BR112016022577B1

BR112016022577B1 - Composição polimérica, produto compósito de fibra semi-acabado e método para a produção do mesmo

Info

Publication number: BR112016022577B1
Application number: BR112016022577-5A
Authority: BR
Inventors: Christian Klemt; René Hunger; Kathrin Lehmann
Original assignee: Evonik Operations Gmbh
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2022-03-15
Also published as: CN106488947A; JP2017511412A; AR099884A1; JP6647529B2; WO2015150214A1; MX2016012517A; US20170015826A1; RU2016141467A; RU2685124C2; EP3126449A1; CN106488947B; KR102290737B1; KR20160140809A; TW201542685A; BR112016022577A8; BR112016022577A2; US10882993B2; TWI688608B; EP3126449B1; RU2016141467A3

Abstract

composição polimérica, produto compósito de fibra semi-acabado e método para a produção do mesmo

Description

[001] A invenção diz respeito a uma composição de polímero e a um produto compósito de fibra semi-acabado com uma superfície formada, pelo menos parcialmente, a partir da composição de polímero. A invenção diz ainda respeito a um método correspondente para a produção do produto compósito de fibra semi-acabado.

[002] Os materiais compósitos de fibra são presentemente utilizados em muitos campos de tecnologia para aumentar as propriedades dos componentes e, em particular, para reduzir o seu peso. Tais materiais compósitos de fibra possuem pelo menos dois componentes principais, nomeadamente uma matriz e fibras embebidas na referida matriz que serve como reforço. Para o propósito da presente invenção, apenas os materiais compósitos de fibra com uma matriz de polímero são relevantes. A combinação de tais materiais compósitos de fibra com outros materiais, em particular, metais, é utilizada como uma abordagem para o desenvolvimento de novas tecnologias de construção de peso reduzido, em particular na construção de motores de veículos. Tal apresente o problema particular de ligar o material, composição de fibra ao metal de uma forma suficiente. A produção de um componente híbrido plástico-metal a partir de um corpo de base metálica e um produto compósito de fibra semi-acabado que está ligado a um corpo de base e é feito de um material compósito de fibra com uma matriz de polímero, requer assim o desenvolvimento de tecnologias de união.

[003] As tecnologias de união estabelecidas incluem, por exemplo, a união mecânica do produto compósito de fibra semi-acabado com o componente metálico por meio de rebites, por união com anel ou por fixação com parafusos. Além disso, o produto compósito de fibra semi-acabado pode ser unido ao componente metálico por meio de um processo de aderência. No entanto, os processos de aderência tradicionais apresentam a desvantagem de serem necessários passos de processamento adicionais para a aplicação de um adesivo e para subsequente cura, tornando assim a automatização mais complicada. Além do mais, as propriedades materiais do adesivo deverão ser tais que este desenvolva uma força adesiva suficientemente forte tanto com o produto compósito de fibra semi-acabado como com o componente metálico. Para além disso, as outras propriedades mecânicas do adesivo também deverão ser tais que as vantagens do compósito sejam, atualmente, refletidas no seu comportamento. Entretanto, foram desenvolvidos adesivos fundido a quente especiais que facilitam a ligação de metais a polímeros. Por exemplo, no documento EP 2 435 246 B1 encontra-se descrito um tal adesivo fundido a quente que e baseado em copoliamida e facilita a ligação substância-a- substância com a superfície metálica, através de funcionalidades isocianato e epóxido. No entanto, as tecnologias de união conhecidas para a ligação de substância-a-substância facilitadas por adesivos exibem as desvantagens supramencionadas na sequência de processo, que contraria o objetivo de aumentar a automatização. Em particular, não são conhecidos promotores de aderência para a união integrada em processo, em processos de compressão que sejam adequados para a ligação de materiais poliméricos a metais.

[004] Um ou mais das desvantagens conhecidas a partir da técnica anterior que foram anteriormente descritas podem ser ultrapassadas ou pelo menos aliviadas com a composição de polímero de acordo com a presente invenção. Para este propósito, a composição de polímero contém a) 100 partes em peso de uma poliamida; b) entre 0,5 e 20 partes em peso de um ou mais aditivos promotores de aderência de fórmula geral (I): MaM‘bDcD‘d (I) em que M = [R3SiO1/2] M’ = [R’R2SiO1/2] D = [R2SiO2/2] D‘ = [R‘RSiO2/2]

[005] em que cada símbolo R representa, independentemente, metila ou fenila, e

[006] o símbolo R‘ representa um radical glicidiloxipropila de fórmula geral (II)

[007] e em que as seguintes afirmações são verdadeiras para os índices: a = 0 a 2 b = 0 a 2 c = 10 a 500 d = 0 a 50 a + b = 2, e b + d > 2.

