BR112016008777B1

BR112016008777B1 - montagem colada, método de fabricação de um elemento de uma montagem colada, e, método de reforço de uma estrutura

Info

Publication number: BR112016008777B1
Application number: BR112016008777-1A
Authority: BR
Inventors: Jean-Philippe Court
Original assignee: Cold Pad
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2021-05-25
Also published as: EP3060391A2; US20160243791A1; WO2015059394A2; CN105873757B; CN105873757A; EP3060391B1; FR3012068B1; FR3012068A1; WO2015059394A3

Abstract

MONTAGEM COLADA DOTADA DE UMA CAMADA INTERMEDIÁRIA DE DEFORMAÇÃO COM FLEXIBILIDADE VARIÁVEL. A invenção se refere a uma montagem colada adaptada notavelmente para montar um substrato em uma estrutura ou ainda para reforçar uma estrutura. A montagem colada (AC) compreende pelo menos:- um primeiro (S1) e um segundo (S2) substrato,- uma camada intermediária (CID) unida ao primeiro substrato, e que tem uma flexibilidade variável ao longo do primeiro substrato, sendo que a flexibilidade variável resulta de uma variação de espessura de pelo menos um material da camada intermediária,- um adesivo (AD) entre a dita camada intermediária e o segundo substrato.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção se refere às técnicas de realização de montagens coladas.

[0002] A mesma busca aplicações em domínios muito variados, dentre os quais se pode citar a conexão de um elemento a um substrato, notavelmente a um substrato no qual nenhum elemento de acoplamento foi previsto anteriormente, ou ainda o reforço de estruturas que precisam ser tornadas mais resistentes a fim de reparar ou impedir a aparição de defeitos estruturais.

ESTADO DA TÉCNICA

[0003] No domínio de montagens coladas, pode ser utilizado um adesivo para solidarizar pelo menos dois substratos. Este é o caso notavelmente nas soluções de reforço de estrutura, frequentemente realizadas com a aplicação de um reforço metálico ou compósito (primeiro substrato) na estrutura (segundo substrato) por intermédio do adesivo. O adesivo pode ser uma resina e o mesmo está geralmente disposto em contato com dois substratos a fim de garantir uma retenção mecânica de um com o outro, formando, assim, uma montagem colada.

[0004] Ou, a montagem colada pode ser submetida a forças externas, que provocam notavelmente deformações diferenciais entre os substratos. Para esse fim, geralmente é conveniente que o adesivo garanta pelo menos duas funções:- aderir a cada um dos substratos (função primária desejada) e- absorver as tensões inerentes às deformações diferenciais (função secundária desejada).

[0005] Na Figura 1A, é ilustrado um exemplo de montagem colada clássica ACC que compreende um primeiro substrato S1 e um segundo substrato S2, sendo que os substratos são unidos por intermédio de um adesivo clássico ADC. As marcas A e B são representadas nos cantos do adesivo ADC para observar a seguir um exemplo de deformação sofrida pelo adesivo.

[0006] É ilustrado na Figura 1B um exemplo de vista em corte da montagem colada ACC quando a mesma é submetida a forças F de deformação (por exemplo, forças opostas aplicadas respectivamente aos substratos S1 e S2). O adesivo ADC se deforma sob a influência de tensões impostas pelas forças F. As deformações mais pronunciadas aparecem normalmente nas bordas do adesivo ADC.

[0007] Na Figura 1C, é representado um exemplo de evolução de tensões de cisalhamento T, inerentes às forças F aplicadas, sofridas pelo adesivo ADC entre as marcas A e B. Os deslocamentos diferenciais dos substratos S1 e S2 geram tensões de cisalhamento e de descascamento que são elevadas notavelmente na região das bordas do adesivo ADC. Por outro lado, convém constatar que o adesivo ADC é pouco, ou em certos casos nenhum, restrito em uma zona central entre as marcas A e B.

[0008] Será compreendido que existe uma correlação entre a deformação do adesivo ADC observado na Figura 1B e as tensões sofridas pelo mesmo conforme representado na Figura 1C. Essa correlação também é conhecida sob o nome de "efeito de borda". A deformação e, portanto, as tensões localizadas nas bordas do adesivo impactam significativamente a integridade do adesivo ADC nessas zonas, o que torna a montagem colada ACC vulnerável às deformações diferenciais mencionadas anteriormente.

[0009] As capacidades mecânicas da montagem colada são, desse modo, limitadas, e ainda mais quando as deformações diferenciais às quais está exposta a montagem se tornam elevadas.

[0010] Esse fenômeno aparece igualmente quando a montagem colada é destinada ao reforço de uma estrutura. De fato, o adesivo pode, em seguida, ser submetido a deformações inerentes aos movimentos da estrutura a ser reforçada.

