BR112019003654B1

BR112019003654B1 - Aparelho para impregnar estruturas fibrosas e método para produzir um componente reforçado com fibra

Info

Publication number: BR112019003654B1
Application number: BR112019003654-7A
Authority: BR
Inventors: Andre Meyer; Michael Hasenpatt
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2022-11-29
Also published as: AU2017314986B2; KR20190045233A; US20190176365A1; EP3504051A1; BR112019003654A2; MX2019002208A; WO2018036790A1; DK3504051T3; CN109641404B; JP6955817B2; US11565442B2; HUE051962T2; CA3034744A1; JP2019526471A; CN109641404A; KR102334915B1; EA035695B1; AU2017314986A1; CL2019000470A1; AR109398A1

Abstract

A invenção refere-se a um aparelho para impregnar estruturas fibrosas (1) com um material de matriz, compreendendo uma parte inferior (21) tendo um banho (5) para receber o material de matriz e uma unidade de drenagem, em que a unidade de drenagem compreende pelo menos um limpador (27) tendo uma borda de limpeza (29), sobre a qual a estrutura fibrosa impregnada (1) é guiada durante o funcionamento, e uma superfície (25) inclinada na direção do banho, pela qual o material de matriz drenado da estrutura fibrosa (1) pode retornar para o banho (5), bem como uma tampa (23), na qual uma unidade de deflexão (33) é montada, pela qual a estrutura fibrosa (1) é pressionada no banho (5) quando a tampa (23) é montada, uma folga (39, 41) sendo formada respectivamente, quando a tampa (23) é montada, entre a tampa (23) e a parte inferior (21) nos lados pelos quais a estrutura fibrosa (1) é guiada para dentro do aparelho e emerge do aparelho. A invenção refere-se ainda a um método no qual uma estrutura fibrosa é impregnada com um material de matriz em um tal aparelho e é posteriormente moldada para formar o componente.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção baseia-se em um dispositivo para impregnar estruturas fibrosas com um material de matriz, compreendendo uma parte inferior tendo um banho para receber o material de matriz e uma unidade de drenagem.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Os materiais compósitos de fibra são produzidos pela impregnação de estruturas fibrosas. As estruturas fibrosas impregnadas em um banho, em particular fibras sem fim, podem ser utilizadas de modo a produzir componentes, por exemplo tubos, postes ou tanques, pelo método de enrolamento a úmido. Tal dispositivo permite a impregnação contínua da estrutura fibrosa, a qual pode então ser processada adicionalmente após a impregnação. Convencionalmente, nos métodos de enrolamento a úmido, a estrutura fibrosa impregnada é enrolada para formar o produto final antes do material de matriz ser curado ou solidificado. Após o enrolamento, a cura ou solidificação do material da matriz é então realizada para formar o produto final acabado.

[003] De modo a impregnar estruturas fibrosas, em particular fibras sem fim, conhecem-se vários métodos, um banho através do qual as fibras são guiadas é geralmente usado.

[004] Por exemplo, sabe-se, do documento US 2,433,965, passar fibras sem fim através de um banho, sendo as fibras imersas no banho cima e guiadas em volta dos tambores dentro do banho. Depois de deixar o banho, as fibras impregnadas desta forma são guiadas através de um par de tambores no qual o excesso de material de matriz é espremido. Para este fim, o par de tambores fica acima da superfície do banho, de modo que o material de matriz removido flua de volta para o banho.

[005] Um dispositivo para produzir um produto enrolado é conhecido a partir de US 4,267,007. Neste caso, as fibras são igualmente impregnadas com o material da matriz em um banho antes do processo de enrolamento. Para este fim, as fibras são passadas em torno de um tambor dentro do banho. As fibras impregnadas são subsequentemente passadas por uma placa e pressionadas sobre a placa com um bloco, a fim de espremer o excesso de material de matriz.

[006] No entanto, todos os métodos nos quais a estrutura fibrosa é passada através de um banho têm a desvantagem de que, devido ao banho ser normalmente aberto, a viscosidade do material da matriz muda com o tempo, seja por evaporação ou, dependendo do material da matriz utilizado, também por reação química por causa do contato com a umidade do ar. Além disso, em cada início, por exemplo, após a limpeza, é necessário alimentar as fibras dentro novamente com esforço. O enchimento do banho só pode ser feito quando as fibras já tiverem sido introduzidas.

[007] Particularmente, a fim de evitar a viscosidade da troca do material de matriz, são conhecidos métodos e dispositivos nos quais as fibras são guiadas através de uma fenda na qual a impregnação é realizada. Tal dispositivo é conhecido, por exemplo, dos documentos US (4),937,028, US (5),766,(357) ou de WO-A 2007/062516, bem como de A. Miaris et al., “Modeling the Impregnation Process of a Siphon Impregnation System during Filament Winding”, Proceedings of the ASME 2011 Pressure Vessels and Piping Division Conference, PVP2011, julho de 2011. No entanto, estes métodos têm a desvantagem, em particular, de que, devido ao pequeno tamanho do dispositivo de impregnação, o material da matriz tem que ser reabastecido de forma contínua e muito precisa, de modo a obter uma impregnação uniforme.

[008] O documento US 5,747,075 descreve um método de pultrusão no qual as fibras são guiadas através de canais, nos quais o material da matriz para a impregnação é bombeado através de um distribuidor.