[008] Assim sendo, a composição de polímero contém pelo menos dois componentes, nomeadamente uma poliamida e um aditivo (ou uma mistura de aditivos) introduzidos na poliamida que, quando a composição de polímero é subsequentemente utilizada para o seu fim, facilita uma ligação substância-a- substância à superfície de um componente metálico através do seu grupo epóxido reativo. Este aditivo promotor de aderência - um polissiloxano funcionalizado - pode ser transformado em uma base poliamida sem qualquer problema e utilizando procedimentos estabelecidos. Na aplicação prática, o aditivo funciona como um promotor de aderência. Através da sua ação, ele apenas altera marginalmente as propriedades mecânicas, térmicas e reológicas da poliamida.

[009] Caso a concentração em aditivo seja demasiado baixa, o efeito adesivo deixa de ser suficiente. Por outro lado, concentrações em aditivo muito elevadas, apresentam um impacto negativo sobre as propriedades mecânicas, térmicas e reológicas do polímero (aumento na viscosidade, aumento do coeficiente de expansão térmica inter-reticulação do aditivo, formação de aglomerados). Mais preferencialmente, a composição de polímero contém entre 0,3 e 10 partes em peso, em particular, entre 0,5 e 5 partes em peso do aditivo promotor de aderência.

[010] De acordo com uma variante preferida, o símbolo R representa metila. Por um lado, tal resulta em uma vantagem em termos de custo na produção; por outro lado, o processamento do aditivo com a poliamida é simplificado devido às temperaturas de fusão e de transição vítrea reduzidas em comparação com aditivos de substituição de fenila.

[011] É ainda preferido que a proporção (a+c)/(b+d) da soma dos índices a + c e a soma dos índices b + d esteja compreendida entre 2 e 50, em particular, entre 4 e 20 e, mais preferencialmente, entre 5 e 15. A proporção apresentada de unidades de siloxano não funcionalizadas, que representam as unidades de polissiloxano que possuem radicais metila ou fenila, em relação a unidades de polissiloxano que possuem o radical glicidiloxipropila de fórmula geral (II) demonstrou ser particularmente adequada na produção de componentes híbridos de plástico-metal. Uma fração demasiada pequena do radical de fórmula geral (II) dá origem a uma ligação substância-a-substância insuficiente à superfície do corpo de base metálico. Por outro lado, uma fração demasiado grande, complica o processamento do aditivo na composição de polímero e torna a síntese desses aditivos muito mais complexa.

[012] É ainda preferido que para o índice c seja verdade que c = 15 a 100 e, em particular, c = 20 a 50. No caso de b = 2, então é preferido que seja verdade para o índice d que d = 0 a 20 e, em particular, d = 1 a 10. No caso de b = 0, então é preferido que seja verdade para o índice d que d = 2 a 20 e, em particular, d = 3 a 10. Com as especificações supramencionadas é possível optimizar as propriedades do aditivo no que diz respeito à matriz de poliamida e do subsequente processamento da composição de polímero, por exemplo, em uma película.

[013] Os radicais glicidiloxipropila de fórmula geral (II) podem estar presentes no aditivo de fórmula geral (I) de um modo estatisticamente distribuído. As distribuições estatísticas apresentam uma construção de tipo blocos com um número qualquer de blocos seguindo um outro em uma sequência qualquer ou podem apresentar uma distribuição aleatória; também podem ter uma construção alternada ou então formar um gradiente ao longo da cadeia de polímero; em particular, também podem formar qualquer forma mista em que grupos com distribuições diferentes podem seguir um outro grupo. As variantes particulares podem requerer que as distribuições estatísticas sejam restringidas pela variante. Em todas as áreas não afetadas pela restrição, a distribuição estatística permanece inalterada.

[014] Os siloxanos modificados com poliéter enquanto aditivos que promovem a aderência de fórmula geral (I) podem ser produzidos por hidrossililação catalisada com metais nobres de éter alil-glicidílico (1-aliloxi-2,3- epoxipropano; número CAS 106-92-3) com hidrossiloxanos de fórmula geral (III) MaM‘bDcD‘d (III) em que M = [R3SiO1/2] M’ = [HR2SiO1/2] D = [R2SiO2/2] D‘ = [HRSiO2/2]

[015] em que cada símbolo R representa independentemente metila ou fenila e em que, para os índices, é verdadeiro que: a = 0 a 2 b = 0 a 2 c = 10 a 500 d = 0 a 50 a + b = 2, e b + d > 2

[016] tal como descrito, por exemplo, no exemplo 4 do documento EP 1 520 870 A1.