[0011] As Figuras 2A a 2C ilustram, a título de exemplo, o primeiro substrato S1 que tem o papel de reforçar o segundo substrato S2 que pode ser um lado de estrutura. Deve-se constatar que, quando o segundo substrato S2 for submetido a deformações sob a tensão de forças F, por exemplo (produzidas tipicamente por deformações da estrutura), o adesivo absorve pelo menos em parte as deformações diferenciais, o que gera tensões de cisalhamento T e de descascamento o elevadas ao nível de bordas do adesivo (nas marcas A e B e na sua vizinhança).

[0012] Para reforçar as capacidades mecânicas da montagem colada limitadas por essas tensões localizadas, uma solução pode consistir em aumentar a superfície de adesão do adesivo com a dos substratos, mais particularmente com o alongamento do comprimento dessa superfície (isto é, o aumento da distância entre as marcas A e B). De fato, foi constatado que, com tal aumento, as capacidades mecânicas da montagem colada seriam melhoradas, pelo menos até certo limite.

[0013] Na Figura 3 é ilustrada uma representação gráfica da força F necessária para obter uma ruptura do adesivo, e esta em função do comprimento L da superfície de contato do adesivo com os substratos (isto é, o comprimento que separa as marcas A e B). É conveniente notar que a força F aplicada à ruptura aumenta linearmente até um valor-limite Fm correspondente a um comprimento-limite lm a partir do qual a força aplicada por uma ruptura é praticamente idêntica.

[0014] Essa estabilização da força F na ruptura a partir de certo comprimento de superfície de adesão é causada em grande parte pelos efeitos de borda que persistem em deformar fortemente e restringir o adesivo em suas bordas, o que fragiliza localmente o adesivo e leva ao seu descolamento dos substratos por dano adesivo ou coesivo.

[0015] Para limitar os efeitos de borda, pode ser possibilitado conduzir um excesso de matéria adesiva (sob a forma de uma margem de adesivo, por exemplo) em cada lado da superfície de adesão para melhorar a resistência do adesivo nas bordas. Entretanto, a aplicação de um excesso de matéria pode se tornar difícil de realizar em certas configurações, o que ocasiona uma incerteza quanto ao comportamento exato na vizinhança de bordas após adicionar adesivo. Adicionalmente, essa modalidade é mais dispendiosa, necessitando de precauções suplementares no momento da instalação e/ou da fabricação. O benefício obtido ainda assim é muito limitado.

[0016] A título de exemplo, quando o adesivo é instalado entre uma estrutura e um elemento de reforço da estrutura, é conveniente realizar a operação de adição do excesso de adesivo no local, o que pode tornar impossível corresponder às condições externas ou da configuração da estrutura.

[0017] Adicionalmente, é conveniente observar que a necessidade de um adesivo para garantir as funções mencionadas (adesão aos substratos e absorção de deformações) podem se revelar contraditórias. De fato, geralmente é observado que quanto mais um adesivo é flexível (isto é, tem melhor capacidade de absorção), mais as capacidades de adesão são diminuídas. De modo geral, os adesivos mais rígidos obtêm as melhores capacidades de adesão, mas são mais sensíveis a tensões de deformação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0018] A presente invenção vem melhorar a situação.

[0019] A invenção visa remover certas limitações das técnicas mencionadas anteriormente e visa notavelmente fornecer uma montagem colada que seja confiável, perene, com capacidades estruturais melhoradas que permitam suportar, em particular, deformações localizadas importantes.

[0020] Para esse fim, de acordo com um primeiro aspecto, a invenção se refere a uma montagem colada que compreende pelo menos:- um primeiro e um segundo substrato,- uma camada intermediária solidarizada ao primeiro substrato, e que tem uma flexibilidade variável ao longo do primeiro substrato, sendo que a flexibilidade variável resulta de uma variação de espessura de pelo menos um material da camada intermediária,- um adesivo entre a dita camada intermediária e o segundo substrato.

[0021] A flexibilidade variável obtém ao conjunto camada intermediária e adesivo, capacidades de absorção de deformações podendo variar ao longo do primeiro substrato. Essas variações de flexibilidade permitem controlar localmente o nível de deformação e, portanto, as tensões.

[0022] O comportamento de deformação pode ser controlado notavelmente de modo a distribuir de modo mais uniforme as tensões de cisalhamento e de cobertura, as quais estão, normalmente, localizadas na vizinhança de bordas do adesivo (conforme explicado anteriormente).

[0023] Dessa forma, as deformações locais são absorvidas de modo eficaz pela camada intermediária cuja flexibilidade é controlada, sendo que as bordas do adesivo são, então, menos expostas aos esforços engendrados pelas forças externas aplicadas à montagem colada. Os efeitos de borda são, desse modo, notavelmente reduzidos, o que aumenta, assim, as capacidades de resistência e de integridade do adesivo, e reforça a união de substratos e as capacidades estruturais da montagem colada. A força necessária para obter uma ruptura é ainda muito mais elevada que a do estado da técnica. Compreende-se que a montagem colada é, assim, menos vulnerável aos esforços de deformação.