[009] O documento US 5,084,305 descreve um método de impregnação no qual as fibras são guiadas sobre teias nas quais bicos, através dos quais o material da matriz é aplicado sobre as fibras, são respectivamente formados. A impregnação uniforme é conseguida neste sistema guiando as fibras uma vez ao longo de uma teia e uma vez sob uma teia.

[0010] Também neste método, é necessário fornecimento contínuo e, em particular, uniforme do material de matriz, para obter fibras uniformemente impregnadas.

[0011] Outra possibilidade para a impregnação de fibras é conhecida do documento US 7,413,623. Aqui, as fibras são guiadas ao longo de uma pluralidade de tambores e a adição do material de matriz é realizada a partir de um recipiente de armazenamento, que está disposta por cima dos tambores e a partir do qual o material da matriz é fornecido em um espaço entre os tambores por meio dos quais as fibras se movem do topo para baixo. Aqui, é desvantajoso, em particular, que o material de matriz em excesso flua para baixo através dos tambores e não possa ser reciclado. Além disso, existe o risco de que o material da matriz se acumule nos tambores e seja curado na superfície do tambor, fazendo com que processos de limpeza adicionais sejam necessários.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0012] O objetivo da presente invenção foi fornecer um dispositivo para impregnar estruturas fibrosas, que não tem as desvantagens conhecidas do estado da técnica.

[0013] O objetivo é alcançado por um dispositivo para impregnar estruturas fibrosas com um material de matriz, compreendendo uma parte inferior tendo um banho para receber o material de matriz e uma unidade de drenagem, em que a unidade de drenagem compreende pelo menos um limpador tendo uma borda de limpeza, sobre a qual a estrutura fibrosa impregnada é guiada durante a operação, e uma superfície inclinada na direção do banho, pela qual a drenagem do material de matriz da estrutura fibrosa pode retornar ao banho, bem como uma tampa, na qual uma unidade de deflexão, pela qual a estrutura fibrosa é pressionada no banho quando a tampa é montada, é montada, sendo formada uma folga, respectivamente, quando a tampa é montada, entre a tampa e a parte inferior nos lados pelos quais a estrutura fibrosa é guiada para dentro do dispositivo e emerge do dispositivo.

[0014] Devido ao banho de material de matriz, através do qual a estrutura fibrosa é guiada para a impregnação, não é necessário fornecer unidades de dosagem com as quais uma quantidade exata de material de matriz é fornecida. As fibras retiram o material da matriz quando passam através do banho, e o material de matriz em excesso é subsequentemente retirado. Para este fim, o pelo menos um limpador tendo uma borda de limpeza é fornecida. O material de matriz limpo escorre sobre a superfície inclinada na direção do banho, de modo que o excesso de material de matriz é arrastado de volta para o banho através da superfície inclinada e pode assim ser reutilizado.

[0015] A tampa, com a qual o dispositivo está fechado, evita a troca constante de ar que ocorre acima do banho. Desta forma, por um lado, a evaporação do material da matriz pode ser restringida e, por outro lado, o fornecimento constante de ar fresco também é evitado, de modo que uma reação do material da matriz com a água contida no ar é retardada. O material de matriz contido no banho pode, portanto, ser usado por um tempo mais longo e precisa ser substituído com menos frequência devido ao envelhecimento e a um aumento resultante na viscosidade. De modo a evitar que as fibras sejam danificadas quando entram no dispositivo ou quando saem do dispositivo, e além disso para evitar que o material de matriz seja espremido para fora das fibras quando sai do dispositivo, uma fenda através da qual as fibras são guiadas para o dispositivo é fornecida entre a tampa e a parte inferior, bem como uma segunda fenda através da qual as fibras impregnadas saem do dispositivo.

[0016] Através da peça de deflexão montada na tampa, a estrutura fibrosa é pressionada dentro do material da matriz no banho durante a operação. Desta forma, é possível encher o banho independentemente da introdução das fibras. As fibras podem ser introduzidas diretamente acima da superfície do banho e, em seguida, são pressionadas no banho pela peça de deflexão quando a tampa é montada. A introdução complicada com o banho vazio é, portanto, evitada.

[0017] Outra vantagem do dispositivo de acordo com a invenção é que, devido à estrutura com a unidade de deflexão sobre a tampa, a parte inferior pode ser facilmente removida para limpeza e substituída por uma nova parte inferior. Desta forma, interrupções operacionais longas durante a limpeza não são necessárias. Se o gasto com limpeza for muito grande, ou só for possível com meios prejudiciais ao ambiente, de modo que a eliminação possa ser realizada de forma mais favorável e mais amistosa com o meio ambiente, o dispositivo de acordo com a invenção também possibilita a configuração das partes inferiores como partes descartáveis e, portanto, permite substituir uma parte inferior por uma nova quando necessário.

[0018] De modo a limpar as fibras uniformemente depois de passar pelo banho, prefere-se que, além do pelo menos um limpador, sobre o qual a estrutura fibrosa impregnada é guiada durante o funcionamento do dispositivo, pelo menos um limpador que aplica uma pressão a partir de cima com uma borda de limpeza sobre a estrutura fibrosa impregnada, quando a tampa é montada. Com o pelo menos um limpador montado na tampa, também retira o excesso de material de matriz da parte superior das fibras. Isto também escorre do limpador sobre a superfície inclinada na direção do banho, a partir do qual o material da matriz flui de volta para o banho. Ao montar o limpador na tampa, também é possível aqui inserir a estrutura fibrosa de uma maneira simples no dispositivo através das peças montadas na parte inferior. As partes que atuam acima, pressionam então de forma correspondente com estrutura fibrosa após a montagem da tampa. Uma inserção elaborada entre os limpadores e as peças defletoras não é necessária.