[017] Os hidro-siloxanos de fórmula geral (III), utilizados na produção dos siloxanos modificados com poliéter, podem ser produzidos, por sua vez, tal como descrito na técnica anterior, por exemplo, no documento EP 1 439 200 A1.

[018] A poliamida da composição de polímero de acordo com a presente invenção é preferencialmente selecionada entre o conjunto constituído por poliamida 6 (PA6), poliamida 12 (PA12) e poliamida 6,6 (PA6,6). Em particular, a poliamida é poliamida 6. O aditivo que promove a aderência foi desenvolvido especificamente para utilização em poliamidas. O aditivo pode ser processado de um modo excelente com poliamidas, em particular, poliamida 6, sem dar origem a uma separação da mistura ou reações indesejadas entre o aditivo e o polímero. De preferência, os aditivos que promovem a aderência possuem uma aptidão migratória na matriz polimérica com base na poliamida.

[019] A composição de polímero pode conter outros suplementos para além da poliamida e do aditivo promotor da aderência. Estes aditivos suplementares podem servir, por exemplo, para melhorar as características de processamento da composição de polímero, para proporcionar cores especiais ou para ajustar outras propriedades materiais. De preferência, a composição de polímero contém, cumulativamente, 0 a 100 partes em peso e, em particular, 0 a 20 partes em peso de tais aditivos suplementares. As composições de acordo com a presente invenção não contêm, de preferência, fibras estabilizadoras de dimensão.

[020] De preferência, as composições de acordo com a presente invenção incluem pelo menos 50% em peso, de preferência, pelo menos 60% em peso, 70% em peso, 80% em peso, 90% em peso, 95% em peso e, em particular, pelo menos 99,999% em peso de uma mistura de poliamida com um aditivo promotor de aderência de fórmula geral (I), em que a proporção do aditivo promotor de aderência é, de preferência, de 0,5% a 5% em peso e, em particular, de 1% a 3% em peso, em relação à composição total.

[021] De preferência, a composição de polímero é produzida a partir dos componentes individuais por mistura do material fundido em uma unidade de mistura. O aditivo promotor de aderência e, se aplicável, os suplementos adicionais podem ser adicionados diretamente aos grânulos de poliamida ou ao produto fundido de poliamida, quer individualmente quer em conjunto sob a forma de uma mistura. Facultativamente, a composição de polímero é criada a partir dos componentes individuais imediatamente antes de qualquer processamento, por exemplo, em uma extrusora de uma instalação para a produção de película. Os componentes também podem ser adicionados como uma mistura sob a forma de uma mistura base principal.

[022] Os aditivos promotores de aderência utilizados, que normalmente têm uma viscosidade compreendida entre 10 e 10000 mPas, podem ser adicionados à poliamida durante a produção da composição de polímero por dosagem líquida ou podem ser fornecidos sob forma sólida como mistura base principal. Esta última é preferida já que o processamento de componentes líquidos em extrusoras, em particular, a concentrações superiores a 10%, é muito complexo sob o ponto de vista técnico.

[023] É possível utilizar diferentes métodos para a produção de películas feitas a partir da composição de polímero de acordo com a presente invenção:

[024] Em processos de moldagem/vazamento, a composição de polímero é liquefeita em uma extrusora (normalmente uma extrusora de fuso individual) e é vazada por meio de uma fieira de extrudidos finos para um cilindro arrefecido com água rotativo, facilitando assim a produção de películas com espessuras de camada de 10 a 600 μm, a velocidades de produção elevadas.

[025] No processo de película soprada, o extrudado também é liquefeito em uma extrusora (normalmente uma extrusora de fuso individual) e a composição de polímero é então passada com o auxílio de um fluxo de ar através de um injetor vertical com forma de anel para formar um tubo de material fundido, que é então arrefecido pelo fluxo de ar. As espessuras de camada estão normalmente compreendidas entre 10 e 500 μm.