[0024] É conveniente observar que a flexibilidade da camada intermediária, ainda que variável, é vantajosamente, em qualquer ponto da camada, superior à flexibilidade dos substratos e do adesivo.

[0025] De acordo com um modo de realização, a flexibilidade da camada intermediária é progressivamente variável ao longo do primeiro substrato.

[0026] De acordo com um modo de realização, a camada intermediária é feita de um material homogêneo.

[0027] De acordo com um modo de realização particularmente vantajosa, a camada intermediária apresenta duas extremidades longitudinais, sendo que a camada intermediária pode incluir pelo menos:- uma primeira porção disposta pelo menos em uma das extremidades longitudinais; e- uma segunda porção mais rígida que a primeira porção, compreendida entre as extremidades longitudinais.

[0028] Entende-se por "porção" uma parte localizada da camada intermediária pela qual um nível de flexibilidade desejado deve ser atribuído após a fabricação.

[0029] Em outro ponto, é conveniente compreender por "extremidade longitudinal" uma zona que, no sentido do comprimento da camada intermediária, está no rebordo dessa camada. Essa zona pode ser, por exemplo, uma zona que sai de uma borda da camada intermediária, e que tem um comprimento compreendido entre 5 e 30% do comprimento da camada intermediária.

[0030] Nesse modo de realização, as bordas flexíveis da camada intermediária absorvem, particularmente, as deformações nas bordas, aliviando sensivelmente o adesivo de tensões de cisalhamento e de descascamento normalmente sofridas sem a camada intermediária.

[0031] A montagem da camada intermediária e do adesivo confere, então, uma união robusta de substratos.

[0032] Em uma modalidade vantajosa, a camada intermediária pode incluir pelo menos:- uma primeira camada e- uma segunda camada mais flexível que a primeira camada;

[0033] Adicionalmente, as primeira e segunda camadas podem ter espessura variável ao longo da camada intermediária.

[0034] A variação de espessura de camadas de flexibilidades distintas permite regular a flexibilidade geral do conjunto de camada intermediária e adesivo e se conformar de acordo com o comportamento desejado do conjunto de camada intermediária e adesivo.

[0035] A primeira camada pode ter notavelmente uma rigidez compreendida entre 1.000 e 300.000 MPa e a segunda camada pode ter, quanto a mesma, uma rigidez compreendida entre 1 e 1.000 MPa.

[0036] De acordo com uma modalidade possível, a variação de espessura de uma dentre as primeira e segunda camadas pode seguir um perfil chanfrado, e a variação de espessura da outra dentre as primeira e segunda camadas pode seguir um perfil complementar do perfil chanfrado.

[0037] Nessa modalidade, os perfis chanfrados e complementares das primeira e segunda camadas permitem fazer variar a flexibilidade da camada intermediária de modo progressivo ao longo da camada intermediária. Essa modalidade garante um bom controle do comportamento de deformação e de absorção da camada intermediária, e isso em todo seu comprimento.

[0038] De acordo com uma modalidade vantajosa, o perfil chanfrado é conformado de acordo com pelo menos uma inclinação compreendida entre 0,01% e 50%.

[0039] Entende-se por "inclinação" uma inclinação constante do perfil chanfrado ou uma inclinação mediana de uma inclinação variável do perfil.

[0040] De acordo com outra modalidade possível, a camada intermediária apresenta uma ou mais células.

[0041] Nesse modo de realização, as células podem ser dimensionadas e repartidas ao longo da camada intermediária em função da variação desejada da flexibilidade ao longo da camada intermediária.

[0042] Vantajosamente, a camada intermediária pode incluir adicionalmente pelo menos uma camada adesiva com o segundo substrato. Vantajosamente, a camada intermediária pode ser à base de um material escolhido dentre os polímeros como: - um epóxido;- um elastômero;- um plástico;- poliuretano;- um compósito.

[0043] O material da camada intermediária pode ser escolhido em função das afinidades com o material do adesivo.

[0044] Em outro ponto, as primeira e segunda camadas da camada intermediária, o adesivo e a camada adesiva são compostas vantajosamente por um mesmo material escolhido na lista acima. Devido ao seu material, as camadas se beneficiam ainda de afinidades adesivas entre si que permitem reforçar ainda a resistência da montagem colada.

[0045] Essas camadas de mesmo material podem ter, por outro lado, flexibilidades diferentes, ou variáveis ao longo das camadas.

[0046] Vantajosamente, um intervalo entre os substratos inclui, ao redor da camada intermediária, uma junta disposta de modo a estar comprimida pelos substratos mantidos um em relação ao outro por intermédio do adesivo.

[0047] A junta comprimida permite isolar a montagem de camada intermediária e o adesivo do meio que circunda a montagem colada. Esse isolamento garantido pela junta conserva esta montagem nas condições de utilização que permitem garantir uma boa durabilidade. Dessa forma, pode ser escolhido o material da camada intermediária e do adesivo em função das propriedades buscadas e das composições dos substratos para manter um em relação ao outro, ainda estando certa a obtenção efetiva e durável dessas propriedades.