[0019] Do modo a que a pressão que atua na estrutura fibrosa é ajustada, é ainda preferível que pelo menos um limpador montado na tampa seja ajustável em altura. É particularmente preferido que todos os limpadores montados na tampa sejam ajustáveis em altura. Se uma pluralidade de limpadores for fornecida, a qual é montada na tampa, é possível ajustar cada limpador individualmente. Isto permite a orientação dos limpadores montados na parte inferior e na tampa, de tal modo que uma quantidade desejada de material de matriz permanece na estrutura fibrosa. Quanto maior a distância entre a borda de limpeza do limpador montado na tampa e a tampa, maior a pressão atuando na estrutura fibrosa impregnada e muito mais material de matriz é retirado. Assim, se uma estrutura fibrosa for obtida com muito material de matriz, os limpadores são ajustados de modo que apenas uma leve pressão sobre a estrutura fibrosa atue, mas quando apenas uma pequena proporção do material da matriz deve estar contido na estrutura fibrosa, os limpadores serão ajustados de tal forma que uma pressão mais alta atue na estrutura fibrosa.

[0020] De modo a limpar uniformemente o material da matriz da estrutura fibrosa, é ainda preferível que os limpadores na tampa e na parte inferior estejam dispostos de forma deslocada uns em relação aos outros no sentido de transporte da estrutura fibrosa. Neste caso, é particularmente preferido que, no sentido de transporte da estrutura fibrosa, alternadamente um limpador esteja disposto na tampa e outro na parte inferior. Por tal disposição, a estrutura fibrosa é uniformemente guiada por cima e por baixo ao longo dos limpadores e o material de matriz é retirado. Um arranjo alternado dos limpadores na parte inferior e na tampa resulta ainda nos limpadores montados na tampa respectivamente intercalando entre os limpadores montados na parte inferior. Isto tem o efeito positivo adicional de que, em um eventual ajuste de altura do limpador na tampa, a mesma pressão atua na estrutura fibrosa passa a borda de limpeza do limpador montado na tampa, como também na borda de limpeza adjacente do limpador montado na parte inferior. Como resultado, uma impregnação uniforme da estrutura fibrosa é obtida.

[0021] Assim que o excesso de material de matriz é retirado da estrutura fibrosa, é particularmente vantajoso se os limpadores na parte inferior e na tampa, respectivamente, forem dimensionados de modo a que a borda de limpeza dos limpadores na tampa seja mais baixas do que a borda de limpeza dos limpadores na parte inferior do dispositivo. Desta forma, ocorre sempre a intercalação dos limpadores montados na tampa com os limpadores montados na parte inferior do dispositivo. O quão profundo os limpadores intercalam uns com os outros, pode então ser ajustado por ajuste de altura dos limpadores montados na parte inferior e/ ou dos limpadores montados na tampa.

[0022] O metal resistente à abrasão, o plástico resistente à abrasão, a cerâmica resistente à abrasão ou o vidro são particularmente adequados como material para os limpadores. O uso de um material resistente à abrasão garante que nenhuma partícula removida pelo limpador entre na estrutura fibrosa impregnada como substâncias estranhas. Além disso, isso evita que as bordas de limpeza se deformem durante a operação por abrasão. Como resultado, um efeito uniforme dos limpadores durante toda a vida útil é alcançado. Particularmente preferido como material para os limpadores são aço, polietileno de alta densidade (HDPE), politetrafluoretileno (PTFE), cerâmica ou vidro.

[0023] No contexto da presente invenção, entende-se por resistência à abrasão que menos de 0,1 mm do material do limpador é removido pela estrutura fibrosa de passagem durante a passagem de 1000 km da estrutura fibrosa, em particular de mechas.

[0024] Para que a estrutura fibrosa não seja danificada durante a inserção no dispositivo e, em particular, não toque em uma borda, é preferível que uma primeira unidade de deflexão seja fornecida na parte inferior, sobre a qual a estrutura fibrosa é guiada antes de entrar no banho. Por conseguinte, uma segunda unidade de deflexão é de preferência fornecida na parte inferior, sobre a qual a estrutura fibrosa impregnada é guiada após deixar o banho. Uma vez que a primeira unidade de deflexão e a segunda unidade de deflexão são fornecidas na parte inferior, a estrutura fibrosa pode ser simplesmente colocada nas unidades de deflexão durante a inserção. A estrutura fibrosa é então comprimida no banho por meio da unidade de deflexão fixada à tampa, de modo que a estrutura fibrosa é guiada através da primeira unidade de deflexão na parte inferior, ao longo da unidade de deflexão na tampa e através da segunda unidade de deflexão na parte inferior para a unidade de drenagem. A primeira unidade de deflexão e a segunda unidade de deflexão na parte inferior são, neste caso, colocadas de modo que a unidade de deflexão é posicionada na tampa durante a montagem entre a primeira unidade de deflexão na parte inferior e a segunda unidade de deflexão na parte inferior.