[026] As películas de acordo com a presente invenção têm uma espessura compreendida entre 10 μm e 600 μm, de preferência, entre 15 μm e 500 μm, mais preferencialmente, entre 20 μm e 400 μm, ainda mais preferencialmente, entre 30 μm e 300 μm, muito mais preferencialmente, entre 50 μm e 200 μm e, de um modo particularmente preferido, 75 e 150 μm. A espessura das películas pode ser determinada de acordo com o estado da técnica através de diferentes métodos, por exemplo, por meios mecânicos utilizando parafusos micrométricos ou por meios ópticos utilizando medições de interferência. De preferência, a espessura das películas de acordo com a presente invenção é determinada utilizando parafusos micrométricos, de preferência, parafusos micrométricos da empresa Mitutoyo, mais preferencialmente, aqueles do tipo micrométrico no exterior, em particular, com uma força de aperto do parafuso compreendida entre 7 e 9 Newton. Com a força de aperto reivindicada, é possível evitar danos sobre a película, garantindo assim um nível elevado de reprodutibilidade dos valores de medição.

[027] De preferência, as películas de acordo com a presente invenção apresentam zonas de acumulação de aditivos promotores de aderência de fórmula geral (I) na camada fronteira. Por outras palavras, ambos os lados da película apresentam, na sua zona fronteira, uma zona (ou camada) em que o aditivo promotor de aderência de fórmula geral (I) é acumulado.

[028] Assim sendo, a concentração dos aditivos promotores de aderência na zona de acumulação (3a) é superior à concentração na parte restante (3b) da película, tal como ilustrado esquematicamente na figura 3. A determinação de tais zonas de acumulação é efetuada por espectroscopia fotoeletrônica de raio- X (XPS). Este método facilita uma medição da concentração dependente do elemento em camadas de superfície. Obtém-se um perfil de concentração- profundidade do elemento silício, tal como ilustrado na figura 4. As películas com zonas de acumulação são particularmente vantajosas uma vez que permitem diminuir a concentração do aditivo promotor de aderência, sendo o referido aditivo promotor de aderência um componente indutor de custos da película.

[029] De preferência, a concentração dos aditivos promotores de aderência nas zonas de acumulação é pelo menos 3 vezes, de preferência, pelo menos 4 vezes, mais preferencialmente, pelo menos 5 vezes, ainda mais preferencialmente, pelo menos 6 vezes, muito mais preferencialmente pelo menos 7 vezes, 8 vezes, 9 vezes e, em particular, pelo menos 10 vezes superior que na zona restante.

[030] De preferência, a película de acordo com a presente invenção tem zonas de acumulação com uma espessura de camada compreendida entre 0,1 e 4000 nm, de preferência, entre 0,5 e 400 nm, mais preferencialmente, entre 1 e 100 nm, ainda mais preferencialmente, entre 2 e 50 nm, muito mais preferencialmente, entre 2,5 e 20 nm e, de um modo particularmente preferido, entre 3 e 10 nm.

[031] São particularmente preferidas as películas com uma espessura na zona de acumulação compreendida entre 2 e 20 nm e com uma concentração de acumulação que é pelo menos 10 vezes superior à concentração a granel.

[032] As películas de acordo com a presente invenção não necessitam realmente de ser límpidas; pelo contrário, é possível que estas pareçam turvas ou opacas. Estas características ópticas não constituem fatores de qualidade.

[033] De preferência, a película e, em particular, as zonas de acumulação da película não contém quaisquer fibras estabilizadoras de dimensão.

[034] Utilizando os dois métodos anteriores, também é possível produzir películas multicamadas. Neste caso, pelo menos uma das camadas exteriores da película multicamadas é constituída pela composição de polímero de acordo com a presente invenção. Assim sendo, é possível, por exemplo, conceber formações de espessura de camada do modo seguinte:

[035] 1a camada = composição de polímero de acordo com a presente invenção constituída por uma poliamida e pelo menos um aditivo promotor de aderência.

[036] 2a camada = poliamida sem aditivo promotor de aderência.

[037] 3a camada = composição de polímero de acordo com a presente invenção constituída por uma poliamida e pelo menos um aditivo promotor de aderência.

[038] Um produto compósito de fibra semi-acabado pode ser produzido a partir da poliamida potenciada com o aditivo da composição de polímero de acordo com a presente invenção utilizando métodos conhecidos na especialidade (por exemplo, impregnação de material fundido, impregnação de película ou impregnação de pós no processo de compressão de correia dupla, compressão a quente com intervalos).

[039] O produto compósito de fibra semi-acabado assim produzido é constituído por pelo menos uma camada da composição de acordo com a presente invenção e pelo menos uma camada que contém fibras estabilizadores de dimensão. As fibras estabilizadoras de dimensão são fibras individuais ou compósitos de fibras que podem ser processados em tecidos ou camadas tecidos de orientação de fibras diferentes; tal pode ser alcançado, por exemplo, por meio de enrolamento de fibras individuais ou fios de fibras, tais rolos de fibras. De preferência, as fibras, estabilizadores de dimensão são fibras de plástico, fibras de carbono ou fibras de vidro e, mais preferencialmente, fibras de vidro.

