BR112019018837A2

BR112019018837A2 - processo para fabricar partes de compósito polimérico termoplástico, e objeto obtido pelo dito processo

Info

Publication number: BR112019018837A2
Application number: BR112019018837A
Authority: BR
Inventors: Cledat Guillaume; Glotin Michel; Gerard Pierre; BOZSAK Virginia
Original assignee: Arkema France
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2020-04-14
Also published as: JP7096834B2; JP2020510559A; MX2019010639A; CA3055667A1; FR3063672A1; US20200047427A1; BR112019018837B1; WO2018172657A1; KR20190121845A; FR3063672B1; EP3595873A1; CN110603136A; US11623412B2; KR20230123519A

Abstract

a invenção se refere a um processo (100) para fabricar um objeto de compósito polimérico termoplástico (1) a partir de pelo menos duas partes de compósito polimérico termoplástico (10), o dito compósito polimérico termoplástico compreendendo um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica, o dito processo compreendendo as etapas de: posicionar (120) as duas partes de compósito polimérico termoplástico (10) em uma maneira adjacente ou sobreposta em uma zona de interface de montagem (11), e aquecer (130) de modo a fundir a matriz polimérica termoplástica na dita zona de interface de montagem (11), de modo a formar um objeto de compósito polimérico termoplástico (1) tendo uma interface soldada (12).

Description

“PROCESSO PARA FABRICAR PARTES DE COMPÓSITO POLIMÉRICO TERMOPLÁSTICO, E OBJETO OBTIDO PELO DITO PROCESSO” [0001] A invenção pertence ao campo de objetos feitos de compósito polimérico termoplástico. Mais particularmente, a invenção refere-se a um processo para fabricar partes feitas de compósito polimérico compreendendo uma matriz polimérica termoplástica. A invenção também se refere a um objeto feito de compósito polimérico termoplástico, em particular resultante de um tal processo.

[Técnica anterior] [0002] Objetos com base no compósito polimérico, compreendendo um reforço fibroso mantidos em uma matriz polimérica rígida, são crescentemente usados em todos os campos, especialmente nos campos da construção, automotivos, aeronáuticos e aeroespaciais. Isto é porque estes compósitos poliméricos reforçados com fibra têm uma alta razão resistência/peso e propriedades mecânicas desejáveis que os tornam crescentemente populares para a fabricação de objetos tais como revestimentos, endurecedores, membros transversais, carrocerias brutas, elementos perfilados, naceles, portas, palhetas, barbatanas, spoilers ou flapes.

[0003] Os polímeros usados para a produção destes objetos são frequentemente polímeros termoendurecíveis e as técnicas para produzir estes objetos geralmente incluem a produção de diversas partes a serem montadas pelos processos de injeção de baixa pressão, impregnação, moldagem por infusão, infusão de resina auxiliada por vácuo (VARI), pultrusão, moldagem por infusão a vácuo, moldagem por infusão pressurizada, moldagem por transferência de resina e variantes dos mesmos, ou moldagens de pré-impregnados.

[0004] Várias técnicas são usadas para montar estas partes feitas de compósito polimérico. Estas técnicas de acoplamento principalmente incluem fixação mecânica e união adesiva (adesivos). Montagens com rebite são relativamente caras (por exemplo em termos de trabalho) e complexas para implementar, e os rebites usados aumentam o peso global. As uniões adesivas (por exemplo adesivos de epóxi ou poliéster ou poliuretano) também são caras e complexas porque elas requerem preparação especial das superfícies a serem adesivamente unidas juntas e

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 12/50

2/28 geralmente a implementação de cura e/ou equipamento particulares. Além disso, além dos meios de acoplamento não ideais, estes compósitos poliméricos termoendurecíveis não são recicláveis.

[0005] De modo a responder a estes problemas, a produção de partes feitas de materiais termoplásticos, que podem ser montados pelas técnicas de soldagem, foi proposta. Na soldagem, a temperatura das partes a serem montadas é elevada acima do ponto de fusão ou amolecimento da matriz polimérica, as partes são colocadas na posição de montagem até que a resina seja esfriada para se obter união mecânica da área montada.

[0006] Assim, objetos feitos de polímero termoplástico foram desenvolvidos. Eles são geralmente recicláveis e podem ser ligados pelas técnicas de soldagem. Não obstante, estes objetos feitos de polímero termoplástico são formados pelos métodos que não são compatíveis com as máquinas desenvolvidas para objetos feitos de compósito polimérico termoendurecível. Além disso, tais sistemas requerem utilizar altas temperaturas (geralmente maiores do que 100°C) para a criação das partes a serem montadas. Esta restrição é particularmente limitante para a produção de partes de tamanho grande.

[0007] Consequentemente, existe uma necessidade quanto a um processo para fabricar objetos feitos de compósito polimérico termoplástico capazes de responder aos problemas causados pelos métodos existentes, que fosse fácil de implementar e não requeresse alta temperatura para a fabricação das partes que constituem o objeto feito de compósito polimérico termoplástico.

[Problema técnico] [0008] A invenção, portanto, visa superar as desvantagens da técnica anterior. Em particular, um objetivo da invenção é prover um processo para fabricar partes feitas de compósito polimérico termoplástico mais rapidamente do que processos existentes e também possibilitar montagem, reparo ou ajustes rápidos e fáceis.

[0009] Um outro objetivo da invenção é prover um objeto feito de compósito polimérico termoplástico, que pode ser fabricado mais rapidamente do que os objetos convencionais feitos de compósito polimérico termoendurecível enquanto

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 13/50

3/28 preferivelmente sejam predominantemente recicláveis e resistentes aos estresses mecânicos e químicos aos quais o objeto pode ser submetido durante o seu uso. [Breve descrição da invenção] [0010] Para esta finalidade, a invenção se refere a um processo para fabricar um objeto feito de compósito polimérico termoplástico a partir de pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico, o dito compósito polimérico termoplástico compreendendo um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica, o dito processo compreendendo as etapas de:

- dispor as duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico adjacentemente ou com sobreposição em uma zona de interface de montagem, e

- aquecer para fundir a matriz polimérica termoplástica na dita zona de interface de montagem, de modo a formar um objeto feito de compósito polimérico termoplástico compreendendo uma interface soldada.

[0011] De fato, o uso de compósito polimérico termoplástico compreendendo um polímero termoplástico (met)acrílico torna possível reduzir os tempos de ciclo comparado em particular aos polímeros termoendurecíveis convencionalmente usados. Assim, isso permite uma economia no tempo de produção comparado aos processos convencionais usando polímeros termoendurecíveis.

[0012] Além disso, o objeto feito de compósito polimérico termoplástico obtido a partir do processo de fabricação de acordo com a invenção é facilmente reciclável, diferente dos objetos feitos de compósito polimérico termoendurecível habitualmente usados nestes campos. Finalmente, a presença de uma interface soldada proporciona a possibilidade, através de uma elevação na temperatura da interface, para produzir montagens, realizar ajustes de posição das partes ou ainda reparos sem requerer uma instalação particular.

[0013] De acordo com outras características opcionais do processo:

- As pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico são partes feitas de compósito polimérico termoplástico (met)acrílico. Além disso, o processo preferivelmente compreende uma etapa anterior

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 14/50

4/28 de fabricar pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico (met)acrílico, compreendendo um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica (met)acrílica. De fato, no contexto do uso de compósito polimérico termoplástico (met)acrílico, o processo de fabricação de acordo com a invenção pode ser implementado usando partes de compósito polimérico termoplástico fabricados com o equipamento industrial correntemente mais habitualmente usado (por exemplo moldagem por injeção de baixa pressão, moldagem por infusão) e portanto, diferente das partes feitas de compósito polimérico termoplástico tais como poliamidas, não requerem modificar o equipamento industrial correntemente usado nos vários campos de aplicação da invenção. Assim, nesta modalidade, o processo de fabricação de acordo com a invenção, diferente de um processo usando polímeros termoplásticos convencionais (por exemplo poliamidas), não compreende uma elevação até altas temperaturas (por exemplo > 200°C) em todas as partes e assim permite a montagem fácil de partes tendo dimensões grandes.

- O reforço fibroso compreende fibras selecionadas de fibras de carbono ou fibras de vidro ou fibras de basalto ou fibras com base em polímero ou fibras vegetais, sozinhas ou em uma mistura.

