exemplo, 3 filamentos, possivelmente 5 ou mais filamentos (vide figuras 3a a 3d) dispostos em comunicação uns com os outros de modo a criar um vão desejado com uma dimensão na direção Z entre os reforços quando colocados uns sobre os outros.

[00105] Uma opção é usar um feixe de alguns monofilamentos que podem ser torcidos de maneira frouxa juntos de modo que o feixe se achate sob compressão. Nesse caso, a espessura na direção Z do feixe final após compressão corresponde ao diâmetro de cada monofilamento, de modo que o diâmetro de cada monofilamento é, de preferência, da ordem de 70 a 300 μm, de preferência, de 100 a 200 μm, com mais preferência, entre 130 e 170 μm.

[00106]Uma outra opção é dispor inúmeros monofilamentos em comunicação uns com os outros demodoque a seção transversal do feixe permaneça substancialmente a mesma sob compressão. Na prática, isto significa que os monofilamentos têm de ser, de acordo com uma modalidade preferencial adicional da presente invenção, presos uns aos outros, conforme ilustrado nas figuras 3a a 3d, de modo que sejam formados meios de criação de passagem de fluxo mais compactos e a razão de aspecto (razão largura/altura) do feixe de monofilamentos fique facilmente abaixo de 2,0. Os monofilamentos do feixe podem ser, durante sua fase de aplicação,termo-tratados ou pulverizadoscom um aglutinante líquido de modo que os monofilamentos se fixem uns aos outros, conforme mostrado na figura 3a, e, assim, não sejam capazes de se mover sob compressão. O feixe de monofilamentos pode, também, ser embebido em um material de revestimento adequado, conforme mostrado na figura 3b, ou os monofilamentos de um feixe podem ser monofilamentos bicomponente revestidos com um aglutinante específico, conforme mostrado na figura 3c. Em todos os casos acima, será vantajoso se o aglutinante usado na união dos monofilamentos for compatível com a matriz de resina do futuro laminado. Um outro pré-requisito para o material aglutinante é que o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto unido resultante seja tão flexível quanto possível para evitar a formação de dobras no laminado. Além disso, os monofilamentos podem ser fundidos uns aos outros, conforme mostrado na figura 3d. Quando se usa tais meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos unidos, o diâmetro, ou de fato a dimensão na direção Z, dos meios de formação é da ordem de 70 a 300 μm, de preferência, de 100 a 200 μm, com mais preferência, entre 130 e 170 μm. A dimensão na direção Z real dos meios de formação depende da permeabilidade das fibras de reforço reais e do diâmetro das fibras.

[00107] Dessa forma, para assegurar que as passagens de fluxo formadas pelos vários meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sejam tão eficientes quanto possível em relação à quantidade de matéria estranha trazida sobre o reforço pelos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, o feixe de monofilamentos deve ser o mais compacto possível, o que significa que sua razão de aspecto (razão largura/altura) deve ser igual ou menor que 2,0, de preferência, menor que 1,5, com a máxima preferência o mais próximo possível de 1,0, quando o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto é submetido a vácuo, isto é, compressão no estágio de umedecimento ou impregnação. Razão de aspecto 2 significa, por exemplo, dois monofilamentos dispostos lado a lado.