[0048] Em uma modalidade possível, um dos substratos pode ser um elemento rígido que reforça o outro substrato por colagem por meio do adesivo.

[0049] De acordo com um segundo aspecto, a invenção se refere a um método de fabricação de um elemento de uma montagem colada, sendo que o método compreende:- formar uma primeira camada que apresenta um perfil chanfrado,- despejar um material em forma líquida em um molde que compreende a primeira camada de perfil chanfrado- formar uma segunda camada por solidificação do material despejado, sendo que a segunda camada, uma vez solidificada, é mais flexível que a primeira camada,

[0050] sendo que a primeira camada e a segunda camada formam, em conjunto, uma camada intermediária a ser colocada entre dois substratos na montagem colada.

[0051] Em uma modalidade possível, a primeira camada é formada em um suporte consisteindo em com um dos substratos anteriormente mencionados.

[0052] Em uma modalidade possível, o material líquido é despejado na primeira camada estando contido na periferia por uma junta compressível. Uma vez solidificado, o material flexível despejado forma ainda a segunda camada, sendo que a segunda camada é delimitada pela junta.

[0053] A camada intermediária pode ser trazida por colagem por uma solidarização com os substratos. Outras técnicas de fabricação podem ser utilizadas como alternativa às técnicas acima. A camada intermediária pode ser integrada notavelmente ao substrato por colagem a partir de técnicas escolhidas dentre: - moldagem,- usinagem,- extrusão, - ou outra.

[0054] Vantajosamente, o método pode compreender adicionalmente uma etapa de tratamento de superfícies da camada intermediária (CID) após a formação da primeira e da segunda camada. Esse tratamento de superfícies permite melhorar as capacidades de adesão da camada intermediária com o adesivo e/ou a camada adesiva.

[0055] O tratamento de superfície da camada intermediária pode ser realizado notavelmente por meio das técnicas:- mecânicas (tipicamente, técnica de areamento);- físicas (a laser, tratamento por chama, elevação de temperatura, exposição de UV/ozônio, plasma, efeito de coroa ou outro); ou- químicas (primário de adesão, por exemplo).

[0056] As capacidades de adesão da camada intermediária com as camadas adesivas são particularmente melhoradas quando a camada intermediária é à base de poliuretano.

[0057] Em outra aplicação de uma montagem colada de acordo com a invenção, é proposto um método de reforço de uma estrutura que inclui pelo menos um substrato, sendo que o método compreende:- unir com um substrato de reforço uma camada intermediária que tem uma flexibilidade variável ao longo do substrato de reforço, sendo que a flexibilidade resulta de uma variação de espessura de pelo menos um material da camada intermediária, e- manter o substrato de reforço e a camada intermediária no substrato com reforço por intermédio de um adesivo.

[0058] Vantajosamente, o método pode compreender adicionalmente, durante a união do elemento rígido com o substrato, uma compressão da junta disposta no intervalo de sobreposição.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0059] Outras características e vantagens da invenção aparecerão mediante o exame da descrição detalhada acima, e dos desenhos anexos nos quais:- as Figuras 1A a 1C ilustram exemplos de modalidades típicas de uma montagem colada, e representam as deformações e tensões de cisalhamento classicamente sofridas pelo adesivo, notavelmente em suas bordas;- as Figuras 2A a 2C ilustram exemplos de modalidades de um elemento de reforço colado a uma estrutura, que gera deformações e tensões semelhantes aos exemplos das Figuras 1A a 1C;- a Figura 3 representa a evolução, em função do comprimento de revestimento de dois substratos da interface de adesão do adesivo, da força final a ser aplicada para obter um rompimento do adesivo de montagem colada clássica;- as Figuras 4A a 4C ilustram exemplos de uma montagem colada de acordo com a invenção, e representam as tensões mais fracas sofridas pelo adesivo;- as Figuras 5A, 5A’, 5B e 5B’ ilustram exemplos de montagem colada de acordo com uma primeira modalidade possível;- a Figura 6 ilustra um exemplo de montagem colada de acordo com uma segunda modalidade possível; e- a Figura 7 representa uma etapa de fabricação da montagem colada de acordo com a invenção.

[0060] Por razões de clareza, as dimensões dos diferentes elementos representados nessas Figuras não estão necessariamente em proporção com suas dimensões reais. Nas Figuras, referências idênticas correspondem a elementos idênticos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0061] É feita referência às Figuras 4A a 4C nas quais são ilustrados exemplos de uma montagem colada AC de acordo com a invenção. A montagem inclui um primeiro substrato S1 e um segundo substrato S2.