[040] As fibras são embebidas em poliamida, de preferência, em PA6, PA 6,6 ou PA 12 e, mais preferencialmente, em PA6.

[041] Um outro aspecto da presente invenção diz respeito a um produto compósito de fibra semi-acabado com base em poliamidas, em que pelo menos uma parte da superfície do produto semi-acabado é formada pela composição de polímero que foi descrita antes. Assim sendo, o produto compósito de fibra semi-acabado de acordo com a presente invenção é caracterizado por uma superfície que é constituída, pelo menos em seções, pela composição de polímero.

[042] Neste contexto, é suficiente que o produto semi-acabado seja revestido com a poliamida potenciada pelo aditivo apelas nas áreas superficiais em que se pretende criar uma ligação substância-a-substância com um componente metálico. Assim sendo, não é necessário que o aditivo esteja presente no volume total do produto compósito de fibra semi-acabado nem em toda a região próxima da superfície.

[043] São particularmente preferidos produtos compósitos de fibra semiacabados de acordo com a presente invenção que sejam constituídos por uma película de acordo com a presente invenção e uma camada da poliamida reforçada com fibra. São mais preferidos os produtos compósitos de fibra semiacabados em que a camada de poliamida reforçada com fibra tem uma espessura compreendida entre 0,5 e 10 mm, de preferência, entre 0,7 e 7 mm, mais preferencialmente, entre 1,0 e 5 mm, ainda mais preferencialmente, entre 1,2 e 3 mm e, em particular, entre 1,4 e 2 mm.

[044] Este produto compósito de fibra semi-acabado pode ser subsequentemente comprimido ou moldado para se obter um produto metálico semi-acabado por meio de moldagem termoplástica. Sob a influência de pressão e de temperatura, durante a compressão forma-se uma ligação química covalente entre a poliamida potenciada com aditivo e a superfície metálica.

[045] Por último, um outro aspecto da presente invenção diz respeito a um método para a produção de um tal produto compósito de fibra semi-acabado. O método compreende os passos seguintes: a) proporcionar a composição de polímero de acordo com a presente invenção; b) produzir uma película da composição de polímero; e c) processar a película com parte do processo de produção do produto compósito de fibra semi-acabado por meio do processo de empilhamento de películas ou pelo processo de fusão direta ou por laminação.

[046] Em princípio, também é concebível aplicar a composição de polímero de acordo com a presente invenção diretamente a um produto branco pré- produzido do produto compósito de fibra semi-acabado, por exemplo, por meio de um processo de moldagem por injeção modificado. No entanto, uma variante de produção que é particularmente eficaz sob o ponto de vista ergonómico proporciona que uma película seja inicialmente produzida a partir da composição de polímero de acordo com a presente invenção (passo b). Para este fim, é possível recorrer a métodos de produção de película conhecidos na especialidade, tais como o processo de moldagem de película (por exemplo, o processo de vazamento) ou o processo de sopro de película. De preferência, a película apresenta uma espessura compreendida entre 10 e 600 μm, mais preferencialmente, entre 30 e 300 μm e, ainda mais preferencialmente, entre 50 e 150 μm. A composição de polímero de acordo com a presente invenção é extremamente adequada para a produção de película.

[047] No passo c) do método, a película é ainda processada para se obter o produto compósito de fibra semi-acabado. De acordo com uma variante, a película pode ser aplicada diretamente a um produto branco do produto compósito de fibra semi-acabado por meio de laminação. No entanto, é particularmente preferido o processamento da película utilizando o processo de empilhamento de películas e o processo de fusão direta. Caso seja utilizado o processo de empilhamento de películas, então os painéis empilhados de material de fibra e de material de matriz polimérica são continuamente alimentados a uma ferramenta aquecida, a designada unidade de impregnação, onde são fundidas termicamente em conjunto. Pelo menos um dos dois painéis exteriores é uma película feita a partir da composição de polímero de acordo com a presente invenção. Também no designado processo de fusão direta, pelo menos um dos painéis exteriores é de uma película feita a partir da composição de polímero de acordo com a presente invenção. De acordo com esta variante do processo, a matriz de poliamida polimérica, que envolve as fibras depois de se completar o processo, é alimentada diretamente à ferramenta temperada da unidade de impregnação como produto fundido.

[048] O processamento da película no processo de produção do produto compósito de fibra semi-acabado é efetuado, de preferência, por laminagem.