[00108] Quanto ao formato e tamanho dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, assim como seu posicionamento nas camadas de reforço, isto é, a distância lateral uns dos outros, todas essas características (dentre outras) têm de ser consideradas cuidadosamente quanto ao umedecimento e impregnação adequados da pilha de reforço com resina. As passagens de fluxo de resina formadas nos lados dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos não devem ser excessivamente abertas para que a resina tenha tempo para se impregnar nos fios preliminares e não fluir diretamente de um lado da pilha de reforço onde a resina é introduzida até o lado oposto da pilha de reforço. Naturalmente, quanto mais curta for a distância entre os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos adjacentes, mais abertas, isto é, de maior seção transversal, podem ser as passagens de fluxo transversais nos lados dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, e vice-versa. Outro aspecto que precisa se levado em conta é a espessura ou peso em gramas da camada de reforço. Quanto mais espessa for a camada de reforço, mais tempo será necessário para impregnar adequadamente uma camada com resina. Com a presente invenção é possível ajustar a permeabilidade do reforço para assegurar que as fibras de reforço individuais serão bem impregnadas e nenhuma área seca ou espaços vazios serão deixados entre as fibras. Entretanto, independentemente do diâmetro ou seção transversal detalhada ou outra estrutura dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos transversais, o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto não confere nenhuma estabilidade transversal substancial ao reforço, mas, no caso de um reforço unidirecional, a estabilidade só e garantida pelo uso de aglutinante termoplástico e/ou termorrígido adequado. Tal aglutinante precisa combinar, isto é, ser compatível, com o material da matriz e fornecer ao reforço unido flexibilidade suficiente. Este último requisito significa na prática, por um lado, que o aglutinante solidificado deve ser resiliente até certo ponto, e, por outro lado, que a quantidade do aglutinante usada precisa ser balanceada entre estabilidade transversal suficiente e flexibilidade suficiente do reforço. Os experimentos conduzidos mostraram que, dependendo da matriz de resina usada, poliésteres insaturados bisfenólicos, co-poliésteres e resinas de epóxi à base de bisfenol-A são alternativas preferenciais para o material aglutinante. Entretanto, outros aglutinantes em pó ou líquidos que funcionam da forma desejada podem, também, ser usados. A quantidade seca de aglutinante usada para unir os fios preliminares e os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos juntos é da ordem de 15 a 30 g/m2 dependendo das propriedades de processamento necessárias.

[00109] De acordo com uma modalidade preferencial adicional da presente invenção, uma propriedade ideal do material polimérico para os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos é que o material não retarde a cura ou tenha de outro modo um efeito negativo sobre as propriedades químicas, térmicas ou mecânicas da resina que forma a matriz. Nos experimentos conduzidos, foram usados meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos de poliamida (PA), copoliamida ou co-PET. Contudo, outros materiais que funcionam de maneira desejada podem, também, ser usados.

[00110] Uma outra propriedade opcional preferida do material polimérico para os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos é que o material seja, ao menos parcialmente, solúvel na resina. Entretanto, a solubilidade deve ser tão fraca ou lenta para que o reforço tenha tempo de ser impregnado pela resina antes de os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos "desaparecerem" ou "achatarem". Todavia, a vantagem dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos ao menos parcialmente solúveis é que os canais formados pelos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos desaparecem, e o produto torna- se ainda mais homogêneo do que quando são usados meios de formação de passagem de fluxo muito delgados e distintos não solúveis. Como um exemplo das variantes discutidas acima, pode-se mencionar uma estrutura de meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto bicomponente compreendendo um monofilamento, ou um feixe de monofilamentos, dotado de uma camada externa de material polimérico com diferentes propriedades, a camada externa sendo solúvel no material da matriz. A solubilidade da camada externa é, de preferência, escolhida de modo que a camada se dissolva na resina após a resina ter impregnado a pilha de reforços. A vantagem dessa estrutura de meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto é que a parte do núcleo do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto em si pode ter um diâmetro de 120 μm, e a espessura da camada externa de 10 μm. Assim, o diâmetro do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto bicomponente é, durante a impregnação, de 140 μm, e após a dissolução da camada externa de 120 μm, de modo que os fios preliminares no produto final se aproximam uns dos outros. Isto reduz ainda mais o risco de falha prematura do laminado para virtualmente zero nas junções entre os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos e os fios preliminares.

[00111] A técnica anterior já ensinou, por exemplo, que, quando se usa fios de fibra de vidro revestidos termofusíveis transversais para unir fios preliminares de reforço unidirecionais uns aos outros, os filamentos transversais do fio de fibra de vidro podem se romper sob carga transversal do laminado e, como resultado, criar pequenas microfraturas. As microfraturas podem ter eventos adversos sobre as propriedades estáticas e dinâmicas do laminado, uma vez que podem servir como iniciadores para fraturas maiores, levando a danos visíveis na estrutura laminada e finalmente danificar completamente a peça. Naturalmente, o mesmo risco também se aplica aos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos.

[00112] Dessa forma, o alongamento no rompimento do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto deve ser pelo menos igual ao da matriz. Por exemplo, o alongamento no rompimento de uma matriz de epóxi é de cerca de 6 %, de modo que o alongamento no rompimento do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto deve ser maior que 6 %, de preferência, cerca de 10 %, com mais preferência, cerca de 20 %. O valor exato depende principalmente do tipo de resina usado. Uma outra forma de definir e comparar as propriedades do material da matriz e dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos é avaliar seus módulos de elasticidade. Em outras palavras, de modo a funcionar adequadamente e com segurança em todas as aplicações, o módulo da elasticidade do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto deve ser menor, de preferência, claramente menor que o do material da matriz. Como o módulo da elasticidade do material de matriz como epóxi, poliéster ou éster vinílico é de cerca de 3 GPa, o módulo da elasticidade do meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto deve ser, de preferência, da ordem de 2 GPa, ou menos.