[0025] De modo a remover material de matriz em excesso das fibras que já passaram pelo banho e antes da unidade de drenagem, é ainda preferido que seja montado um tambor limpador na tampa, que pressiona a estrutura fibrosa na segunda unidade de deflexão quando a tampa é montada. Em operação, a estrutura fibrosa é passada entre a segunda unidade de deflexão e o tambor de decapagem. Como o tambor de limpeza pressiona a unidade de deflexão, o material de matriz em excesso já é forçado a sair da estrutura fibrosa neste local. O posicionamento da segunda unidade de deflexão e do tambor de limpeza faz com que o excesso de material de matriz volte a correr diretamente para o banho.

[0026] As primeira e segunda unidades de deflexão podem, cada uma independentemente, ser uma haste ou um tambor rotativo. Do mesmo modo, a unidade de deflexão, com a qual a estrutura fibrosa é pressionada no banho, pode compreender pelo menos uma haste ou pelo menos um tambor rotativo. Se a unidade de deflexão é uma haste, então de preferência tem apenas bordas arredondadas e é particularmente preferível uma haste redonda. Tanto hastes quanto tambores rotativos podem ser fornecidos para os elementos de deflexão. No entanto, é preferido que pelo menos a primeira e a segunda unidades de deflexão, que estão dispostas na parte inferior, sejam concebidas tanto como uma haste ou como um tambor rotativo. De um modo particularmente preferido, todos os elementos de deflexão são configurados como uma haste ou todos os elementos de deflexão são configurados como um tambor rotativo.

[0027] Materiais adequados para os elementos de deflexão são os mesmos que os materiais para os limpadores. Isto significa que os elementos de deflexão são de preferência feitos de metal resistente à abrasão, plástico resistente à abrasão, uma cerâmica resistente à abrasão ou vidro e são particularmente preferidos feitos de aço, HDPE, PTFE, cerâmica ou vidro.

[0028] De modo a pressionar as fibras para o banho, apenas um elemento deflector pode ser fornecido na tampa, ou podem ser montados vários elementos de deflexão na tampa. Neste caso, todos os elementos de deflexão montados na tampa são posicionados de modo a ficarem posicionados entre o primeiro e o segundo elementos de deflexão na parte inferior quando a tampa é fechada e quando os elementos de deflexão estão presentes na parte inferior.

[0029] A fim de evitar que uma constante troca de ar ocorra através da folga, através da qual as fibras são guiadas em operação e assim constantemente a água é suprida com a umidade do ar ou o material da matriz evapora e é removido do dispositivo, é preferível se na folga através da qual a estrutura fibrosa é guiada para dentro do dispositivo, um lábio de vedação seja fornecido na folga através da qual a estrutura fibrosa emerge do dispositivo. O lábio de vedação pode ser feito de qualquer material adequado, em particular um material elastomérico, como é comumente usado para vedações. A utilização do material elastomérico assegura que tanto a estrutura fibrosa ainda não impregnada na entrada no dispositivo como a estrutura fibrosa impregnada quando deixa o dispositivo não sejam danificadas pelo lábio de vedação.

[0030] A fim de evitar que o material da matriz reaja com os componentes do ambiente ar, em particular com a água contida no ar e, desse modo seja curada, é ainda preferível que seja fornecida uma entrada e uma saída para um gás de descarga. Com o gás de descarga, a atmosfera acima do material da matriz pode ser removida e substituída pelo gás de descarga. Gases de descarga adequados dependem do material de matriz utilizado. Por exemplo, no caso de materiais de matriz que reagem com a água, usam um gás de descarga anidro. Para este fim, por exemplo, ar seco ou um gás inerte seco, tal como nitrogênio, dióxido de carbono ou um gás nobre são adequados. Os gases inertes também são adequados se o material da matriz puder reagir com outros componentes do ar, por exemplo o oxigênio contido no mesmo. Em contraste, quando pretende-se evitar que o material de matriz evapore, por exemplo, pode ser utilizado um gás de descarga que esteja saturado com os componentes do material da matriz que podem evaporar.

[0031] Para a produção de um componente, é utilizado um método que compreende as seguintes etapas: (a) impregnar uma estrutura fibrosa com um material de matriz em um dispositivo como descrito acima; (b) moldar a estrutura fibrosa impregnada em um componente.

[0032] A estrutura fibrosa a ser impregnada é, de preferência, retirada de um estoque, por exemplo, um tambor, no qual a estrutura fibrosa é enrolada. Para poder operar o dispositivo para impregnação de uma maneira significativa, a estrutura fibrosa a ser impregnada é uma “estrutura contínua”, isto é, a estrutura fibrosa pode em princípio ter um comprimento ilimitado e um comprimento finito resultado meramente da necessidade das estruturas fibrosas arbitrariamente longas não poderem estar contidas no estoque. De preferência, as estruturas fibrosas são então projetadas de tal maneira que, ao atingir o final de uma estrutura, uma nova estrutura subsequente pode ser facilmente conectada à estrutura anterior, por exemplo por amarração ao usar fibras sem fim como uma estrutura fibrosa. As estruturas fibrosas que podem ser impregnadas são, por exemplo, não tecidos, tecidos, malhas, fibras individuais ou mechas.