- O reforço fibroso está fundamentado nas fibras tendo uma razão de aspecto de pelo menos 1.000. Uma tal razão de aspecto torna possível obter objetos feitos de compósito polimérico termoplástico tendo propriedades mecânicas melhoradas.

- A etapa de fabricar pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico compreende as seguintes subetapas:

- impregnação de um reforço fibroso com uma composição (met)acrílica líquida,

- polimerização da composição (met)acrílica líquida.

- O processo de fabricação compreende ainda uma etapa de aplicar

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 15/50

5/28 pressão na interface de montagem. Isto torna possível soldar as pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico junto com uma interface soldada reforçada.

- O polímero termoplástico (met)acrílico é selecionado de polímeros termoplásticos (met)acrílicos obtidos a partir de uma composição (met)acrílica líquida habitualmente aludida como “xarope” ou resina polimérica termoplástica. Esta composição (met)acrílica líquida é usada para impregnar o reforço fibroso, depois é polimerizada. Depois da polimerização, a mesma constitui a matriz do compósito polimérico. A polimerização é realizada rapidamente (por exemplo entre 30 segundos e 3 horas) com boa conversão de modo a aumentar a produtividade. Uma composição líquida ou um xarope compreendendo um monômero (met)acrílico e um polímero (met)acrílico precursor está descrita na WO 2013/056845 e WO 2014/013028. Por exemplo, o precursor polímero termoplástico (met)acrílico é selecionado de poli(metacrilato de metila) (PMMA) ou copolímeros de metacrilato de metila (MMA), ou misturas dos mesmos. Preferivelmente, o precursor polímero termoplástico (met)acrílico pode ser escolhido de um homopolímero de metacrilato de metila (MMA) ou um copolímero compreendendo pelo menos 50%, preferivelmente pelo menos 70%, mais preferivelmente pelo menos 80%, vantajosamente pelo menos 90% e mais vantajosamente pelo menos 95% em peso de metacrilato de metila. Os polímeros (met)acrílicos obtidos, por exemplo poli(metacrilato de metila) (PMMA) ou copolímeros de metacrilato de metila (MMA), ou as misturas dos mesmos, são particularmente adequados para os processos industriais existentes para fabricar objetos feitos de compósito polimérico e conferir propriedades mecânicas e químicas satisfatórias aos objetos feitos de compósito polimérico.

- O polímero termoplástico (met)acrílico tem uma temperatura de transição vítrea (Tg) dentre 50°C e 160°C, preferivelmente dentre 70°C e 140°C,

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 16/50

6/28 e ainda mais preferivelmente 90°C e 120°C. Além disso, o polímero termoplástico (met)acrílico ou uma porção do polímero termoplástico (met)acrílico tem um índice de fluxo de fusão (MFI) de acordo com a ISO 1133 (230°C/3,8 kg) de menos do que 20 g/10 min. Preferivelmente, o índice de fluxo de fusão é menor do que 18 g/10 min, mais preferivelmente menor do que 16 g/10 min, vantajosamente menor do que 13 g/10 min. Isto torna possível facilitar a produção do objeto feito de composite polimérico e também abre caminho para montagem, ajuste ou reparo fáceis.

- A matriz polimérica termoplástica (met)acrílica também compreende um ou mais aditivos ou enchedores. Todos os aditivos e enchedores opcionais são adicionados ao xarope (met)acrílico líquido antes da impregnação e/ou da polimerização. Como aditivos, menção pode ser feita aos aditivos orgânicos tais como modificadores de impacto ou copolímeros de bloco, estabilizantes térmicos, estabilizantes de UV, lubrificantes e misturas dos mesmos. O modificador de impacto está na forma de partículas finas tendo um núcleo elastomérico e pelo menos uma casca termoplástica, o tamanho das partículas sendo geralmente menores do que 1 pm e vantajosamente de 50 a 300 nm. O modificador de impacto é preferivelmente preparado pela polimerização de emulsão. A proporção de modificadores de impacto na matriz polimérica termoplástica é de 0 a 50%, preferivelmente 0 a 25%, e vantajosamente 0 a 20% em peso. Como enchedores, menção pode ser feita de nanotubos de carbono ou enchedores minerais incluindo nanoenchedores minerais (TiO2, silica).

- As partes feitas de composite polimérico termoplástico são fabricadas em uma temperatura de menos do que 150°C, preferivelmente menor do que 120°C, ainda mais preferivelmente menor do que 100°C. De fato, a composição (met)acrílica líquida usada durante a fabricação das partes feitas de composite polimérico é líquida em uma temperatura bem

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 17/50

7/28 abaixo dos pontos de fusão convencionais de termoplásticos convencionais. Assim, isto torna possível produzir partes feitas de compósito polimérico termoplástico que sejam de dimensões muito grandes sem que se tenha que implementar os processos em que as ditas partes são aquecidas até altas temperaturas.

- As partes feitas de compósito polimérico termoplástico são fabricadas pela moldagem por injeção de baixa pressão, moldagem por infusão ou moldando-se tiras pré-impregnadas com compósito polimérico termoplástico (met)acrílico.

- Pelo menos uma das duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico compreende uma camada de polímeros termoplásticos (met)acrílicos de pelo menos 0,5 mm, preferivelmente 1 mm, mais preferivelmente pelo menos 2 mm de espessura, na superfície intencionada a ser soldada. Isto torna possível em particular evitar o aparecimento de zonas com uma concentração mais baixa de resina em uma interface soldada, que levaria à fragilização do objeto feito de compósito polimérico termoplástico.

- Durante a etapa de aquecimento, a temperatura na interface de montagem está entre 160 e 300°C, preferivelmente entre 200 e 250°C.

- A matriz polimérica termoplástica, preferivelmente a matriz polimérica termoplástica (met)acrílica, é fundida por uma técnica selecionada de: soldagem ultrassônica, soldagem por indução, soldagem com fio de resistência, soldagem por agitação com atrito, soldagem a laser, aquecimento pela radiação infravermelha ou ultravioleta, preferivelmente pela soldagem com fio de resistência.

- Pelo menos uma das duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico compreende pelo menos um filamento resistivo localizado na interface de montagem.

[0014] A invenção refere-se ainda a um objeto feito de compósito polimérico termoplástico fabricado de pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 18/50

8/28 termoplástico, distinguido em que o dito compósito polimérico termoplástico compreende um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica, preferivelmente uma matriz polimérica termoplástica (met)acrílica, e em que as pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico são conectadas por uma interface soldada.

[0015] De acordo com outras características opcionais do objeto:

- o objeto feito de compósito polimérico termoplástico não compreende mais do que 50%, preferivelmente não mais do que 40%, mais preferivelmente não mais do que 30%, ainda mais preferivelmente não mais do que 20%, mais vantajosamente não mais do que 15% em peso e ainda mais vantajosamente não mais do que 10% em peso de polímeros termoendurecíveis tais como uma resina epóxi. Assim, o objeto feito de compósito polimérico termoplástico de acordo com a invenção tem um ganho muito significante em termos de tempo de produção e uma capacidade aumentada para ser reciclado. Igualmente, o objeto feito de compósito polimérico termoplástico não compreende mais do que 10% em peso, preferivelmente não mais do que 8% em peso, vantajosamente não mais do que 7% em peso, mais vantajosamente não mais do que 6% em peso e ainda mais vantajosamente não mais do que 5% em peso de adesivos, preferivelmente adesivos termoendurecíveis.

- O objeto feito de compósito polimérico termoplástico é selecionado de: um revestimento consistindo de uma pluralidade de painéis, um corrimão, um perfil de janela, uma fuselagem de aeronave, reforços para construção, um membro transversal (especialmente para um veículo), uma carroceria em peça bruta, uma nacele, uma palheta, uma barbatana, um spoiler ou um flape, uma lâmina de turbina marinha, um casco, uma ponte, um tabique para barcos, e acabamentos (capôs) para carros.

[0016] Outras vantagens e traços da invenção tornar-se-ão evidentes na leitura da

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 19/50

9/28 seguinte descrição dada por via de exemplo ilustrativo e não limitante, com referência às figuras anexas, que representam:

Figura 1: um fluxograma de uma modalidade preferida de um processo de fabricação de acordo com a invenção. As etapas com linhas tracejadas são opcionais.