[00113] A aplicação mencionada acima do reforço unidirecional unido com aglutinante na fabricação de laminados de "spar cap" para pás de turbinas eólicas é apenas uma das inúmeras aplicações onde esses tipos de reforços são usados. O reforço da presente invenção encontra melhor uso quando existe uma necessidade por um reforço orientado unidirecionalmente com as melhores propriedades mecânicas possíveis, especialmente fadiga, mas também propriedades estáticas. Entretanto, deve-se compreender que o reforço unidirecional unido com aglutinante da invenção pode ser usado em qualquer aplicação onde matrizes reforçadas com fibras são usadas.

[00114] A figura 4 é uma ilustração que compara as propriedades de fluxo da resina do reforço costurado da técnica anterior com as de um reforço UD unido com pó e com as do reforço unidirecional da presente invenção tendo duas configurações diferentes de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos. No experimento conduzido, foram preparados quatro reforços diferentes. Na fabricação de todos os reforços, os mesmos fios preliminares unidirecionais (1.200 g/m2) foram usados. Um primeiro reforço de referência foi um reforço costurado tendo nos fios preliminares unidirecionais um fio E-glass multifilamento (200 tex, 400 filamentos, cada um com 16 μm) disposto em um espaçamento de 10 mm e em ângulos de + 45 e -45 graus em relação à direção dos fios preliminares unidirecionais. Como uma segunda referência, o reforço era um reforço unidirecional unido com pó (10 g/m2) e tendo um peso por área de 1.200 g/m2. No primeiro reforço de acordo com a presente invenção, meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sob a forma de monofilamentos (CoPET - copolímero de tereftalato de polietileno) tendo um diâmetro de 100 μm foram dispostos em ângulos retos aos fios preliminares unidirecionais unidos com pó (10 g/m2) e tendo um peso por área de 1.200 g/m2. Os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, isto é, os monofilamentos, foram colocados com 20 mm de espaçamento. No segundo reforço de acordo com a presente invenção foi usado o mesmo material UD que no primeiro reforço da invenção, a única diferença sendo que o diâmetro do monofilamento era agora de 130 μm.

[00115] Para o experimento, foram cortadas de cada reforço quatro folhas igualmente dimensionadas. Em cada experimento, as quatro folhas similares foram empilhadas em um molde de teste sobre uma folha de vidro e um filme plástico foi disposto sobre o lado superior dos reforços. A embalagem foi produzida para ser hermética ao ar com massa de vedação usual. Posteriormente, o molde foi submetido a vácuo de -0,95 bar, e uma resina epóxi tendo uma viscosidade de 300 mPas foi introduzida transversalmente nos fios preliminares de reforço para dentro do molde à temperatura ambiente de 23 °C. Um gráfico foi traçado com o registro da distância de impregnação deslocada pela resina em função do tempo.

[00116] A figura 4 ilustra a distância (a distância de impregnação) pela qual a resina fluiu como uma função do tempo. A curva mais inferior do gráfico mostra a posição da frente de fluxo de resina em um reforço unido com pó sem passagens de fluxo. São necessários cerca de 30 minutos para a resina avançar 1 cm. A posição da frente de fluxo, isto é, a distância de impregnação, segue tipicamente a bem conhecida lei de Darcy, onde a posição é inversamente proporcional à raiz quadrada do tempo. Dessa forma, há um determinado valor máximo, que pode ser aproximado do infinito, mas nunca atingido. A diferença na permeabilidade determina a distância real da frente de fluxo se outros parâmetros como viscosidade e temperatura forem mantidos constantes. É digno de nota que, como a curva mais inferior do gráfico (técnica anterior) é quase horizontal em 25 a 35 minutos, a expectativa era de que mesmo um aumento considerável no tempo de impregnação não aumentaria a distância de impregnação/umedecimento. As outras duas curvas do gráfico representam o fluxo de resina no reforço costurado da técnica anterior e em um reforço unido com pó que tem monofilamentos transversais com um diâmetro de 100 μm em um espaçamento de 20 mm. Em 25 minutos, a resina se deslocou em ambos os reforços cerca de 9 cm e a impregnação parece continuar de modo que, mediante o aumento do tempo de impregnação, uma distância de impregnação final de mais de 10 cm pode ser esperada. A curva mais superior do gráfico representa a velocidade do fluxo de resina em um reforço unido com pó que tem monofilamentos transversais com um diâmetro de 130 μm em um espaçamento de 20 mm. Em 25 minutos, a resina se deslocou cerca de 16 cm nos reforços e a impregnação parece continuar em uma velocidade substancialmente uniforme, de modo que mediante o aumento do tempo de impregnação a distância de impregnação final iria facilmente além dos 20 cm.