[0062] No exemplo representado, o primeiro substrato S1 é um elemento de reforço destinado a reparar, proteger e/ou reforçar uma estrutura que inclui o segundo substrato S2. O elemento de reforço pode ter a forma de uma placa sobreposta a uma parede da estrutura, tipicamente uma placa metálica, feita de compósito ou qualquer outro material de rigidez suficiente para reforçar a estrutura.

[0063] A montagem AC compreende uma camada intermediária CID, chamada de "deformação", e um adesivo AD, sendo que os mesmos formam uma montagem E. O adesivo AD está disposto entre os substratos S1 e S2 e o mesmo é destinado a unir os mesmos um com o outro por intermédio da camada CID. O adesivo AD inclui interfaces de adesão com o substrato S2 e a camada CID. A camada CID inclui, quanto à mesma, uma primeira interface de união INT1 com o substrato S1 e uma segunda interface de união INT2 com o adesivo AD. A camada CID tem uma flexibilidade variável ao longo das interfaces INT1 e INT2. As marcas A e B representam os limites de interfaces INT1 e INT2 do adesivo AD (sendo que as marcas A1, B1 e A2, B2 são, respectivamente, as marcas relativas às interfaces INT1 e INT2).

[0064] Nesse exemplo puramente ilustrativo da montagem colada AC, a camada CID tem flexibilidade variável ao longo das interfaces INT1 e INT2.

[0065] A camada CID e o adesivo AD podem ser realizados com base no mesmo material. Além disso, a camada e o adesivo podem ser realizados com densidades diferentes desse mesmo material de modo a conferir níveis de flexibilidade distintos. A flexibilidade da camada CID pode ter, em particular, um módulo de elasticidade, ainda chamado de módulo de Young ou de rigidez, menor que o do adesivo AD.

[0066] O material utilizado pode ser escolhido, em particular, dentre a seguinte lista de polímeros:- um epóxido;- um elastômero;- um plástico;- poliuretano; ou - um compósito.

[0067] Após os testes realizados pelo inventor, a utilização de epóxi e poliuretano foi verificada como particularmente eficaz, notavelmente quando a camada CID e/ou as camadas adesivas são compostas por várias camadas. De fato, as afinidades adesivas entre camadas de epóxi (de mesma flexibilidade ou de flexibilidade diferente) conferem excelentes capacidades adesivas entre as camadas.

[0068] Adicionalmente, um tratamento de superfície pode se revelar benéfico para melhorar a adesão, notavelmente para os materiais como poliuretano. O tratamento de superfície pode ser realizado por intermédio de técnicas como uma técnica de areamento da camada, tratamento a laser, tratamento por chama, elevação de temperatura, radiação UV/de ozônio, plasma, efeito de coroa, ou por primário de adesão, por exemplo.

[0069] A camada CID com flexibilidade variável permite controlar de modo mais preciso o comportamento da camada que passa por tensões de deformação, de modo que suas capacidades de absorção são mais bem controladas ao longo de sua forma alongada.

[0070] Uma descrição física da "flexibilidade variável" poderá ser feita ao caracterizar essa flexibilidade por um parâmetro igual ao inverso da dureza. A dureza pode ser vista como o produto do módulo de Young da camada intermediária por sua seção. Considerando as tensões essencialmente de cisalhamento às quais a invenção se refere, a camada intermediária possui vantajosamente uma flexibilidade axial variável ao longo do primeiro substrato ou ainda uma flexibilidade de cisalhamento variável.

[0071] O adesivo AD pode ser relativamente rígido e apresenta, quanto ao mesmo, boas capacidades de adesão:- com o substrato S2, em razão de sua rigidez; e- com a camada CID graças às afinidades adesivas de seu material.

[0072] A camada intermediária CID de deformação permite, assim, melhorar:- a absorção de deformações diferenciais nas extremidades longitudinais da forma alongada do adesivo AD (por intermédio da camada CID); e- as capacidades gerais de adesão nas interfaces INT1 e INT2 com os substratos (por intermédio do adesivo AD aliviado das tensões de deformação).

[0073] A camada CID com flexibilidade variável permite a ocorrência da obtenção de um comportamento controlado que reparte de modo mais uniforme as tensões de cisalhamento de cobertura geradas por forças externas F aplicadas à montagem colada AC.

[0074] O comportamento de absorção de deformações obtidas pelo conjunto de E da montagem colada AC permite, assim, reduzir, de fato, suprimir, os efeitos de borda que ocorrem normalmente no nível do adesivo AD no estado da técnica.

[0075] Na Figura 4C, são ilustradas as tensões de cisalhamento (T) sofridas pelas camadas que unem os dois substratos S1 e S2, com:- uma curva 1 que representa as tensões sofridas por um adesivo clássico,- uma curva 2 que representa as tensões sofridas pelo conjunto de E com a camada CID com flexibilidade variável ao longo de duas interfaces de união INT1 e INT2.