[0033] É preferido que a estrutura fibrosa compreenda mechas. Estas são particularmente preferivelmente enrolados após a impregnação na etapa (b) em um processo de enrolamento a úmido para formar um componente. Componentes que podem ser produzidos pelo método de acordo com a invenção são, por exemplo, tubos, postes ou tanques de qualquer tipo e tamanho.

[0034] De modo a obter resistência suficiente do componente, é ainda preferido que a estrutura fibrosa contenha fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de aramida, fibras sintéticas, por exemplo fibras de polímero ou fibras naturais. Neste caso, a estrutura fibrosa pode conter fibras diferentes. A seleção de fibras é ditada, em particular, dos requisitos mecânicos do componente. É comum, no entanto, convencionalmente que não sejam usadas fibras diferentes, mas apenas fibras de um material. A estrutura fibrosa contém, de um modo particularmente preferido, fibras de carbono, fibras de vidro ou fibras de aramida.

[0035] O material de matriz com o qual as fibras são impregnadas pode ser qualquer polímero termoplástico ou conter reagentes para a produção de um polímero termoendurecível ou termoplástico, em que os reagentes devem estar na forma líquida ou dissolvida. Se o material da matriz é um polímero termoplástico, então ele está presente, por exemplo, como um material fundido. Alternativamente, no entanto, é também possível que o material da matriz contenha reagentes para a preparação do polímero na forma de uma solução de monômero, solução de oligômero, fundido de monômero ou fundido de oligômero, que reagem então para formar o polímero desejado. Se a estrutura fibrosa for impregnada com um polímero termoendurecível, o material da matriz contém sempre reagentes para produzir o polímero termoendurecível desejado. Além disso, o material da matriz pode conter catalisadores convencionais. Os reagentes para a preparação do polímero são geralmente monômeros ou oligômeros dos quais o polímero é composto. Se for necessário produzir um polímero termoendurecível, então os reagentes podem também já estar presentes como polímeros que reagem adicionalmente para formar produtos termoendurecíveis.

[0036] Para ajustar as propriedades do componente, o material da matriz também pode conter aditivos. Estes são, por exemplo, plastificantes, modificadores de impacto, estabilizadores de UV, retardadores de chama e qualquer outro aditivo desejado conhecido pelos técnicos no assunto que são comumente usados para a modificação de polímeros.

[0037] O material de matriz é particularmente preferencialmente selecionado a partir de resinas de poliéster insaturado (UP), ésteres de vinila (VE), resinas epoxi (EP) e poliuretanos (PUR) e reagentes dos mesmos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0038] As formas de realização da invenção são ilustradas nas figuras e são explicadas em mais detalhe na descrição abaixo.

[0039] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um método de enrolamento a úmido,

[0040] A Figura 2 é uma vista em corte transversal de um dispositivo de acordo com a invenção para impregnar uma estrutura fibrosa, com a tampa aberta,

[0041] A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal do dispositivo de acordo com a Figura 2 com a tampa fechada, e

[0042] As Figuras 4 a 7 são vistas em corte transversal de diferentes formas de realização de um dispositivo de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0043] A Figura 1 mostra um método de enrolamento a úmido, no qual o dispositivo de acordo com a invenção para impregnação de uma estrutura fibrosa pode ser usado, em um diagrama esquemático.

[0044] Para a produção de componentes em um método de enrolamento à úmido, uma estrutura fibrosa (1), na forma de realização mostrada aqui, mechas são fornecidas a partir de um estoque (3), aqui é fornecida uma estrutura de bobina, em um banho (5). Antes de entrar no banho (5), as mechas são passadas através de pentes (7), em que as mechas são separadas umas das outras, de modo a entrarem em contato com o material da matriz no banho (5) e são assim impregnadas uniformemente. O banho (5) é seguido por um par de tambores de limpeza (9), através dos quais as mechas impregnadas no banho (5) são passadas. No par de tambores de limpeza (9), o excesso de material de matriz é removido das mechas impregnadas. Finalmente, as mechas impregnadas são guiadas através de um anel guia (11) e enroladas em um fuso (13). Como resultado, um componente rotacionalmente simétrico (15) é produzido. De modo a obter um enrolamento uniforme da mecha impregnada (1) no fuso (13), o anel guia (11) é móvel e pode, como mostrado aqui com setas paralelas ao eixo do fuso (11), ser movido.

[0045] Um dispositivo de acordo com a invenção para impregnar uma estrutura fibrosa é mostrado em uma vista em corte transversal da Figura 2.

[0046] Um dispositivo no qual a estrutura fibrosa (1), por exemplo as mechas, pode ser impregnada com material de matriz, compreende uma parte inferior (21) e uma tampa (23). Na parte inferior (21), o banho (5) está com o material de matriz, com o qual a estrutura fibrosa (1) deve ser impregnada. Na direção do movimento da estrutura fibrosa (1), o banho (5) é seguido por uma superfície inclinada (25) na direção do banho. Acima da superfície inclinada (25), limpadores (27), cada um tendo uma borda limpadora (29), estão dispostos na parte inferior (21). Durante a operação contínua, a estrutura fibrosa (1) é guiada sobre a borda de limpeza (29) e o excesso de material de matriz é removido da estrutura fibrosa (1). Ao posicionar os limpadores (27) acima da superfície inclinada, o material de matriz retirado retorna ao banho (5).