[00117] Com base nos experimentos conduzidos, fica evidente que mediante o aumento do diâmetro dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos, neste exemplo, monofilamentos, a velocidade de impregnação e/ou a distância de impregnação poderiam ser aumentadas. Naturalmente, nesse caso, deve-se assegurar que os fios preliminares permaneçam suficientemente retos, isto é, que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos não os afastem muito e criem um risco de microfraturas. Um limite superior prático para o diâmetro dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos situa-se aproximadamente na faixa de 170 a 300 μm dependendo do peso em gramas do reforço. Uma outra forma evidente de aumentar a velocidade de impregnação e/ou a distância de impregnação é aproximar os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos uns dos outros, de modo que o espaçamento pudesse ser reduzido para 15 mm ou 10 mm ou mesmo até 5 mm. A melhor combinação deve ser avaliada para cada conjunto de parâmetros individualmente.

[00118] Os experimentos acima mostram claramente a grande vantagem do novo design de passagens de fluxo transversais formadas pelo uso dos meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos. E, como já discutido acima, não é apenas uma questão de infusão em "velocidade alta" que aumenta significativamente a velocidade de produção, mas também uma questão de remoção muito eficiente do gás da pilha de reforços, garantindo um laminado isento de espaços vazios sem áreas secas ou semi-impregnadas e uma questão de um laminado que tem propriedades de resistência e fadiga melhores do que os laminados da técnica anterior usados para os mesmos propósitos, uma questão de uma seção transversal do laminado plana e isenta de ondas, reduzindo o risco de áreas locais de baixa resistência a compressão.

[00119] O reforço da presente invenção foi comparado também ao reforço da técnica anterior com relação ao módulo de tração e resistência à tração em ambas as direções dos fios preliminares (0 grau) e em uma direção transversal (90 graus) aos fios preliminares de acordo com os padrões ISO 527-4 e 527-5. O reforço da técnica anterior era um reforço UD costurado de 1.200 g/m2 e o reforço da invenção era um reforço UD unido com pó de 1171 g/m2 com monofilamentos transversais. Ambos os reforços tinham resina epóxi como sua matriz de laminação. A tabela a seguir discute os resultados da comparação e mostra como a resistência à tração melhorou em quase 20% na direção longitudinal e em mais de 10% na direção transversal. O módulo de tração melhorou na direção longitudinal em quase 15% e reduziu na direção transversal em 6%. A razão para a pequena redução no módulo de tração na direção transversal é a existência de fibras de vidro de 100 g/m2 dispostas na direção transversal no reforço da técnica anterior.

[00120] O reforço da presente invenção pode ser usado com todos os tipos de métodos de infusão, incluindo,masnão se limitando a métodos de infusão a vácuo, RTM com luz ou RTM. Outros casos de laminação onde a impregnação da resina é de importância crítica ou retardada de outro modo por fibras dispostas firmemente ou outro material presente na estrutura laminada como materiais em sanduíche, materiais de retardamento de fogo, cargas, pigmentos, etc., onde a viscosidade da resina pode ser extremamente alta, podem ser aprimorados através do reforço da presente invenção

[00121] Os reforços da presente invenção podem ser usados na fabricação de pré-formas ou produtos finais, isto é, laminados como, por exemplo, pás de turbinas eólicas. As pré-formas podem ser fabricadas a partir de pelo menos dois reforços, mediante a colocação dos reforços um sobre o outro, de modo que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos de um primeiro reforço fiquem voltados para o segundo reforço situado abaixo ou acima do primeiro reforço e usando um aglutinante adequado, se necessário (algumas vezes o mero aquecimento dos reforços e do aglutinante aplicado anteriormente para unir os fios preliminares é suficiente), para unir os reforços para formar a pré- forma. Os reforços unidirecionais podem ser posicionados uns sobre os outros de modo que os fios preliminares de todos os reforços sejam paralelos ou de modo que os fios preliminares de um primeiro reforço sejam dispostos em um ângulo em relação aos fios preliminares de um segundo reforço, de modo a formar uma pré-forma multiaxial.