[0076] É constatado que o conjunto de E (curva 3) absorve de modo mais eficaz as deformações diferenciais nas bordas que as modalidades correspondentes às curvas 1 e 2. Os picos de valor de tensões de cisalhamento t desaparecem de fato, substituídas por tensões menos elevadas e repartidas de modo mais uniforme entre as marcas A e B. As transferências de esforços são, assim, repartidas de modo mais uniforme nas zonas mais estendidas, o que evita as consequências inerentes em fortes tensões localizadas normalmente nas bordas.

[0077] Uma junta J pode estar disposta dessa forma entre os substratos S1 e S2, no nível de um intervalo de transbordamento dos substratos S1 e S2. O intervalo de transbordamento é definido pelo espaço compreendido entre os substratos, nas interfaces INT1 e INT2 com a camada CID. No intervalo de sobreposição, que pode ser enchido de adesivo AD, é compreendido, portanto, que o substrato S1 está em relação ao substrato S2.

[0078] A junta J pode ser instalada em qualquer ponto ao redor do conjunto de E, notavelmente quando os substratos S1 e S2 se estendem sobre uma parte a outra das interfaces INT1 e INT2.

[0079] A junta J disposta no intervalo de sobreposição é conformada, em particular, de modo a ser comprimida pelos substratos S1 e S2 unidos pelo adesivo. A montagem E mantém o espaçamento entre os substratos S1 e S2 de modo que os substratos apliquem de modo permanente um esforço de compressão na junta J. A junta J comprimida dessa forma permite proteger o adesivo do meio externo com a montagem colada AC.

[0080] Quando a junta J circunda completamente o conjunto de E, o adesivo AD e a camada CID são confinados em um espaço impermeável delimitado pelos substratos S1 e S2, assim como a junta J. É compreendido que, desse modo, o adesivo e a camada intermediária podem ser preservados nas condições ideais de funcionamento (sem agressão do meio externo), o que melhora a durabilidade de suas capacidades elásticas e adesivas. Os desempenhos desejados para o conjunto de E são mantidos, dessa forma, de modo durável, e assim mesmo se a montagem colada for instalada em um meio restritivo, como o meio marítimo, por exemplo.

[0081] Em uma modalidade particularmente vantajosa, a camada CID pode ser realizada de modo que suas capacidades de absorção de deformações sejam elevadas na vizinhança das bordas do adesivo.

[0082] Desse modo, a função de absorção das deformações diferenciais é corretamente garantida nas bordas, zonas que, conforme descrito em seguida, são geralmente mais sensíveis devido a sua exposição aos picos de tensões de cisalhamento e de cobertura.

[0083] Para o reforço estrutural, a montagem colada AC pode ser instalada em uma estrutura que inclui o substrato S2 com reforço (como um módulo de plataforma petrolífera, por exemplo) por meio de um elemento rígido como o substrato S1. O método de instalação da montagem colada AC compreende ainda pelo menos as etapas de:- união no substrato S1 da camada CID, sendo que a camada CID tem uma flexibilidade variável ao longo do substrato S1, e- manutenção por intermédio do adesivo AD do substrato S2.

[0084] Quando o conjunto de E une o elemento rígido S1 e o substrato S2, é conveniente fornecer uma compressão da junta J disposta no intervalo de transbordamento.

[0085] De acordo com outras configurações possíveis, é conveniente notar que o elemento rígido S1, a camada CID e o adesivo AD podem adotar a forma do substrato S2 quando o mesmo forma um ângulo ou uma superfície curva.

[0086] Refere-se agora às Figuras 5A e 5B, nas quais é representado um primeiro modo de realização da camada intermediária com flexibilidade variável. A camada CID compreende uma primeira camada C1A rígida, e uma segunda camada C1B flexível. Os materiais de camadas C1A e C1B podem ser idênticos (conforme explicado mais acima), mas com níveis de flexibilidade diferentes (por intermédio de uma densidade de material diferente, por exemplo).

[0087] Tipicamente, a camada C1A pode ter uma rigidez compreendida entre 1.000 e 300.000 Mpa, enquanto a camada C1B pode ter uma rigidez compreendida entre 1 e 1.000 MPa.

[0088] As camadas C1A e C1B podem ter espessuras variáveis de modo a conferir à camada CID uma flexibilidade variável e progressiva ao longo da forma alongada da camada CID.

[0089] A variação de espessura das camadas C1A e C1B podem ser realizadas de acordo com um perfil chanfrado e um perfil complementar do perfil chanfrado.

[0090] Em uma configuração possível, a camada C1A adota o perfil chanfrado e a camada C1B é realizada de acordo com um perfil complementar do perfil da camada C1A. Dado que a camada C1A é mais rígida que a camada C1B, é compreendido que, nesse exemplo de configuração, a camada CID inclui:- duas porções flexíveis PS, cada uma respectivamente no nível de uma das extremidades longitudinais da forma alongada da camada CID; e- uma porção rígida PR compreendida entre as extremidades longitudinais.