Figuras 2A a 2E: vista esquemática em cortes de montagens de partes feitas de compósito polimérico termoplástico.

Figuras 3A e 3B: duas ilustrações simplificadas na vista de topo de uma seção longitudinal de duas partes de uma janela montada de acordo com o processo de acordo com a invenção.

Figuras 4A e 4B: uma vista esquemática em perspectiva de membros transversais de veículos de acordo com a invenção.

Figura 5: uma vista esquemática em perspectiva de uma porção de fuselagem de aeronave de acordo com a invenção.

[Descrição da invenção] [0017] No resto da descrição, a “interface soldada” corresponde à junta soldada entre partes, ou porções de partes. A mesma se refere à zona fundida, isto quer dizer a zona de polímero termoplástico que estava no estado líquido durante a operação de soldagem. A soldagem de acordo com a invenção pode ser realizada com ou sem prover material enchedor termoplástico, especialmente material enchedor termoplástico (met)acrílico.

[0018] Para os propósitos da invenção, o termo “filamento resistivo” significa um filamento compreendendo um material tendo uma resistividade maior do que 1 x 10’²Ω mm²/m a20°C, por exemplo maior do que 0,1 Ω mm²/m a 20°C. O filamento resistivo pode por exemplo compreender metal ou uma liga metálica ou quaisquer outros elementos condutivos orgânicos com base no carbono tal como uma película polimérica condutiva ou fio com base no negro de fumo, nanotubos de carbono, grafenos. Preferivelmente, o filamento resistivo tem um alto ponto de fusão, maior do que o ponto de amolecimento ou ponto de fluidez (por exemplo temperatura de transição vítrea) do polímero termoplástico (met)acrílico de acordo com a invenção. O

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 20/50

10/28 ponto de fusão do filamento resistivo é preferivelmente maior do que 300°C, mais preferivelmente maior do que 500°C, por exemplo maior do que 750°C. No caso de uma película polimérica condutiva ou fio, os mesmos devem ter um ponto de fluidez pelo menos igual àquele do polímero termoplástico, preferivelmente do polímero termoplástico (met)acrílico.

[0019] Para os propósitos da invenção, a expressão “composite polimérico” indica um material multicomponente compreendendo pelo menos dois componentes imiscíveis, em que pelo menos uma componente é um polímero e o outro componente por exemplo pode ser um reforço fibroso.

[0020] Para os propósitos da invenção, “reforço fibroso” ou “substrato fibroso” significam uma pluralidade de fibras, mechas unidirecionais ou uma esteira de filamento contínuo, panos, feltros ou não tecidos que que podem estar na forma de tiras, tramas, tranças, filamentos ou partes.

[0021] “Matriz” significa um material que serve como aglutinante que é capaz de transferir forças para o reforço fibroso. A “matriz polimérica” compreende polímeros, mas também pode compreender outros compostos ou materiais. Assim, a “matriz polimérica (met)acrílica” refere-se a qualquer tipo de compostos, polímeros, oligômeros, copolímeros ou copolímeros de bloco, tanto acrílico quanto metacrílico. Entretanto, não seria divergir do escopo da invenção se a matriz polimérica (met)acrílica compreendesse até 10% em peso, preferivelmente menos do que 5% em peso, de outros monômeros não acrílicos escolhidos por exemplo do grupo: butadieno, isopreno, estireno, estireno substituído, tal como α-metilestireno ou tercbutilestireno, ciclossiloxanos, vinilnaftalenos e vinilpiridinas.

[0022] “Polímero” significa um copolímero ou um homopolímero. “Copolímero” significa um agrupamento de polímeros junto com diversas unidades monoméricas diferentes e “homopolímero” significa um agrupamento de polímeros junto com unidades monoméricas idênticas. “Copolímero de bloco” significa um polímero compreendendo uma ou mais sequências ininterruptas de cada uma das entidades poliméricas separadas, as sequências poliméricas sendo quimicamente diferentes uma da outra e sendo unidas uma à outra por uma ligação covalente. Estas

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 21/50

11/28 sequências poliméricas também são conhecidas como blocos poliméricos.

[0023] Para os propósitos da invenção, o termo “iniciador de radical”, indica um composto que pode começar/iniciar a polimerização de um monômero ou monômeros. [0024] Para os propósitos da invenção, o termo “polimerização” indica o processo de conversão de um monômero ou de uma mistura de monômeros em um polímero.

[0025] Para os propósitos da invenção, o termo “monômero” indica uma molécula que pode passar por uma polimerização.

[0026] Para os propósitos da invenção, “polímero termoplástico” significa um material que é geralmente sólido na temperatura ambiente, que pode ser cristalino, semicristalino ou amorfo, e que amolece durante um aumento na temperatura, em particular depois de passar da sua temperatura de transição vítrea (Tg) e flui em temperatura mais alta e que pode exibir fusão óbvia na passagem do seu ponto de “fusão” (Tm) (quando o mesmo é semicristalino) e que se toma sólido novamente durante uma redução na temperatura abaixo do seu ponto de fusão e abaixo da sua temperatura de transição vítrea. Isto também se aplica aos polímeros termoplásticos levemente reticulados pela presença de monômeros ou oligômeros multifuncionais na formulação do “xarope” de (met)acrilato, em porcentagem em peso preferivelmente de menos do que 10%, preferivelmente menos do que 5%, e mais preferivelmente menos do que 2%, por exemplo agentes de reticulação em uma porcentagem em peso demenos do que 1 % ou menos do que 0,5%, que podem ser termoformados quando aquecidos acima do ponto de amolecimento.

[0027] Para os propósitos da invenção, “polímero termoendurecível” significa um material plástico que é irreversivelmente transformado pela polimerização em uma rede polimérica insolúvel.

[0028] Um “monômero (met)acrílico” significa qualquer tipo de monômero acrílico e metacrílico.

[0029] Um “polímero (met)acrílico” significa um polímero essencialmente compreendendo monômeros (met)acrílicos, que representam pelo menos 50% em peso ou mais do polímero (met)acrílico.

[0030] Para os propósitos da invenção, o termo “PMMA” indica homo- e

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 22/50

12/28 copolímeros de metacrilato de metila (MMA), a razão em peso de MMA no PMMA preferivelmente sendo pelo menos 70% em peso para o copolímero de MMA.

[0031] No resto da descrição, as mesmas referências são usadas para indicar os mesmos elementos.

[0032] De acordo com um primeiro aspecto, a invenção se refere a um processo 100 para fabricar um objeto 1 feito de compósito polimérico termoplástico a partir de pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico, o dito compósito polimérico termoplástico compreendendo um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica, como representado na figura 1. Preferivelmente, o processo é realizado partindo de pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico (met)acrílico, o dito compósito polimérico termoplástico (met)acrílico compreendendo um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica (met)acrílica.

[0033] Este processo principalmente compreende as seguintes etapas:

dispor 120 as duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico adjacentemente ou com sobreposição em uma zona de interface de montagem 11, e aquecer 130 para fundir a matriz polimérica termoplástica na dita zona de interface de montagem 11, de modo a formar um objeto 1 feita de compósito polimérico termoplástico compreendendo uma interface soldada 12.

[0034] Os polímeros termoplásticos (met)acrílicos que formam parte da matriz associada com o reforço fibroso podem ser escolhidos de polímeros e copolímeros da família de acrílicos, tais como poliacrilatos. Eles são mais particularmente selecionados de polimetacrilato de metila (PMMA) ou derivados dos mesmos ou copolímeros de metacrilato de metila (MMA) ou misturas dos mesmos.

[0035] Preferivelmente, o polímero termoplástico (met)acrílico, que forma a matriz polimérica termoplástica (met)acrílica, tem uma temperatura de transição vítrea (Tg) dentre 50°C e 160°C, preferivelmente entre 70°C e 140°C, e ainda mais preferivelmente 90°C e 120°C que é vantajosa comparada com outros polímeros termoplásticos tais como poliaminas. De fato, as poliaminas geralmente têm pontos

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 23/50

13/28 de fusão muito altos, a saber de 200°C e mais altos, que não facilitam a montagem no local como é o caso de acordo com o processo da invenção. As temperaturas de transição vítrea ou pontos de fusão podem ser medidos pelos métodos bem conhecidos por aqueles habilitados na técnica. Preferivelmente, estas temperaturas são medidas pela Calorimetria de Varredura Diferencial de acordo com as condições especificadas nos padrões ISO 11357-2/2013 para Tg e ISO 11357-3/2011 para Tm. Além disso, o polímero termoplástico (met)acrílico ou uma porção do polímero termoplástico (met)acrílico tem um índice de fluxo de fusão (MFI) de acordo com a ISO 1133 (230°C/3,8 kg) de menos do que 20 g/10 min. Preferivelmente, o índice de fluxo de fusão é menor do que 18 g/10 min, mais preferivelmente menor do que 16 g/10 min, vantajosamente entre 0,1 e 13 g/10 min.