[049] Para se finalizar a produção do produto compósito de fibra semiacabado, são efetuados outros passos parciais de processamento parciais subsequencialmente, se necessário, tais como fabricação, facultativamente, pré- moldagem e passos semelhantes. O produto compósito de fibra semi-acabado é então utilizado para a produção de um componente híbrido plástico-metal. O corpo de base metálico de um tal componente híbrido é unido ao produto compósito de fibra semi-acabado por meio de ligação substância-a-substância com o auxílio do aditivo promotor de aderência.

[050] Um outro aspecto da presente invenção diz respeito a um produto compósito de fibra semi-acabado que pode ser obtido de acordo com o método descrito antes.

[051] Outras variantes preferidas da invenção são obtidas a partir de características suplementares referidas nas sub-reivindicações e a partir da descrição seguinte.

[052] A seguir, a invenção será explicada mais minuciosamente utilizando algumas variantes e os figuras anexas. As figuras mostram:

[053] A figura 1 mostra uma vista esquemática do desenho de um produto compósito de fibra semi-acabado produzido pelo processo de empilhamento de películas;

[054] A figura 2 mostra uma vista esquemática do desenho de um produto compósito de fibra semi-acabado produzido por meio do processo de fusão direta;

[055] A figura 3 mostra uma vista esquemática da distribuição do aditivo promotor de aderência ao longo da seção transversal de uma película de acordo com a presente invenção; e

[056] A figura 4 mostra a medição por XMS de uma película para a determinação da concentração em silício como função da distância à superfície. Cada linha corresponde a um aumento de profundidade de 0,2 nm; a concentração mais elevada foi encontrada na superfície.

[057] As composições de polímero de acordo com a presente invenção, as películas de acordo com a presente invenção que contêm as composições de polímero de acordo com a presente invenção, os produtos compósitos de fibra semi-acabados de acordo com a presente invenção que contêm as composições de polímero de acordo com a presente invenção e o método de acordo com a presente invenção para a produção do produto compósito de fibra semi-acabado serão a seguir descritos por meio de exemplos. Quando são a seguir indicados intervalos, fórmulas gerais ou classes de compostos, estas abrangem não só os respectivos intervalos ou grupos de compostos que são referidos explicitamente, mas também todos os sub-intervalos e subgrupos de compostos que possam ser obtidos por extração de valores (intervalos) ou compostos individuais. No caso de serem citados documentos no contexto da presente descrição, então o seu conteúdo é considerado como fazendo parte na sua totalidade da descrição da presente invenção. No caso de serem apresentadas percentagens %, então tais percentagens são % em peso, salvo quando especificado de outro modo. No caso de composições, as percentagens % designam a composição total, salvo quando indicado de outro modo. No caso de serem a seguir indicados valores médios, então esses são valores médios em massa (médias em peso), salvo quando indicado de outro modo. No caso de serem a seguir apresentados valores medidos, então esses valores medidos foram determinados sob uma pressão de 101325 Pa e a uma temperatura de 25°C, salvo quando indicado de outro modo.

[058] Instruções gerais para a produção da composição de polímero

[059] Em uma extrusora, aditivos promotores de aderência de fórmula geral (I) MaM‘bDcD‘d (I) com M = [R3SiO1/2] M’ = [R’R2SiO1/2] D = [R2SiO2/2] D‘ = [R‘RSiO2/2]

[060] em que cada símbolo R representa metila, e

[061] o símbolo R‘ representa um radical glicidiloxipropila de fórmula geral

[062] foram adicionados diretamente a poliamida 6,6) por dosagem líquida ou foram principal em forma sólida.

[063] No caso de dosagem líquida (conforme proporcionado, por exemplo, pela empresa holandesa Movacolor), os aditivos foram misturados homogeneamente no primeiro terço da linha de extrusão (0,1% a 20% em peso em relação ao peso total da composição de polímero). Para aditivos de viscosidade elevada, como alternativa, foi utilizada uma bomba com um tubo de entrada aquecível e um recipiente de alimentação aquecível.

[064] Em alternativa, produziu-se 50% de mistura base principais dos aditivos em poliamida. Utilizando um alimentador em separado, as misturas base principais foram introduzidas na entrada de alimentação principal da linha de extrusão, tendo também sido alimentada a poliamida respectiva. Tab. 1: Aditivos de fórmula geral (I) utilizados

[065] O perfil de temperatura na extrusora correspondeu às recomendações do fabricante da poliamida respectiva. Facultativamente, as poliamidas foram submetidas a pré-secagem, caso o seu teor em humidade fosse superior a 0,1% em peso. As composições de polímero foram processadas a uma saída da máquina de 3 a 10 kg por hora, dependendo do nível de enchimento e do polímero.