[0091] Adicionalmente, o conjunto pode incluir uma camada C2 disposta na interface INT1 com o substrato S1. A camada C2 é, por exemplo, uma camada de epóxi de uma rigidez de cerca de 3.000 MPa. A rigidez da camada C2 garante boas condições de adesão com a interface de união entre a camada CID e o substrato S1.

[0092] É conveniente observar que o perfil chanfrado pode ser fornecido de acordo com diferentes chanfros. A título de exemplo, a inclinação do perfil chanfrado pode ter uma inclinação compreendida entre 0,01% e 50%, de preferência entre 0,01% e 20%. A inclinação pode corresponder a uma inclinação constante do perfil chanfrado ou uma inclinação mediana de uma inclinação variável do perfil.

[0093] Em outro ponto, de acordo com outra configuração possível, a variação de espessura da primeira e da segunda camada C1A, C1B da camada CID pode ser realizada de acordo com outras formas, por exemplo, uma forma curvilínea, de acordo com a variação de flexibilidade desejada pelo adesivo.

[0094] Refere-se agora às Figuras 5A’ e 5B’, nas quais é representado outro exemplo no qual a camada CID é diretamente unida com um dos substratos (na ocorrência do substrato S1 aqui). Essa união direta pode ser realizada notavelmente quando a camada intermediária for feita de camadas de materiais rígidos como fibras de vidro ou de carbono pré-impregnadas por resina e por uma resina que pode ser escoada no substrato.

[0095] De acordo com um modo de realização compatível com o método descrito acima, a camada intermediária CID pode ser constituída por apenas um material de espessura variável, por exemplo, uma camada de um material homogêneo em que a espessura diminui progressivamente após uma primeira porção PR para as segundas porções PS localizadas nas extremidades longitudinais da camada CID e mais flexíveis que as primeiras porções.

[0096] Refere-se à Figura 6, na qual se ilustra outra modalidade possível do adesivo AD. A flexibilidade variável da camada CID é obtida ao formar células de forma, de dimensionamento e repartição adequados para obter uma flexibilidade desejada ao longo da camada CID. Essa modalidade da camada CID permite que a mesma também controle localmente a absorção de deformações, notavelmente em vista de alisar o perfil de tensões de cisalhamento e de cobertura.

[0097] A camada CID é conformada para que as células estejam localizadas, mais particularmente, próximas às extremidades longitudinais da forma alongada do adesivo AD. Desse modo, a camada CID é composta por menos matéria no nível de suas bordas, o que a torna mais flexível nas porções PS, e mais rígida na porção PR, que distribui de modo mais uniforme as tensões de cisalhamento e de cobertura ao longo do adesivo AD.

[0098] Nessa modalidade, as células podem ser usinadas na camada CID da fase de fabricação da camada.

[0099] Na Figura 7, é representada uma etapa do método de fabricação de uma camada intermediária de deformação que tem uma flexibilidade variável de acordo com o exemplo de realização das Figuras 5A, 5A’, 5B e 5B’. Nessa Figura, a camada CID é ilustrada de acordo com uma vista traseira ("de cabeça para baixo") em relação á camada CID nas Figuras anteriores. Nessa etapa do método, a camada C1A foi formada por sobreposição de camadas de material rígido como fibras de vidro ou de carbono pré-impregnadas por resina (de acordo com uma técnica de depósito por drapeamento, por exemplo) e um material flexível, em sua forma líquida, já tendo sido despejado em um molde no qual são dispostos antes da junta J e da camada C1A. A junta J permite conter notavelmente o líquido despejado a fim de formar a segunda camada C1B da camada CID. A junta J pode, por auxílio, ser deformada por compressão após a operação de fabricação da camada CID. Depois da solidificação do material flexível despejado, o material solidificado constitui a camada C1B. O material flexível constituído após a camada C1B pode ser uma camada de epóxi de menor densidade. Durante a fabricação, a sobreposição sucessiva das camadas que constituem CA1 permite definir precisamente as variações de espessura da camada, de modo a descrever um perfil ideal para controlar a repartição de tensões de cisalhamento e cobertura dentro da camada CID.

[0100] O método pode ser implantado, de modo bem entendido, de modo que a camada C1A seja unida seja ao primeiro substrato S1, seja ao segundo substrato S2.

[0101] As técnicas de fabricação da camada CID são implantadas diretamente pelas unidades de produção e não necessitam de produção e nem necessitam de operações complementares como aquelas descritas mais acima em relação ao estado da técnica.

[0102] Um tratamento de superfície da camada CID pode se revelar benéfico para melhorar a adesão com o adesivo AD e a camada C2.

[0103] Em outro ponto, outras técnicas de fabricação podem ser implantadas para obter a camada CID (molde, usinagem, extrusão, etc.).

[0104] Convém ainda observar que, para melhorar os resultados conferidos pela montagem colada proposta, um aumento do comprimento de ancoragem pode implicar maior comprimento útil. Dessa forma, a montagem colada convém particularmente às montagens coladas e reforços que veiculam os esforços importantes e que beneficiam grandes superfícies de contato (isto é, interfaces de adesão longas).