[00122] De forma similar, um laminado pode ser fabricado a partir do reforço da invenção ou a partir da pré-forma discutida acima. No método de fabricação do laminado, pelo menos dois reforços, ou pré-formas, são dispostos um sobre o outro no molde de modo que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos de um primeiro reforço estão voltados para o segundo reforço situado acima do primeiro reforço, uma cobertura está posicionada sobre os reforços, o molde é fechado, e uma diferença de pressão é fornecida para evacuar ar do molde e para impregnar os reforços com resina.

[00123] Uma outra opção é usar apenas um reforço unidirecional no molde de modo que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos estejam voltados para o fundo e para a cobertura do molde.

[00124] É evidente que a invenção não se limita aos exemplos acima mencionados, mas pode ser implementada em muitas outras modalidades diferentes dentro do escopo da ideia da invenção. Também é evidente que os elementos em cada modalidade descrita acima podem ser usados com relação às outras modalidades sempre que possível.

Claims

1.Reforço unidirecional, para a fabricação de compósitos reforçados com fibra de um dentre um processo de modelagem por transferência de resina e um processo de moldagem de infusão a vácuo, o reforço unidirecional (2,4, 34)compreendendo fios preliminares unidirecionais contínuos dispostos em uma direção longitudinal do reforço e unidos uns aos outros por um aglutinante termoplástico e/ou termorrígido, o reforço (34) tendo uma superfície de topo e uma superfície de fundo e tendo meios para facilitar, ao impregnar uma pilha de reforços (2,4,34), a impregnação do reforço (2,4,34) com resina em uma direção transversal àdireção dos fiospreliminares unidirecionais, caracterizadopelo fato de queos meios para facilitação da impregnação são meios distintos delgados (6) para formar passagens de fluxo para resina dispostas transversalmente aos fios preliminares unidirecionais, a passagem de fluxo delgado distinto (6) tendo, sob compressão, uma razão de aspecto de igual ou menor do que 2, e formando em seus lados passagens de fluxo transversais (10) estendendo-se a partir de uma borda longitudinal do reforço unidirecional (2,4,34) até sua borda longitudinal oposta.

2.Reforço unidirecional, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são dispostos em ângulos retos em relação à direção dos fios preliminares unidirecionais ou que sua direção desvia no máximo 45 graus dos mesmos.

3.Reforço unidirecional, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o reforço (2,4,34) é formado por duas ou mais camadas de fios preliminares e que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são dispostos entre pelo menos duas camadas de fios preliminares ou apenas sobre as superfícies de topo e/ou de fundo do reforço unidirecional (2,4,34).

4.Reforço unidirecional, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são dispostos sobre pelo menos uma dentre a superfície de topo e a superfície de fundo do reforço unidirecional (2,4,34).

5.Reforço unidirecional, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são unidos aos fios preliminares através do mesmo aglutinante que une os fios preliminares uns aos outros, ou que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são meios de formação de passagem de fluxo bicomponente ou outros meios de formação tendo uma camada externa compreendendo um aglutinante usado para unir os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintosaosfios preliminares, ouaglutinanteadicional é aplicadosobre osfios preliminarese/ou sobreos meiosde formação de passagem de fluxo delgados e distintos para unir os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos aos fios preliminares.

6.Reforço unidirecional, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são paralelos e posicionados em um espaçamento de 2 a 50 mm no reforço unidirecional (2, 4, 34).

7.Reforço unidirecional, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são monofilamentos únicos ou formados por alguns monofilamentos ligados uns aos outros.

8.Reforço unidirecional, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) têm um alongamento na ruptura maior que o da matriz circundante no produto final.

9.Reforço unidirecional, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) têm um diâmetro ou espessura na direção Z de 100 a 200 μm.

10.Reforço unidirecional, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os fios preliminares são fibras artificiais ou naturais, isto é, fibras como vidro, carbono, aramida, basalto, kenaf, sisal, linho, cânhamo, juta e linho ou qualquer combinação dos mesmos.

11.Reforço unidirecional, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o aglutinante termoplástico e/ou termorrígido está sob a forma de um pó seco, dispersão ou solução, ou é aquecido para torná-lo menos viscoso.