[066] Teste das composições de polímero de acordo com a presente invenção

[067] A qualidade da distribuição dos aditivos utilizados nas poliamidas foi avaliada diretamente utilizando a aparência do fio na sua descarga a partir da cabeça da extrusora. Assumiu-se uma distribuição homogênea do aditivo na poliamida caso se tenha formado um fio homogêneo sem bolhas, sem ruptura do fio e sem uma variação de espessura do fio superior a 20%. Este estado foi designado como “OK” nas variantes a seguir referidas. Tab. 2: Composição de polímero com base em poliamida 6 (PA6) e poliamida 6,6 (PA6,6)

[068] MB designa dosagem como mistura principal, sem especificação adicional designa dosagem por dosagem líquida; não especificado designa que estas composições não foram produzidas. Todas as composições de polímero que foram produzidas satisfizeram todos os critérios de qualidade especificados antes.

[069] Produção de película

[070] As películas foram produzidas por meio de um processo de vazamento sob a forma de películas moldadas com uma espessura de camada de 50 a 600 μm (linha de vazamento de película construída pela empresa Collin). A qualidade das películas fórmula geral avalizada por medição e comparação da espessura da camada em diferentes regiões da película, com uma variação na espessura da camada inferior a 15% sendo designada como OK nos exemplos de aplicação a seguir apresentados.

[071] A espessura foi determinada utilizando um micrómetro exterior digital da empresa Mitutoyo com uma força de aperto de 7 a 9 Newton para determinar a espessura da película em 5 pontos selecionados arbitrária e aleatoriamente de uma amostra com dimensão de 30 cm por 30 cm desde o centro do material.

[072] Não é necessário que a película resultante feita da composição do polímero seja transparente; pelo contrário, também pode ter uma aparência opaca. Tab. 3: Películas - composição de polímero e espessura da camada Espessura da camada de película em μm

[073] Caso não sejam apresentados valores, então as películas respectivas não foram produzidas. É evidente que todas as películas que foram produzidas satisfizeram os critérios de qualidade especificados antes.

[074] Produção de um produto compósito de fibra semi-acabado com base em uma película

[075] As películas produzidas foram ainda processadas em produtos compósitos de fibra semi-acabados através de um processo de empilhamento de películas ou pelo processo de fusão direta. A figura 1 proporciona uma ilustração esquemática da estrutura do produto compósito de fibra semi-acabado quando se utiliza o processo de empilhamento de películas e a figura 2 quando se utiliza o processo de fusão direta.

[076] O desenho da tecnologia de instalação para efetuar ambos os processos são suficientemente bem conhecido e compreende unidades para a alimentação de material, uma unidade de compressão intercalar com linhas de impregnação e de formação de composições e, montado a jusante, um moinho de cilindros e uma unidade de produção. A alimentação de material inclui suporte de bobinas para as películas de poliamida individuais e produtos têxteis semiacabados, tais como tecidos, tecidos ou não tecidos, utilizados nos respectivos processos. No caso do processo e fusão direta, está presente uma unidade de plastificação em separação para impregnação direta com o material fundido de polímero. A linha de impregnação e formação de composições em que as películas alimentadas, os produtos têxteis semi-acabados e, se aplicável, os materiais fundidos são combinados é pré-determinada pela unidade de compressão intercalar. Tais instalações são suficientemente bem conhecidas, ver, por exemplo, as publicações da empresa Neue Materialien Fürth GmbH.

[077] A figura 1 mostra uma sequência exemplificativa para alternar camadas de vários materiais, tal como pode ser utilizada na produção de um produto compósito de fibra semi-acabado através do processo de empilhamento de películas. De acordo com esta variante, o material de matriz é proporcionado por alimentação de um total de cinco películas de matriz 40 à unidade de compressão intercalar. Cada película de matriz 40 é constituída por poliamida e, em particular, poliamida 6. Quatro camadas de um produto reforçados semiacabado 42 são colocados alternadamente entre as películas de matriz 40. O produto reforçado semi-acabado 42 inclui as fibras que servem como reforço. Como tipos de fibras possíveis para este fim refere-se, por exemplo, fibras de vidro, fibras de carbono e fibras de aramida. Como tipos possíveis de produtos de reforço semi-acabados refere-se tecidos, tecidos ou não tecidos. Por último, uma película periférica modificada 44 feita a partir da composição de polímero de acordo com a presente invenção é proporciona em cada uma das regiões periféricas da pilha de camadas apresentadas.