[0105] Deve ser observado que as aplicações da montagem colada de acordo com a invenção podem ser muito variadas. Podem ser citadas, por exemplo:- as conexões para o suporte de um novo elemento em uma instalação marítima ou marinha, notavelmente petrolífera;- as conexões para o suporte de um novo elemento a ser colocado sob a água, por exemplo, nas conchas de uma plataforma petrolífera;- as conexões temporárias de colocação em uma instalação offshore;- os reforços de estrutura (seção de parede, viga, coluna ou outro);- reparo de uma zona estrutural danificada (tipicamente pela corrosão);- reparo de uma canalização, e compreendida de modo sub-marítimo;- reparo, reforço e/ou conexão em obras industriais, aeronaves, navios, veículos ou outros.

[0106] Naturalmente, a presente invenção não se limita às formas de realização descritas acima a título de exemplo, e as mesmas se estendem a outras variantes. A esse título, de acordo com outro modo de realização, as camadas que compõem a camada intermediária de deformação podem incluir, por exemplo, um perfil chanfrado no qual as células são fornecidas adicionalmente. Tal modalidade da montagem colada pode permitir notavelmente afinar o controle do comportamento de deformação do adesivo, notavelmente nas bordas.

Claims

1. Montagem colada (AC) caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos:- um primeiro (S1) substrato,- um segundo (S2) substrato,- uma camada intermediária (CID) unida ao primeiro substrato e tendo uma flexibilidade variável ao longo do primeiro substrato, sendo que a flexibilidade variável resulta de uma variação de espessura de pelo menos um material da camada intermediária,- um adesivo (AD) entre a dita camada intermediária e o segundo substrato.

2. Montagem colada (AC), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a flexibilidade da camada intermediária (CID) é progressivamente variável ao longo do primeiro substrato.

3. Montagem colada (AC), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a camada intermediária (CID) é feita de um material homogêneo.

4. Montagem colada (AC), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a camada intermediária (CID) apresenta duas extremidades longitudinais, sendo que a camada intermediária inclui pelo menos:- uma primeira porção (PS) disposta pelo menos em uma das extremidades longitudinais; e- uma segunda porção (PR) mais rígida que a primeira porção, compreendida entre as extremidades longitudinais.

5. Montagem colada (AC), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a camada intermediária (CID) inclui pelo menos:- uma primeira camada (C1A) e- uma segunda camada (C1B) mais flexível que a primeira camada;sendo que as primeira e segunda camadas têm espessura variável ao longo da camada intermediária.

6. Montagem colada (AC), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a primeira camada (C1A) tem uma rigidez compreendida entre 1.000 e 300.000 MPa.

7. Montagem colada (AC), de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que a segunda camada (C1B) tem uma rigidez compreendida entre 1 e 1.000 MPa.

8. Montagem colada (AC), de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada pelo fato de que a variação de espessura de uma dentre a primeira e a segunda camada (C1A, C1B) segue um perfil chanfrado, e a variação de espessura da outra dentre a primeira e a segunda camada segue um perfil complementar do dito perfil chanfrado.

9. Montagem colada (AC), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o perfil chanfrado é conformado de acordo com pelo menos uma inclinação compreendida entre 0,01% e 50%, de preferência, entre 0,01% e 20%.

10. Montagem colada (AC), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a camada intermediária (CID) apresenta uma ou mais células.

11. Montagem colada (AC), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que um intervalo entre os substratos (S1, S2) inclui, ao redor da camada intermediária (CID), uma junta (J) disposta de modo a estar comprimida pelos ditos substratos mantidos um em relação ao outro por intermédio do adesivo (AD).

12. Método de fabricação de um elemento de uma montagem colada (AC), sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:- formar uma primeira camada (C1A) que apresenta um perfil chanfrado,- despejar um material em forma líquida em um molde que compreende a primeira camada de perfil chanfrado; - formar uma segunda camada (C1B) por solidificação do material despejado, sendo que a segunda camada, uma vez solidificada, é mais flexível que a primeira camada,sendo que a primeira camada e a segunda camada formam, em conjunto, uma camada intermediária (CID) a ser colocada entre dois substratos (S1, S2) na montagem colada.

13. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a primeira camada é formada em um suporte consistindo em um dos ditos substratos (S1).

14. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o material líquido é despejado na primeira camada por estar contido na periferia por uma junta compressível.

15. Método de reforço de uma estrutura que inclui pelo menos um substrato a ser reforçado (S2), sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende:unir com um substrato de reforço (S1) uma camada intermediária (CID) que tem uma flexibilidade variável ao longo do substrato de reforço, sendo que a flexibilidade variável resulta de uma variação de espessura de pelo menos um material da camada intermediária, emanter o substrato de reforço e a camada intermediária no substrato a ser reforçado por intermédio de um adesivo (AD).