[0036] Como será detalhado abaixo, a matriz polimérica termoplástica (met)acrílica pode ser obtida a partir da polimerização de uma composição (met)acrílica líquida compreendendo um monômero (met)acrílico ou uma mistura de monômeros (met)acrílicos, um polímero (met)acrílico e pelo menos um iniciador de radical.

[0037] A matriz polimérica termoplástica (met)acrílica é formada de polímeros termoplásticos (met)acrílicos, mas a mesma pode compreender ainda um ou mais aditivos e/ou um ou mais enchedores.

[0038] Os enchedores carbonáceos em particular ser carbono ativado, antracita natural, antracita sintética, negro de fumo, grafita natural, grafita sintética, nanoenchedores carbonáceos ou misturas dos mesmos. Eles são preferivelmente escolhidos de nanoenchedores carbonáceos, em particular grafenos e/ou nanotubos de carbono e/ou nanofibrilas de carbono ou misturas dos mesmos. Estes enchedores tornam possível conduzir eletricidade e calor, e consequentemente tornam possível melhorar a lubrificação da matriz polimérica quando a mesma é aquecida. Eles podem depois possibilitar uma redução aumentada nos tempos de ciclo ou facilitar a montagem, ajuste ou reparo no local de instalação.

[0039] Os enchedores minerais incluem em particular hidróxidos metálicos, que estão mais particularmente na forma de trihidrato de alumina (AI(OH)3) ou hidróxido

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 24/50

14/28 de magnésio (Mg(OH)) ou óxido de magnésio (MgO), nanoenchedores minerais tais como carbonato de cálcio, dióxido de titânio ou silica.

[0040] Como aditivos, menção pode ser feita de aditivos orgânico tais como modificadores de resistência a impacto ou copolímeros de bloco, estabilizantes térmicos, estabilizantes de UV, lubrificantes, modificadores de viscosidade, modificadores de pH (hidróxido de sódio), modificadores do tamanho da partícula (sulfato de sódio), biocidas, e misturas dos mesmos. Estes aditivos tornam possível melhorar em particular as propriedades reológicas, químicas e de adesão da matriz polimérica termoplástica (met)acrílica.

[0041] A porcentagem em peso de todos os aditivos e enchedores em relação ao peso total da matriz polimérica termoplástica (met)acrílica é preferivelmente menor do que 30%, preferivelmente menor do que 10%.

[0042] Reforço fibroso geralmente refere-se a uma pluralidade de fibras, mechas unidirecionais ou uma esteira de filamento contínuo, panos, feltros ou não tecidos que podem estar na forma de tiras, tramas, tranças, filamentos ou partes.

[0043] Mais particularmente, um reforço fibroso compreende uma montagem de uma ou mais fibras, geralmente diversas fibras, a dita montagem sendo capaz de ter diferentes formas e dimensões; unidimensional, bidimensional ou tridimensional. A forma unidimensional corresponde às fibras longas lineares. As fibras podem ser descontínuas ou contínuas. As fibras podem estar dispostas aleatoriamente ou paralelas uma à outra, na forma de um filamento contínuo. A forma bidimensional corresponde aos reforços não tecido ou esteiras fibrosas ou mechas tecidas ou feixes de fibras, que também podem ser trançadas. Mesmo se a forma bidimensional tiver uma certa espessura e consequentemente em princípio uma terceira dimensão, a mesma é considerada ser bidimensional de acordo com a presente invenção. A forma tridimensional corresponde por exemplo aos reforços fibrosos não tecidos empilhados ou dobrados ou esteiras fibrosas ou feixes empilhados ou dobrados de fibras ou misturas dos mesmos; uma montagem da forma bidimensional na terceira dimensão. [0044] As fibras podem ser descontínuas ou contínuas. Quando as fibras são contínuas, a montagem das mesmas forma panos. Preferivelmente, o reforço fibroso

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 25/50

15/28 está fundamentado nas fibras contínuas. Uma fibra é definida pela sua razão de aspecto, que é a razão entre o comprimento e o diâmetro da fibra. As fibras usadas na presente invenção são fibras longas obtidas de fibras contínuas, ou fibras contínuas. As fibras têm uma razão de aspecto de pelo menos 1.000, preferivelmente pelo menos 1500, mais preferivelmente pelo menos 2.000, vantajosamente pelo menos 3.000 e mais vantajosamente pelo menos 5.000, ainda mais vantajosamente pelo menos 6.000, ainda mais vantajosamente pelo menos 7500 e o mais vantajosamente pelo menos 1.0000. As fibras contínuas têm uma razão de aspecto de pelo menos 1.000. As dimensões de uma fibra podem ser medidas pelos métodos bem conhecidos por aqueles habilitados na técnica. Preferivelmente, estas dimensões são medidas pela microscopia de acordo com a norma ISO 137.

[0045] As origens das fibras que constituem o reforço fibroso podem ser naturais ou sintéticas. Os materiais naturais que podem ser mencionados incluem fibras vegetais, fibras de madeira, fibras animais ou fibras minerais. As fibras vegetais são, por exemplo, fibras de sisal, juta, cânhamo, linho, algodão, coco e banana. As fibras animais são por exemplo lã ou pelo. As fibras minerais também podem ser escolhidas de fibras de vidro, em particular dos tipos E, R ou S2, fibras de basalto, fibras de carbono, fibras de boro ou fibras de silica.

[0046] Os materiais sintéticos que podem ser mencionados incluem fibras poliméricas selecionadas de fibras poliméricas termoendurecíveis, termoplásticos poliméricos ou misturas dos mesmos. As fibras poliméricas podem consistir de poliamida (alifática ou aromática), poliéster, álcool polivinílico, poliolefinas, poliuretanos, cloreto de polivinila, polietileno, poliésteres insaturados, resinas epóxi e ésteres vinílicos.

[0047] Preferivelmente, o reforço fibroso da presente invenção compreende fibras vegetais, fibras de madeira, fibras animais, fibras minerais, fibras poliméricas sintéticas, fibras de vidro, fibras de basalto e fibras de carbono, sozinhas ou em uma mistura. Mais preferivelmente, o reforço fibroso da presente invenção compreende fibras de carbono ou fibras de vidro. Mais preferivelmente, o reforço fibroso da presente invenção essencialmente consiste de fibras naturais (fibras vegetais ou de

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 26/50

16/28 madeira), fibras de carbono ou fibras de vidro.

[0048] As fibras do reforço fibroso têm por exemplo um diâmetro dentre 0,005 μιτι e 100 μιτι, preferivelmente entre 1 μιτι e 50 μιτι, mais preferivelmente entre 5 μιτι e 30 μιτι e vantajosamente entre 10 μιτι e 25 μιτι.

[0049] Preferivelmente, as fibras do reforço fibroso da presente invenção são selecionadas de fibras contínuas para a forma unidimensional, ou de fibras longas ou contínuas para as formas bidimensional ou tridimensional do reforço fibroso.

[0050] Como apresentado na figura 1, uma primeira etapa opcional de fabricar 110 pelo menos duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico (met)acrílico pode compreender as seguintes subetapas:

- impregnação 111 de um reforço fibroso com uma composição (met)acrílica líquida,

- polimerização 112 da composição (met)acrílica líquida, impregnando o dito reforço fibroso.