[078] Quando se utiliza o processo de fusão direta, as camadas do produto de reforço semi-acabado 42 e uma película periférica modificada 44 são alimentadas à unidade de compressão intercalar, tal como na sequência ilustrada na figura 2. Além disso, um material fundido de polímero 46, constituído pela poliamida, em particular, poliamida 6, é alimentado por meio de uma unidade de plastificação.

[079] A estrutura ilustrada nas figuras 1 e 2, em particular, a sequência de camadas e o número de camadas do produto de reforço semi-acabado 42 e da película de matriz 40, é variável e pode ser adaptado aos requisitos respectivos. Para o propósito da presente invenção é importante que apenas seja efetuada uma modificação das camadas periféricas em um dos lados ou em ambos os lados do produto compósito de fibra semi-acabado por laminação com a película periférica modifica 44 feita a partir da composição de polímero de acordo com a presente invenção.

[080] Processo de produção de um produto compósito de fibra semiacabado sem produção de película

[081] Um outro método para a produção de um produto compósito de fibra semi-acabado com camadas periféricas modificadas sem produção prévia de película é proporcionado pelo processo de compressão de correia dupla. Neste processo, uma ou mais camadas de um produto compósito de fibra semiacabado reforçado com fibras intermináveis secas (não impregnadas) são conduzidas para um compressor de correia dupla. Tal como no processo de fusão direta, o material de matriz é aplicado ao tecido seco, de preferência, através de uma fieira de extrudidos finos, no espaço triangular entre as camadas individuais.

Claims

1. Composição de polímero, caracterizada por conter a) 100 partes em peso de uma poliamida; b) 0,5 a 20 partes em peso de um ou mais aditivos promotores de aderência de fórmula geral (I): MaM‘bDcD‘d (I) com M = [R3SiO1/2] M’ = [R’R2SiO1/2] D = [R2SiO2/2] D‘ = [R‘RSiO2/2] em que cada símbolo R representa independentemente metila ou fenila, e o símbolo R‘ representa um radical glicidiloxipropila de fórmula geral (II)

em que as seguintes afirmações são verdadeiras para os índices: a = 0 a 2 b = 0 a 2 c = 15 a 100 d = 0 a 50 a + b = 2, e b + d > 2, em que a proporção (a + c) / (b + d) da soma dos índices a + c para a soma dos índices b + d estar compreendida entre 4 e 20, em que a composição inclui pelo menos 90% em peso da mistura de poliamida com o aditivo promotor de aderência da Fórmula (I), e em que o aditivo promotor de aderência da Fórmula (I) não reage com a poliamida.

2. Composição de polímero de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o símbolo R representar metila.

3. Composição de polímero de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por a proporção (a+c)/(b+d) da soma dos índices a + c e a soma dos índices b + d estar compreendida entre 5 e 15.

4. Composição de polímero de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por, para o índice c, ser verdade que: c = 20 a 50.

5. Composição de polímero de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por (i) no caso de b = 2, então ser verdadeiro para o índice d que: d = 0 a 20 e, em particular, d = 1 a 10; e (ii) no caso de b = 0, então ser verdadeiro para o índice d que: d = 2 a 20 e, em particular, d = 3 a 10.

6. Composição de polímero de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a composição de polímero conter 0,5 a 5 partes em peso de aditivo promotor de aderência.

7. Composição de polímero de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por a poliamida ser selecionada entre o conjunto constituído por poliamida 6, poliamida 12 e poliamida 6,6.

8. Composição de polímero de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a poliamida ser a poliamida 6.

9. Produto compósito de fibra semi-acabado com base em poliamida, caracterizado por pelo menos uma parte da superfície do produto semi-acabado ser formada pela composição de polímero de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Película caracterizada por conter uma composição de polímero de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8 e apresentar entre 10 μm e 600 μm de espessura.

11. Película de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por ambos os lados da película terem, na sua camada limite, uma zona em que o aditivo promotor de aderência de fórmula geral (I) é acumulado.

12. Método para a produção de um produto compósito de fibra semiacabado, caracterizado por o método compreender os passos que consistem em: a) proporcionar uma composição de polímero de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8; b) produzir uma película da composição de polímero; e c) processar a película como parte do processo de produção do produto compósito de fibra semi-acabado por meio do processo de empilhamento de películas ou pelo processo de fusão direta ou por laminagem.

13. Produto compósito de fibra semi-acabado caracterizado por ser obtido pelo método de acordo com a reivindicação 12.