12.Reforço unidirecional, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o meio de formação de passagem de fluxo delgado e distinto (6) tem, sob compressão, uma razão de aspecto menor que 1,5.

13.Método para produzir um reforço unidirecional, para a fabricação de compósitos reforçados com fibra por um processo de modelagem por transferência de resina ou processos de moldagem por infusão a vácuo, o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a)dispor fios preliminares contínuos unidirecionalmente lado a lado em uma camada para formar uma manta unidirecional (20), b)aplicar (24) aglutinante termoplástico e/ou termorrígido na manta (20), c)ativar o aglutinante para unir os fios preliminares preliminares para formar um reforço unidirecional (34), e d)formar passagens de fluxo para resina em uma direção transversal à direção dos fios unidirecionais pela colocação (26) de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) tendo, sob compressão, uma razão de aspecto igual ou menor do que 2 nos fios preliminares unidirecionais contínuos antes ou após a etapa c).

14.Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são dotados de uma camada externa compreendendo um aglutinante, ou os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) são meios de formação bicomponente, e que os meio de formação são unidos nos fios preliminares contínuos pela ativação do aglutinante na etapa c) ou em uma etapa separada após d).

15.Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado porcolocar os meios deformaçãode passagem de fluxo delgados e distintos (6) após a etapa c) e unir os meios de formaçãode passagem de fluxodelgadosedistintos (6)aos fios preliminares por reativação do aglutinante.

16.Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por colocar os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) após a etapa c) e unir os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) aos fios preliminares através do uso e ativação de aglutinante adicional.

17.Método, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de enrolar o reforço unidirecional após união dos fios preliminares para formar um reforço unidirecional, desenrolar o reforço unidirecional e, depois disso, dispor os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos sobre o reforço e uni-los ao mesmo.

18.Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a ativação do aglutinante compreende fundir o aglutinante, pulverizar solvente e/ou evaporar o solvente do aglutinante.

19.Pré-forma, caracterizada por ser fabricada de pelo menos dois reforços, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.

20.Método para fabricar uma pré-forma, que compreende as etapas de a)disporfiospreliminarescontínuos unidirecionalmente lado a lado em uma camada para formar uma manta unidirecional (20), b)aplicar (24) aglutinante termoplástico e/ou termorrígido na manta (20), c)ativar o aglutinante para unir os fios preliminares para formar um reforço unidirecional (34), e d)formar passagens de fluxo para resina em uma direção transversal à direção dos fios preliminares unidirecionais pela colocação(26) de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) tendo, sob compressão, uma razão de aspecto igual ou menor do que 2 nos fios preliminares unidirecionais contínuos antes ou após a etapa c), para fabricar um reforço, e caracterizado pelo fato de colocar pelo menos dois reforços um sobre o outro, de modo que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) de um primeiro reforço estão voltados para o segundo reforço situado abaixo ou acima do primeiro reforço para fabricar a pré-forma.

21.Método para fabricar, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que compreende posicionar os reforços na pré-forma de modo que os fios preliminares de um primeiro reforço sejam dispostos em um ângulo em relação aos fios preliminares de um segundo reforço.

22.Laminado, caracterizado por compreender a pré-forma, conforme definido na reivindicação 19.

23.Método para fabricar um laminado, que compreende asseguintesetapas: a)disporfiospreliminarescontínuos unidirecionalmente lado a lado em uma camada para formar uma manta unidirecional (20), b)aplicar (24) aglutinante termoplástico e/ou termorrígido na manta (20), c)ativar o aglutinante para unir os fios preliminares para formar um reforço unidirecional (34), e d)formar passagens de fluxo para resina em uma direção transversal à direção dos fios preliminares unidirecionais pela colocação (26) de meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) tendo, sob compressão, uma razão de aspecto igual ou menor do que 2 nos fios preliminares unidirecionais contínuos antes ou após a etapa c), para fabricar um reforço, e caracterizado por compreender as etapas de: e)dispor pelo menos dois reforços um sobre o outro no molde para formar uma pré-forma de modo que os meios de formação de passagem de fluxo delgados e distintos (6) de um primeiro reforço estejam voltados para o segundo reforço situado acima do primeiro reforço, ou dispor um reforço unidirecional no molde, f)posicionar uma cobertura sobre o um ou mais reforços, g)fechar o molde, h)fornecer uma diferença de pressão para evacuar ar do molde e para impregnar os reforços com resina, para fabricar o laminado.