[0051] Uma das vantagens da presente invenção é que as partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico pode ser fabricada em uma temperatura de menos do que 150°C, preferivelmente menos do que 140°C, ainda mais preferivelmente menos do que 125°C, vantajosamente menos do que 120°C, mais vantajosamente menos do que 110°C e ainda mais vantajosamente menos do que 100°C. Por exemplo, a etapa de impregnar o reforço fibroso com a composição (met)acrílica líquida é realizada em uma temperatura de menos do que 150°C, preferivelmente menos do que 120°C, ainda mais preferivelmente menos do que 100°C ou menos do que 80°C. De fato, a composição (met)acrílica líquida usada para a fabricação das partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico é líquida em uma temperatura bem abaixo dos pontos de fusão convencionais de termoplásticos convencionais. Assim, isto torna possível produzir partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico que sejam de dimensões muito grandes sem ter que implementar processos em que as ditas partes são aquecidas até altas temperaturas. Assim, deve ser entendido que os processos que podem ser usados para a fabricação destas partes não requerem uma etapa de aquecimento em uma alta temperatura como teria

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 27/50

17/28 sido o caso com um termoplástico convencional.

[0052] A etapa 110 de fabricar uma parte 10 feita de compósito polimérico termoplástico também pode compreender uma subetapa 113 de deposição de uma camada 13 de polímero termoplástico (met)acrílico. Esta deposição pode preferivelmente estar em uma zona de interface de montagem pretendida para formar a futura interface soldada. Alternativamente, a deposição é feita sobre a parte 10 feita de compósito polimérico termoplástico inteira.

[0053] Com respeito à etapa 110 de fabricar partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico, processos diferentes podem ser usados para fabricar estas partes. Menção pode ser feita de infusão de resina auxiliada por vácuo (VARI), pultrusão, moldagem por infusão a vácuo, moldagem por infusão pressurizada, moldagem em autoclave, moldagem por transferência de resina (RTM) e variantes dos mesmos tais como (HP-RTM, C-RTM, l-RTM), moldagem por reação-injeção (RIM), moldagem por reação-injeção reforçada (R-RIM) e variantes das mesmas, moldagem com pressão, moldagem com compressão, moldagem com compressão de líquido (LCM) ou moldagem de chapa (SMC) ou moldagem a granel (BMC).

[0054] Um primeiro processo de fabricação preferido para fabricar partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico é um processo de acordo com o qual a composição (met)acrílica líquida é transferida sobre o reforço fibroso pela impregnação do reforço fibroso em um molde. Os processos que requerem um molde são listados acima e incluem a palavra moldagem.

[0055] Um segundo processo de fabricação preferido para fabricar partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico são processos de acordo com os quais a composição líquida é usada no processo de pultrusão. As fibras são guiadas através de um lote de resina compreendendo a composição de acordo com a invenção. As fibras na forma de reforço fibroso estão, por exemplo, na forma de uma mecha unidirecional ou uma esteira de filamento contínuo. Depois da impregnação no lote de resina, as fibras úmidas são puxadas através de uma matriz aquecida, onda polimerização ocorre.

[0056] Um terceiro processo de fabricação preferido é a infusão de resina auxiliada

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 28/50

18/28 por vácuo (VARI).

[0057] O processo para fabricar partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico, mas também partes ou produtos mecânicos ou estruturados pode compreender adicionalmente a etapa de pós-formação. A pós-formação envolve curvar e também modificar o formato da parte compósita. O processo para fabricar partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico pode compreender adicionalmente uma etapa de rolagem.

[0058] As partes termoplásticas obtidas pelos processos de acordo com a invenção podem ser pós-formadas depois da polimerização da composição líquida da invenção. Formação esta que envolve curvar e também modificar o formato da parte compósita.

[0059] Com respeito à composição (met)acrílica líquida, a mesma pode compreender um monômero (met)acrílico, um polímero (met)acrílico precursor e um iniciador de radical como descrito na WO2013/056845 e WO2014/013028.

[0060] Além disso, durante a impregnação, enquanto se prepara o compósito polimérico, a viscosidade da composição (met)acrílica líquida ou xarope de impregnação deve ser regulada e adaptada de modo a não ficar muito fluida ou muito viscosa, de modo a impregnar corretamente cada fibra do reforço fibroso. Quando a umidificação é parcial, porque o xarope é muito fluido ou muito viscoso, zonas “nuas”, isto é, zonas não impregnadas, e zonas em que gotas de polímero se formam sobre as fibras, que são a causa da formação de bolha, respectivamente, aparecem. Estas zonas “nuas” e estas bolhas dão origem ao aparecimento de defeitos na parte feita de compósito polimérico ou no objeto final feito de compósito polimérico, que são a causa, inter alia, de uma perda de resistência mecânica da parte feita de compósito polimérico ou do objeto final feito de compósito polimérico. Além disso, no caso de uso sem impregnação, é desejável ter uma composição líquida que polimerize rapidamente com boa conversão, de modo a aumentar a produtividade.

[0061] Assim, a dita composição (met)acrílica líquida preferivelmente tem uma viscosidade dinâmica dentre 10 mPa*s e 10 .000 mPa*s a 25°C. A viscosidade dinâmica da composição líquida ou do xarope (met)acrílico está em uma faixa de 10

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 29/50

19/28 mPa*s a 1.0000 mPa*s, preferivelmente de 20 mPa*s a 7.000 mPa*s e vantajosamente de 20 mPa*s a 5.000 mPa*s. A viscosidade da composição (met)acrílica líquida, ou xarope (met)acrílico líquido, pode ser facilmente medida com um reômetro ou viscosímetro. A viscosidade dinâmica é medida a 25°C. Se o xarope (met)acrílico líquido exibe comportamento newtoniano, significando sem afinamento por cisalhamento, a viscosidade dinâmica é independente do cisalhamento em um reômetro ou a velocidade do fuso em um viscosímetro. Se a composição líquida exibe comportamento não newtoniano, isto é, com afinamento por cisalhamento, a viscosidade dinâmica é medida em uma taxa de cisalhamento de 1 s’¹ a 25°C.

[0062] A composição (met)acrílica líquida compreende pelo menos um monômero (met)acrílico ou uma mistura de monômeros (met)acrílicos, um polímero (met)acrílico precursor.

[0063] O monômero (met)acrílico ou a mistura de monômeros (met)acrílicos na composição (met)acrílica líquida ou no xarope (met)acrílico líquido estão presentes em uma quantidade de pelo menos 40% em peso, preferivelmente de pelo menos 45% em peso, mais preferivelmente de pelo menos 50% em peso, vantajosamente de pelo menos 60% em peso e mais vantajosamente de pelo menos 65% em peso na composição (met)acrílica líquida.

[0064] O polímero (met)acrílico precursor na composição (met)acrílica líquida ou no xarope (met)acrílico líquido está presente em uma quantidade de pelo menos 10% em peso, preferivelmente de pelo menos 15% em peso, vantajosamente de pelo menos 18% em peso e mais vantajosamente de pelo menos 20% em peso na composição (met)acrílica líquida.

[0065] O polímero (met)acrílico precursor na composição (met)acrílica líquida ou no xarope (met)acrílico líquido está presente em uma quantidade de no máximo 60% em peso, preferivelmente de no máximo 50% em peso, vantajosamente de no máximo 40% em peso e mais vantajosamente de no máximo 35% em peso na composição (met)acrílica líquida.

[0066] A composição (met)acrílica líquida ou o xarope, os compostos de xarope são incorporados nas seguintes porcentagens em peso:

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 30/50

20/28 o monômero (met)acrílico na composição líquida ou no xarope (met)acrílico estão presentes em proporções dentre 40% e 90% em peso e preferivelmente entre 45% e 85% em peso da composição consistindo do monômero (met)acrílico e o polímero (met)acrílico, o polímero (met)acrílico na composição líquida ou no xarope (met)acrílico estão presentes em proporções dentre 10% e 60% em peso e vantajosamente dentre 15% e 55% em peso da composição consistindo do(s) monômero(s) (met)acrílico(s) e do polímero (met)acrílico; preferivelmente, o polímero (met)acrílico na composição líquida está presente em proporções dentre 18% e 30%, mais preferivelmente entre 20% e 25% em peso da composição consistindo do monômero (met)acrílico e do polímero (met)acrílico.

[0067] O monômero (met)acrílico, o monômero é selecionado de ácido acrílico, ácido metacrílico, monômeros alquilacrílicos, monômeros alquilmetacrílicos, monômeros hidroxialquilacrílicos e monômeros hidroxialquilmetacrílicos, e misturas dos mesmos.