[0047] Na tampa, estão montados (23) os limpadores (31), que são de preferência ajustáveis em altura. Os limpadores (31) na tampa (23) são de preferência posicionados de modo a que intercalem entre os limpadores (27) na parte inferior (21). Uma unidade de deflexão (33) com a qual a estrutura fibrosa (1) é pressionada no banho (5) quando a tampa (23) está fechada, é ainda montada na tampa (23). Isto é mostrado na Figura 3. Aqui também se pode ver que os limpadores (27), que estão fixados na parte inferior (21), intercalam entre os limpadores (31), que estão montados na tampa (23). Como resultado, um caminho de ligeiro zigue-zague é dado à estrutura fibrosa (1).

[0048] Para que a estrutura fibrosa (1) não seja danificada nas bordas da parte inferior antes de entrar no banho (5) e após deixar o banho (5), na forma de realização aqui representada, uma primeira unidade de deflexão (35) e uma segunda unidade de deflexão (37) são providas na parte inferior (21). Em funcionamento, a estrutura fibrosa (1) passa através de uma folga (39) entre a parte inferior (21) e a tampa (23) no dispositivo para impregnar fibras, é guiada sobre a primeira unidade de deflexão (35) na parte inferior (21). Subsequentemente, a estrutura fibrosa (1) passa ao longo da unidade de deflexão (33), a qual está montada na tampa (23) e com a qual a estrutura fibrosa (1) é imersa no banho (5). A unidade de deflexão (33) é seguida pela segunda unidade de deflexão (37), através da qual a estrutura fibrosa (31) é guiada, antes de ser alimentada aos limpadores (27, 31), nos quais o excesso de material de matriz é removido. Através de uma segunda folga 41, a estrutura fibrosa impregnada sai do dispositivo e pode ser entregue a um processamento adicional, por exemplo, o fuso (13) de um método de enrolamento a úmido. Como alternativa aos componentes que são produzidos por enrolamento a úmido, no entanto, quaisquer outros componentes desejados, por exemplo até componentes planos, podem também ser produzidos a partir da estrutura fibrosa impregnada. Para este efeito, é possível, por exemplo, cortar a estrutura fibrosa impregnada em um comprimento desejado e moldá-la para formar o componente desejado em um molde adequado, em particular se for um não tecido, uma malha ou um tecido. No entanto, o fornecimento a um fuso (13) de um método de enrolamento a úmido é preferido.

[0049] Como resultado da imersão da estrutura fibrosa (1) no banho (5), normalmente, grandes quantidades de material de matriz é aderida a estrutura fibrosa (1), quando sai do banho (5). De modo a remover um primeiro excesso de material de matriz, é preferível que - como mostrado aqui - seja incluído um tambor de limpeza (43), o qual assenta na segunda unidade de deflexão (37) quando a tampa (23) está fechada. A estrutura fibrosa impregnada é então passada entre a segunda unidade de deflexão (37) e o tambor de limpeza (43).

[0050] Ajustando a altura dos limpadores (31) montados na tampa (23), a pressão com que os limpadores (27, 31) agem na estrutura fibrosa impregnada (1) pode ser ajustada. Deste modo, é possível ajustar, de forma controlada, quanto material de matriz a estrutura fibrosa (1) impregnada deve conter. No caso de uma pressão mais alta, que é alcançada pelos limpadores (31) fixados à tampa (23) que intercalam mais profundamente entre os limpadores (27) na parte inferior (21), mais material de matriz é pressionado para fora da estrutura fibrosa impregnada (1), de modo que, de forma geral, o último contém menos material de matriz do que no caso de ajuste de limpadores (31) ajustados de modo que sejam intercalados menos profundamente entre os limpadores (27) na parte inferior (21) e a pressão na estrutura fibrosa é, portanto, mais baixa.

[0051] Tanto a unidade de deflexão (33) montada na tampa (23) e a primeira unidade de deflexão (35) e a segunda unidade de deflexão (37) na parte inferior (21) podem, cada uma, ser configuradas independentemente uma da outra na forma de uma haste ou como um tambor rotativo. Se uma unidade de deflexão (33, 35, 37) é concebida como uma haste, ela tem, pelo menos na região em que o contato ocorre com a estrutura fibrosa (1), preferivelmente apenas bordas arredondadas e é em particular uma haste redonda.

[0052] Os limpadores (27, 31) utilizados podem assumir qualquer forma conhecida do técnico no assunto para limpadores. Além disso, os limpadores podem ser orientados em uma direção diferente de 90° em relação a estrutura fibrosa (1). Com esta forma e orientação dos limpadores, deve-se somente tomar cuidado para que isso não danifique a estrutura fibrosa impregnada (1). Os limpadores podem, neste caso, ser configurados e orientados, como é comum nos casos de banhos para impregnação de estruturas fibrosas.

[0053] As Figuras 4 a 6 mostram formas de realização alternativas para a configuração da unidade de deflexão (33) montada na tampa (23). A estrutura restante do dispositivo para impregnar estruturas fibrosas corresponde à das Figuras 2 e 3.