[0068] Preferivelmente, o monômero (met)acrílico é selecionado de ácido acrílico, ácido metacrílico, monômeros hidroxialquilacrílicos, monômeros hidroxialquilmetacrílicos, monômeros alquilacrílicos, monômeros alquilmetacrílicos e misturas dos mesmos, o grupo alquila contendo 1 a 22 carbonos lineares, ramificados ou cíclicos; o grupo alquila preferivelmente contendo de 1 a 12 carbonos lineares, ramificados ou cíclicos.

[0069] Vantajosamente, o monômero (met)acrílico é selecionado de metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de metila, acrilato de etila, ácido metacrílico, ácido acrílico, acrilato de n-butila, acrilato de isobutila, metacrilato de n-butila, metacrilato de isobutila, acrilato de ciclohexila, metacrilato de ciclohexila, acrilato de isobornila, metacrilato de isobornila, acrilato de hidroxietila e metacrilato de hidroxietila, e misturas dos mesmos.

[0070] De acordo com uma modalidade preferida, pelo menos 50% em peso e preferivelmente pelo menos 60% em peso do monômero (met)acrílico é metacrilato

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 31/50

21/28 de metila.

[0071] De acordo com uma primeira modalidade mais preferida, pelo menos 50% em peso, preferivelmente pelo menos 60% em peso, mais preferivelmente pelo menos 70% em peso, vantajosamente pelo menos 80% em peso e ainda mais vantajosamente 90% em peso do monômero é uma mistura de metacrilato de metila com opcionalmente pelo menos um outro monômero.

[0072] Com respeito ao polímero (met)acrílico precursor, menção pode ser feita de metacrilatos de polialquila ou acrilatos de polialquila. De acordo com uma modalidade preferida, o polímero (met)acrílico é poli(metacrilato de metila) (PMMA).

[0073] De acordo com uma modalidade, o homo- ou copolímero de metacrilato de metila (MMA) compreende pelo menos 70%, preferivelmente pelo menos 80%, vantajosamente pelo menos 90% e mais vantajosamente pelo menos 95% em peso de metacrilato de metila.

[0074] De acordo com uma outra modalidade, o PMMA é uma mistura de pelo menos um homopolímero e pelo menos um copolímero de MMA, ou uma mistura de pelo menos dois homopolímeros ou dois copolímeros de MMA com um peso molecular médio diferente ou uma mistura de pelo menos dois copolímeros de MMA tendo uma composição diferente de monômeros.

[0075] O copolímero de metacrilato de metila (MMA) compreende de 70% a 99,7% em peso de metacrilato de metila e de 0,3% a 30% em peso de pelo menos um monômero contendo pelo menos uma insaturação etilênica que pode copolimerizar com metacrilato de metila.

[0076] Estes monômeros são bem conhecidos e menção pode particularmente ser feita de ácidos acrílico e metacrílico e (met)acrilatos de alquila em que o grupo alquila contém de 1 a 12 átomos de carbono. Por via de exemplos, menção pode ser feita de metacrilato de metila e (met)acrilato de etila, butila ou 2-etilhexila. Preferivelmente, o comonômero é um acrilato de alquila em que o grupo alquila contém de 1 a 4 átomos de carbono.

[0077] De acordo com uma primeira modalidade preferida, o copolímero de metacrilato de metila (MMA) compreende de 80% a 99,7%, vantajosamente de 90% a

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 32/50

22/28

99,7% e mais vantajosamente de 90% a 99,5% em peso de metacrilato de metila e de 0,3% a 20%, vantajosamente de 0,3% a 10% e mais vantajosamente de 0,5% a 10% em peso de pelo menos um monômero, contendo pelo menos uma insaturação etilênica, que pode copolimerizar com o metacrilato de metila. Preferivelmente, o comonômero é escolhido de metacrilato de metila e acrilato de etila e misturas dos mesmos.

[0078] O peso molecular médio ponderado (Mw) do polímero (met)acrílico precursor deve ser alto, significando mais do que 50 .000 g/mol, preferivelmente mais do que 100 .000 g/mol. O peso molecular médio ponderado pode ser medido pela cromatografia de exclusão de tamanho.

[0079] O polímero (met)acrílico precursor é totalmente solúvel no monômero (met)acrílico ou na mistura de monômeros (met)acrílicos. Isso permite que a viscosidade do monômero (met)acrílico ou da mistura de monômeros (met)acrílicos seja aumentada. A composição ou solução líquidas obtidas são geralmente aludidas como “xarope” ou “pré-polímero”. O valor da viscosidade dinâmica do xarope (met)acrílico líquida está entre 10 mPa.s e 10.000 mPa.s. A viscosidade do xarope pode ser facilmente medida com um reômetro ou um viscosímetro. A viscosidade dinâmica é medida a 25°C. Vantajosamente, o xarope (met)acrílico líquido não contém nenhum solvente adicional intencionadamente adicionado.

[0080] Com respeito ao iniciador de radical, menção pode ser feita de preferivelmente iniciadores de polimerização de radical solúveis em água ou lipossolúveis ou iniciadores de polimerização de radical parcialmente lipossolúveis.

[0081] Os iniciadores de polimerização de radical solúveis em água são, em particular, persulfatos de sódio, potássio ou amônio, usados sozinhos ou na presença de agentes redutores tais como metabissulfitos ou hidrossulfitos de sódio, tiossulfato de sódio, formaldeído-sulfoxilato de sódio, uma mistura de sal dissódico do ácido 2hidróxi-2-sulfinoacético, sulfito de sódio e sal dissódico do ácido 2-hidróxi-2sulfoacético, ou ainda uma mistura de sal dissódico do ácido hidroxissulfinoacético e sal dissódico do ácido hidroxissulfoacético.

[0082] Os iniciadores de polimerização de radical lipossolúveis ou parcialmente

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 33/50

23/28 lipossolúveis são, em particular, peróxidos ou hidroperóxidos e derivados de azobisisobutironitrila. Os peróxidos ou hidroperóxidos são usados em combinação com os agentes redutores descritos acima de modo a abaixar a sua temperatura de ativação.

[0083] A porcentagem em peso de iniciador em relação ao peso total de mistura de monômeros está preferivelmente entre 0,05% em peso e 3% em peso, preferivelmente entre 0,1% em peso e 2% em peso.

[0084] A etapa de dispor 120 as duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico adjacentemente ou com sobreposição em uma zona de interface de montagem 11 é ilustrada nas figuras 2. Assim, a figura 2A apresenta duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico localizadas adjacentemente e separadas por uma zona de interface de montagem 11. As extremidades das partes feitas de compósito polimérico termoplástico estão localizadas adjacentemente de modo a formar a zona de interface de montagem 11. Como apresentado na figura 2B, as extremidades podem ser formadas por uma seção transversal das partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico de modo a formar uma interface soldada transversal 12.

[0085] Como apresentado nas figuras 2C a 2E, as partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico também podem estar localizadas de modo a estar com sobreposição e, portanto, criar uma zona de cobertura correspondente à futura interface soldada 12 como representada nestas figuras.

[0086] Além disso, as partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico podem compreender uma camada 13 de polímero termoplástico (met)acrílico. Como mencionado anteriormente, esta camada 13 pode preferivelmente estar localizada em uma zona de interface de montagem pretendida para formar a futura interface soldada 12 (figura 2D). Alternativamente, a deposição da camada 13 é feita sobre a parte 10 inteira feita de compósito polimérico termoplástico, como apresentado na figura 2E. A dita deposição torna possível em particular obter uma camada 13 de polímero termoplástico (met)acrílico com pelo menos 0,5 mm de espessura na superfície intencionada a ser soldada.

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 34/50

24/28 [0087] Em particular, a interface soldada ou com soldagem 12 tem uma espessura de mais de ou igual a 1 mm, preferivelmente maior do que ou igual a 2 mm. A espessura da interface soldada 12 pode ser medida pelos métodos convencionais, por exemplo a partir de uma seção vertical da dita interface soldada 12.

[0088] As Figuras 2A a 2E representam meramente uma vista em corte da interface soldada 12, mas a última preferivelmente estende-se sobre um grande comprimento das partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico. Assim, a interface soldada 12 pode ter um comprimento de mais de 1 metro, preferivelmente maior do que 5 metros e ainda mais preferivelmente maior do que 10 metros. Além disso, o processo de acordo com a invenção é particularmente bem adaptado para partes grandes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico. Assim, preferivelmente, pelo menos uma das duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico compreende uma dimensão de mais de 1 metro, preferivelmente maior do que 2 metros.