[0054] Na forma de realização mostrada na Figura 4, a unidade de deflexão (33) compreende uma primeira unidade de deflexão (45) montada na tampa (23) e uma segunda unidade de deflexão (47) montada na tampa (23). Mais uma vez, é possível que a primeira unidade de deflexão (45) montada na tampa (23) e a segunda unidade de deflexão (47) montada na tampa (23) sejam configuradas como uma haste ou como um tambor rotativo. A posição da primeira unidade de deflexão (45) montada na tampa (23) e a segunda unidade de deflexão (47) montada na tampa (23) é tal que ambas as unidades defletoras (45, 47) estão posicionadas entre a primeira unidade de deflexão (35) e a segunda unidade de deflexão (37) quando a tampa (23) está fechada.

[0055] Através da primeira unidade de deflexão (45) montada sobre a tampa (23) e a segunda unidade de deflexão (47) montada na tampa (23), a distância deslocada pela estrutura fibrosa no banho (5) pode ser medida, e, assim, o tempo de permanência da estrutura fibrosa no banho (5) pode ser aumentado com a mesma velocidade em comparação com apenas uma unidade de deflexão, tal como é mostrado nas Figuras 2 e 3.

[0056] Também é possível fornecer ainda mais unidades de deflexão configuradas como rolamento rotativo ou uma haste (23), mas isto só é útil se eles estiverem em contato, respectivamente, com a estrutura fibrosa (1) e a distância que a estrutura fibrosa (1) desloca no banho (5) é ainda medida.

[0057] Como alternativa a unidades de deflexão adicionais na tampa (23), é também possível fornecer uma unidade de deflexão adicional (49) no banho (5) para prolongar a distância deslocada no banho (5) e, se apropriado, para melhorar a impregnação. Isto é, como é mostrado na Figura 5, fica entre a primeira unidade de deflexão (45) montada na tampa (23) e a segunda unidade de deflexão (47) montada na tampa (23). Por unidade de deflexão adicionais (49) dispostas no banho, a estrutura fibrosa é pressionada contra as unidades de deflexão (45, 47) montadas na tampa, e sofre ao mesmo tempo uma pressão na unidade de deflexão adicional (49). Este é particularmente o caso quando a estrutura fibrosa é um material não tecido, tecido ou tricotado, ou até mesmo quando uma pluralidade de fibras é conectada para formar uma mecha, o material de matriz é pressionado entre as fibras e as almofadas de gás, opcionalmente, contidas entre as fibras são espremidas. Como resultado, consegue-se uma impregnação uniforme e sobretudo completa.

[0058] Além de barras individuais ou tambores rotativos, como é mostrado nas Figuras 2 a 5, a unidade de deflexão (33) também pode ser configurada sob a forma de uma estrutura tendo uma superfície padronizada. Isto é ilustrado a título de exemplo para uma unidade de deflexão com uma superfície em forma de onda na Figura 6. No entanto, a estrutura da superfície pode assumir qualquer outra forma desejada. Deve-se apenas cuidar que a estrutura fibrosa não seja danificada pela estrutura da superfície da unidade de deflexão (33) concebida como uma estrutura.

[0059] Uma forma de realização com uma configuração alternativa da unidade de drenagem é mostrada na Figura 7.

[0060] Em contraste com as formas de realização mostradas nas Figuras 2 e 6, a unidade de drenagem não é configurada com limpadores (27, 31) intercalando uns aos outros.

[0061] Na forma de realização representada na Figura 7, as unidades de deflexão são fornecidas, por exemplo como uma haste ou um tambor rotativo, na unidade de drenagem na parte inferior (21) e limpadores (53) ajustados em altura são fornecidos sobre a tampa. A estrutura fibrosa (1) é guiada através e entre as unidades de deflexão (51) e os limpadores, a estrutura fibrosa (1) sendo pressionada contra os limpadores (53) pelas unidades de deflexão (51). Os limpadores (53) podem ser ajustados em altura, para que possam ser pressionados com uma pressão ajustável contra as unidades de deflexão (51). Como resultado, a quantidade de material de matriz na estrutura fibrosa impregnada pode ser ajustada. Entre os limpadores (53), uma outra unidade de deflexão (55) é montada na tampa. Com esta, é assegurado que a estrutura fibrosa (1) seja pressionada contra as unidades de deflexão (51), mesmo quando existe uma folga entre a unidade de deflexão (51) e o limpador (53).

[0062] Em todas as formas de realização é possível, fornecer elementos de vedação na região das folgas (39, 41), através das quais a estrutura fibrosa é guiada para dentro do dispositivo e a estrutura fibrosa impregnada é guiada para fora do dispositivo para selar o dispositivo contra a entrada de ar ambiente. Isto é particularmente vantajoso quando um polímero ou um composto precursor de polímero, que reage quimicamente com o ar constituinte por exemplo água contendo ar, é utilizado como o material de matriz. Além disso, uma entrada e uma saída para um gás de descarga podem ser fornecidos para purgar o espaço de gás acima do banho com o gás de descarga.

[0063] Em todas as formas de realização mostradas aqui, o dispositivo para impregnar uma estrutura fibrosa permite uma instalação fácil. Independentemente do material de matriz já estar ou não contido no banho (5), é possível posicionar a estrutura fibrosa (1) facilmente com a tampa (23) aberta. Pelas unidades de deflexão e limpadores sobre a tampa (23), a estrutura fibrosa contra as unidades de deflexão e limpadores correspondentes sobre a parte inferior (21) e pressionada no banho (5), e assim segue o caminho preferido. Uma fiação complicada da estrutura fibrosa ou uma drenagem do material de matriz a partir do banho, para colocar a estrutura fibrosa em torno de um tambor não é, portanto, necessária com o dispositivo aqui descrito. De uma maneira simples, a estrutura fibrosa após a abertura da tampa (23) pode ser removida novamente mesmo quando no desligamento.

[0064] Além disso, é facilmente possível, se necessário, a remoção e substituição da parte inferior (21) para fornecer qualquer outro material de matriz ou quando necessário, remover uma parte inferior (21) para limpeza ou descarte e substituí-la por uma nova parte inferior (21). Desse modo, é, em particular, também possível continuar operando o dispositivo, mesmo quando uma limpeza do banho é necessária, simplesmente instalando uma nova parte inferior, enquanto a última é limpa. LISTA DE PARTES 1 estrutura de fibra 3 estoque 5 banho 7 pente 9 par de tambores de limpeza 11 anel de guia 13 fuso 15 componente 21 parte inferior 23 tampa 25 superfície inclinada limpador borda de limpeza limpador unidade de deflexão primeira unidade de deflexão na parte inferior 21 segunda unidade de deflexão na parte inferior 21 folga segunda folga tambor de limpeza primeira unidade de deflexão montada na tampa 23 segunda unidade de deflexão montada na tampa 23 unidade de deflexão adicional no banho 5 unidade de deflexão

Claims

1. APARELHO PARA IMPREGNAR ESTRUTURAS FIBROSAS (1) com um material de matriz, compreendendo uma parte inferior (21) tendo um banho (5) para receber o material de matriz e uma unidade de drenagem, em que a unidade de drenagem compreende pelo menos um limpador (27) uma borda de limpeza (29), sobre a qual a estrutura fibrosa impregnada (1) é guiada durante a operação, e uma superfície (25) inclinada na direção do banho, pela qual o material de matriz drenando da estrutura fibrosa (1) retorna ao banho (5), bem como uma tampa (23), caracterizado por uma unidade de deflexão (33) ser montada na tampa (23), pela qual a estrutura fibrosa (1) é pressionada no banho (5) quando a tampa (23) é montada, sendo formada respectivamente uma folga (39, 41), respectivamente, quando a tampa (23) é montada, entre a tampa (23) e a parte inferior (21) nos lados pelos quais a estrutura fibrosa (1) é guiada para dentro do aparelho e emerge do aparelho, em que pelo menos um limpador (31), que pressiona de cima com uma borda de limpeza a estrutura fibrosa impregnada (1) quando a tampa (23) é montada, é montado na tampa (23), pelo menos um limpador (31) montado na tampa (23) sendo de preferência ajustável em altura.

2. APARELHO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos limpadores (27, 31) na tampa (23) e na parte inferior (21) estarem dispostos deslocados um em relação ao outro na direção de alimentação da estrutura fibrosa (1), os limpadores (27, 31) na parte inferior (21) e na tampa (23), preferencialmente, respectivamente, sendo dimensionados de tal forma que a borda de limpeza dos limpadores (31) na tampa (23) é menor do que a borda de limpeza (29) dos limpadores (27) na parte inferior (21) do aparelho.

3. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelos limpadores (27, 31) serem feitos, respectivamente, de um metal resistente à abrasão, de um plástico resistente a abrasão, cerâmica ou vidro.

4. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por uma primeira unidade de deflexão (35), sobre a qual a estrutura fibrosa (1) é guiada antes de entrar no banho (5), ser fornecida na parte inferior (35).

5. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por uma segunda unidade de deflexão (37), sobre a qual a estrutura fibrosa impregnada (1) é guiada depois de deixar o banho (5), ser fornecida na parte inferior (21), tambor de limpeza (43), que pressiona a estrutura fibrosa (1) na segunda unidade de deflexão (37) quando a tampa (23) é montada, de preferência sendo montada na tampa (23).

6. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 5, caracterizado pela primeira unidade de deflexão (35) e a segunda unidade de deflexão (37) serem respectivamente, independentemente uma da outra, uma haste ou um tambor rotativo.

7. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pela primeira unidade de deflexão (35) e a segunda unidade de deflexão (37) serem, respectivamente, feitas de forma independente uma da outra de um metal resistente à abrasão, um plástico resistente à abrasão, uma cerâmica ou vidro.

8. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por um lábio de vedação ser fornecido na folga (39) através do qual a estrutura fibrosa (1) é guiada para o aparelho e/ ou na folga (41) através do qual a estrutura fibrosa (1) emerge do aparelho.

9. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pela unidade de deflexão (33), através da qual a fibra de estrutura (1) é pressionada para dentro do banho (5), compreender pelo menos uma haste ou, pelo menos, um tambor rotativo.

10. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por serem fornecidas uma entrada e uma saída para um gás de descarga.

11. MÉTODO PARA PRODUZIR UM COMPONENTE REFORÇADO COM FIBRA (15), caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) impregnar uma estrutura fibrosa (1) com um material de matriz em um aparelho, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e b) moldar a estrutura fibrosa impregnada (1) para formar o componente (15).

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela estrutura fibrosa (1) compreender mechas.

13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pela estrutura fibrosa (1) conter fibras de carbono, fibras de vidro ou fibras de aramida.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo material de matriz ser selecionado a partir de resinas de poliéster insaturado, ésteres de vinila, resinas epóxi e poliuretanos, e reagentes dos mesmos.