[0089] A etapa de aquecimento 130 torna possível fundir a matriz polimérica termoplástica (met)acrílica na dita zona de interface de montagem 11, de modo a formar um objeto 1 feito de compósito polimérico termoplástico compreendendo uma interface soldada 12. A matriz polimérica termoplástica (met)acrílica pode ser fundida por uma técnica selecionada de: soldagem ultrassônica, soldagem por indução, soldagem com fio de resistência, soldagem por agitação com atrito, soldagem a laser, aquecimento pela radiação infravermelha ou ultravioleta. Preferivelmente, a matriz polimérica termoplástica (met)acrílica é fundida pela soldagem com fio de resistência. [0090] A soldagem de acordo com a invenção pode ser realizada com ou sem prover material enchedor de polímero termoplástico (met)acrílico. De fato, durante o aquecimento, o material de polímero termoplástico (met)acrílico pode ser suprido por exemplo na forma de um bastão feito de polímero termoplástico (met)acrílico. Isto é vantajoso quando um espaço oco ou um vazio é formado durante a etapa 120 de dispor as duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico. O suprimento de material enchedor termoplástico através do bastão feito de polímero termoplástico (met)acrílico torna possível encher quaisquer ocos ou espaços.

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 35/50

25/28 [0091] Preferivelmente, durante a etapa de aquecimento 230, a temperatura na interface de montagem 11 está entre 160°C e 300°C. Esta temperatura pode ser medida convencionalmente pelo termômetro infravermelho.

[0092] As Figuras 3A e 3B representam duas ilustrações simplificadas na vista de topo de uma seção longitudinal de duas partes 20 de uma janela montada de acordo com o processo de acordo com a invenção. Na figura 3A, as duas partes 20 de uma janela feita de compósito polimérico termoplástico são separadas por uma placa quente 24. Quando o ponto de fusão é atingido, a placa quente 24 é removida e as duas partes 20 de uma janela feita de compósito polimérico termoplástico são levadas em contato (conforme a figura 3B) uma com a outra de modo a formar a janela 2 feita de compósito polimérico termoplástico compreendendo uma interface soldada 22.

[0093] A etapa opcional 140 de aplicar pressão compreende a geração de pressão na interface de montagem 11. Esta pressão, produzida depois da etapa de aquecimento 130, torna possível reforçar a interface soldada entre as pelo menos duas partes 10 feitas de compósito polimérico de modo a formar um objeto feito de compósito polimérico termoplástico compreendendo uma interface soldada 12. As duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico também podem ser solidamente acopladas juntas na posição ou forma desejadas e mantidas até que a matriz polimérica termoplástica tenha esfriado, formando deste modo uma interface soldada firme 12. A pressão por exemplo pode ser produzida aplicando-se um vácuo de ar parcial na zona para a montagem 11 das pelo menos duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico. A pressão também pode ser produzida aplicandose uma força substancialmente perpendicular à zona de interface de montagem 11, por exemplo através da deposição de um padrão sobre as pelo menos duas partes feitas de compósito polimérico termoplástico.

[0094] A etapa de esfriamento opcional 150 torna possível melhorar as propriedades mecânicas da interface soldada 12. Esta etapa de esfriamento 150 pode ser realizada na temperatura ambiente (por exemplo entre 15°C e 25°C) ou ainda em uma temperatura abaixo da Tg do polímero termoplástico (met)acrílico.

[0095] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção se refere a um

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 36/50

26/28 objeto feito de compósito polimérico termoplástico fabricado de pelo menos duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico. Como mencionado acima, o compósito polimérico termoplástico compreende um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica (met)acrílica e as pelo menos duas partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico são conectados por uma interface soldada 12. Objetos feitos de compósito polimérico termoplástico de acordo com a invenção podem ser usados em numerosos campos e preferivelmente nos campos da construção, aeronáutica, náutica, automotivo e lazer. Assim, o objeto feito de compósito polimérico termoplástico de acordo com a invenção pode preferivelmente ser selecionado de um revestimento consistindo de uma pluralidade de painéis, um corrimão, uma janela, uma fuselagem de aeronave, reforços para construção, um membro transversal (especialmente para um veículo), uma carroceria em peça bruta para um veículo, uma nacele, uma palheta, uma barbatana, um spoiler ou um flape, uma lâmina de turbina marinha, um casco, uma ponte, um tabique para barcos, e acabamentos (capôs) para carros.

[0096] No resto da descrição, três outros exemplos de objetos são dados.

[0097] As Figuras 4A e 4B representam os objetos 3, 4 feitos de compósito polimérico termoplástico de acordo com a invenção. A Figura 4A representa um membro transversal 3 do tipo reforço de para-choque para um veículo motor, feito de compósito polimérico termoplástico de acordo com a invenção compreendendo as interfaces de soldagem 32. Estas partes 30 feitas de compósito polimérico termoplástico formam elementos estruturais para um veículo e são conectados por uma pluralidade de interfaces de soldagem 32. A invenção não é limitada a estas partes particulares 30 mas também seriam implementadas na fabricação de outras partes constituindo por exemplo a carroceria do veículo tal como as laterais, os pisos, os paralamas, as portas, o membro transversal 40 conectando as caudas traseiras como representadas na figura 4B.

[0098] A Figura 5 representa uma porção de fuselagem de aeronave 5 compreendendo diversas partes da fuselagem 50 feitas de compósito polimérico termoplástico, algumas das quais compreendem uma camada 53 de polímero

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 37/50

27/28 termoplástico (met)acrílico.

[0099] Além disso, preferivelmente, o objeto 1, 2, 3, 4, 5 feitos de compósito polimérico termoplástico de acordo com a invenção não compreende mais do que 50% em peso, mais preferivelmente não mais do que 40% em peso, mais preferivelmente não mais do que 30% em peso, vantajosamente não mais do que 20% em peso, mais vantajosamente não mais do que 15% em peso e ainda mais vantajosamente não mais do que 10% em peso de polímeros termoendurecíveis tais como resinas epóxi ou de poliéster ou poliuretano. Contudo, até agora, polímeros termoendurecíveis foram geralmente usados na fabricação de objetos 1 feitos de compósito polimérico. Igualmente, preferivelmente, o objeto 1 feito de compósito polimérico termoplástico de acordo com a invenção não compreende mais do que 10% em peso, mais preferivelmente não mais do que 9% em peso e ainda mais preferivelmente não mais do que 8% em peso, vantajosamente não mais do que 7% em peso, mais vantajosamente não mais do que 6% em peso e ainda mais vantajosamente não mais do que 5% em peso de adesivos, preferivelmente adesivos termoendurecíveis. De fato, a união adesiva das partes diferentes do objeto feitas de compósito polimérico é geralmente realizada com adesivo estrutural termoendurecível de resina tipo epóxi.

[0100] Preferivelmente, o compósito polimérico termoplástico de uma parte 10, 20, 30, 40, 50 de acordo com a invenção é pelo menos parcialmente coberto com uma camada de polímero termoplástico (met)acrílico de pelo menos 0,5 mm, preferivelmente pelo menos 1 mm, mais preferivelmente pelo menos 2 mm, de espessura, por exemplo sobre uma superfície intencionada a ser soldada. O compósito polimérico é mais particularmente coberto com esta camada de polímero termoplástico (met)acrílico em uma zona de interface de montagem pretendida para formar a futura interface soldada 12. Isto torna possível em particular evitar o aparecimento de zonas com uma concentração mais baixa de polímero termoplástico. Alternativamente, a parte 10, 20, 30, 40, 50 feita de compósito polimérico termoplástico pode ter pelo menos uma face coberta com a camada de polímero termoplástico (met)acrílico.

[0101] De modo particularmente vantajoso, os objetos 1, 2, 3, 4, 5 feitos de

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 38/50

28/28 compósito polimérico de acordo com a invenção compreendem uma interface soldada 12, 22, 32, 42 tendo um comprimento de mais de 1 metro, preferivelmente maior do que 5 metros.

[0102] No contexto da invenção, o uso de partes 10 feitas de compósito polimérico termoplástico compreendendo um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica (met)acrílica torna possível reduzir significantemente a quantidade de polímero termoendurecível usado nos objetos 1, 2, 3, 4, 5 feitos de compósito polimérico e abre possibilidades que não podem ser previstas com termoendurecíveis, tais como reciclagem de uma maioria dos objetos 1, 2, 3, 4, 5 feitos de compósito polimérico termoplástico, e também montagem ou reparos mais fáceis.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo (100) para fabricar um objeto (1) feito de composite polimérico termoplástico a partir de pelo menos duas partes (10) feitas de composite polimérico termoplástico, o dito composite polimérico termoplástico compreendendo um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica, o dito processo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

- dispor (120) as duas partes (10) feitas de composite polimérico termoplástico adjacentemente ou com sobreposição em uma zona de interface de montagem (11), e

- aquecer (130) para fundir a matriz polimérica termoplástica na dita zona de interface de montagem (11), de modo a formar um objeto (1) feito de composite polimérico termoplástico compreendendo uma interface soldada (12).
2. Processo de fabricação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pelo menos duas partes feitas de composite polimérico termoplástico são partes feitas de composite polimérico termoplástico (met)acrílico.
3. Processo de fabricação de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que o mesmo compreende uma etapa anterior de fabricar (110) pelo menos duas partes (10) feitas de composite polimérico termoplástico (met)acrílico, compreendendo um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica (met)acrílica.
4. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 3, caracterizado pelo fato de que o reforço fibroso compreende fibras selecionadas de fibras de carbono ou fibras de vidro ou fibras de basalto ou fibras com base em polímero ou fibras vegetais, sozinhas ou em uma mistura.
5. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o reforço fibroso está fundamentado nas fibras tendo uma razão de aspecto de pelo menos 1.000.
6. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o mesmo também compreende, depois da etapa de aquecimento (130), uma etapa de aplicar (140) pressão na interface de modo a

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 40/50

2/5 soldar as pelo menos duas partes (10) feitas de compósito polimérico termoplástico juntas.
7. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico (met)acrílico é escolhido de poli(metacrilato de metila) (PMMA) ou copolímeros de metacrilato de metila (MMA) ou misturas dos mesmos.
8. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico (met)acrílico tem uma temperatura de transição vítrea (Tg) dentre 50°C e 160°C.
9. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, caracterizado pelo fato de que a matriz polimérica termoplástica (met)acrílica também compreende um ou mais aditivos ou enchedores.
10. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de fabricar (110) pelo menos duas partes (10) feitas de compósito polimérico termoplástico (met)acrílico compreende as seguintes subetapas:

- impregnação (111) de um reforço fibroso com uma composição (met)acrílica líquida,

- polimerização (112) da composição (met)acrílica líquida.
11. Processo de fabricação de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a composição (met)acrílica líquida compreende um monômero (met)acrílico, um polímero (met)acrílico precursor e um iniciadorde radical.
12. Processo de fabricação de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a composição (met)acrílica líquida compreende um monômero (met)acrílico ou uma mistura de monômeros (met)acrílicos, um polímero (met)acrílico precursor.
13. Processo de fabricação de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o monômero (met)acrílico ou a mistura de monômeros (met)acrílicos na composição (met)acrílica líquida ou o xarope (met)acrílico líquido estão presentes em uma quantidade de pelo menos 40% em peso, preferivelmente

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 41/50

3/5 de pelo menos 45% em peso, mais preferivelmente de pelo menos 50% em peso, vantajosamente de pelo menos 60% em peso e mais vantajosamente de pelo menos 65% em peso na composição (met)acrílica líquida.
14. Processo de fabricação de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o polímero (met)acrílico precursor na composição (met)acrílica líquida ou o xarope (met)acrílico líquido está presente em uma quantidade de pelo menos 10% em peso, preferivelmente de pelo menos 15% em peso, vantajosamente de pelo menos 18% em peso e mais vantajosamente de pelo menos 20% em peso na composição (met)acrílica líquida.
15. Processo de fabricação de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o polímero (met)acrílico precursor na composição (met)acrílica líquida ou o xarope (met)acrílico líquido está presente em uma quantidade de no máximo 60% em peso, preferivelmente de no máximo 50% em peso, vantajosamente de no máximo 40% em peso e mais vantajosamente de no máximo 35% em peso na composição (met)acrílica líquida.
16. Processo de fabricação de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que na composição (met)acrílica líquida os compostos são incorporados nas seguintes porcentagens em peso:

• o monômero (met)acrílico na composição líquida ou no xarope (met)acrílico estão presentes nas proporções dentre 40% e 90% em peso e preferivelmente entre 45% e 85% em peso da composição consistindo do monômero (met)acrílico e do polímero (met)acrílico, o polímero (met)acrílico na composição líquida ou no xarope (met)acrílico estão presentes nas proporções dentre 10% e 60% em peso e vantajosamente dentre 15% e 55% em peso da composição consistindo do(s) monômero(s) (met)acrílico(s) e do polímero (met)acrílico; preferivelmente, o polímero (met)acrílico na composição líquida está presente nas proporções dentre 18% e 30%, mais preferivelmente entre 20% e 25% em peso da composição consistindo do monômero (met)acrílico e do polímero (met)acrílico.
17. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 42/50

4/5 reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que as partes (10) feitas de compósito polimérico termoplástico são fabricadas em uma temperatura de menos do que 150°C, preferivelmente menor do que 100°C.
18. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que as partes (10) feitas de compósito polimérico termoplástico são fabricadas pela moldagem por injeção de baixa pressão, moldagem por infusão ou moldando-se tiras pré-impregnadas com compósito polimérico termoplástico (met)acrílico.
19. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das duas partes (10) feitas de compósito polimérico termoplástico compreende uma camada (13) de polímero termoplástico (met)acrílico com pelo menos 0,5 mm de espessura na superfície intencionada a ser soldada.
20. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que durante a etapa de aquecimento, a temperatura na interface soldada (11) está entre 160°C e 300°C.
21. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que a matriz polimérica termoplástica é fundida (130) por uma técnica selecionada de: soldagem ultrassônica, soldagem por indução, soldagem com fio de resistência, soldagem por agitação com atrito, soldagem a laser, aquecimento pela radiação infravermelha ou ultravioleta, e preferivelmente pela soldagem com fio de resistência.
22. Processo de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das duas partes (10) feitas de compósito polimérico termoplástico compreende pelo menos um filamento resistivo localizado na interface de montagem (11).
23. Objeto (1) feito de compósito polimérico fabricado a partir de pelo menos duas partes (10) feitas de compósito polimérico termoplástico, caracterizado pelo fato de que o dito compósito polimérico termoplástico compreende um reforço fibroso e uma matriz polimérica termoplástica, preferivelmente (met)acrílica, e em que

Petição 870190090006, de 11/09/2019, pág. 43/50

5/5 as pelo menos duas partes (10) feitas de compósito polimérico termoplástico são conectadas por uma interface soldada (12).
24. Objeto feito de compósito polimérico de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o mesmo não compreende mais do que 50%, preferivelmente não mais do que 30%, em peso de polímero termoendurecível.
25. Objeto feito de compósito polimérico de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o mesmo não compreende mais do que 15%, preferivelmente não mais do que 10%, em peso de polímero termoendurecível.
26. Objeto feito de compósito polimérico de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 ou 24 ou 25, caracterizado pelo fato de que o mesmo não compreende mais do que 10%, preferivelmente não mais do que 8%, em peso de adesivo, preferivelmente de adesivo termoendurecível.
27. Objeto feito de compósito polimérico de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 ou 24 ou 25, caracterizado pelo fato de que o mesmo não compreende mais do que 6%, preferivelmente não mais do que 5%, em peso de adesivo termoendurecível.
28. Objeto feito de compósito polimérico de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 27, caracterizado pelo fato de que o polímero termoplástico (met)acrílico é escolhido de poli(metacrilato de metila) (PMMA) ou copolímeros de metacrilato de metila (MMA) ou misturas dos mesmos.
29. Objeto feito de compósito polimérico de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 28, caracterizado pelo fato de que o mesmo é selecionado de: um revestimento consistindo de uma pluralidade de painéis, um corrimão, uma janela, uma fuselagem de aeronave, reforços para construção, um membro transversal, especialmente para um veículo, uma carroceria em peça bruta de um veículo, uma nacele, uma palheta, uma barbatana, um spoiler ou um flape, uma lâmina de turbina marinha, um casco, uma ponte, um tabique para barcos, e acabamentos (capôs) para carros.