BR112020009789A2 - dispositivo para impregnar fibras individuais e método para produção de componentes a partir de fibras individuais impregnadas - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a um dispositivo para impregnar fibras individuais (5), linhas individuais ou mechas individuais com um material da matriz, compreendendo um material poroso (3) embebido no material da matriz e uma instalação de medição para medir o material da matriz no material poroso (3), em que uma instalação por meio da qual a fibra individual (5) a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada podem ser pressionadas contra uma face terminal (7) do material poroso (3) é compreendida ou em que o material poroso (3) é recebido em uma luva (21) e a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual podem ser guiadas através do material poroso (3) na luva (21). A invenção também se refere a um método para produzir um componente a partir de fibras individuais impregnadas, linhas individuais ou mechas individuais.
Description
[001] A invenção refere-se a um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas (rovings) individuais com um material de matriz. A invenção também se refere a um método para a produção de componentes a partir de fibras individuais impregnadas, linhas individuais ou mechas individuais, em que as fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais são impregnadas no dispositivo.
[002] Os componentes que são produzidos a partir de fibras individuais impregnadas, linhas individuais ou mechas individuais são, por exemplo, corpos ocos enrolados a partir de plásticos compósitos de fibra. Tais corpos ocos enrolados são, por exemplo, mastros para instalações de energia eólica ou para navios à vela.
[003] Na produção de tais componentes, é possível, em cada caso, usar apenas uma fibra individual, uma linha individual ou uma mecha individual ou, alternativamente, impregnar em paralelo uma pluralidade de fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais em dispositivos separados e posteriormente moldados para formar o componente. Uma impregnação de fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais é particularmente vantajosa quando muitas fibras individuais emanando de diferentes direções são depositadas sobre uma matriz ou em uma ferramenta. Isto refere-se em particular a métodos de enrolamento contínuo e métodos de tecelagem. Em geral, as fibras individuais, as linhas individuais ou as mechas individuais aqui imediatamente após a imersão são depositadas em uma matriz para o componente ou enrolada sobre um mandril de enrolamento para que o componente seja produzido.
[004] Um dispositivo para impregnar uma linha individual é conhecido do documento FR-A 2 703 036. Aqui, o material da matriz é diretamente regado sobre a linha individual por meio de uma instalação de medição.
[005] Um outro dispositivo para impregnar uma linha é descrito no documento EP-A 0 358 905. A linha aqui é guiada através de um corpo poroso ao qual um meio a ser aplicado à linha é alimentado por meio de uma linha pressurizada. A quantidade alimentada neste documento corresponde à quantidade de meio aplicado à linha.
[006] Um dispositivo pelo qual uma mistura é aplicada a fibras plásticas é descrito no documento US-B 6.884.469. As fibras aqui são impregnadas com a ajuda de um rolo sobre o qual as fibras são guiadas e sobre as quais a mistura é aplicada. Um dispositivo semelhante para revestimento de fibras por meio de um rolo no qual o material da matriz é aplicado também é descrito nos documentos US 5,049,407 ou US 5,352,392.
[007] Outros dispositivos para impregnar uma linha são também conhecidos dos documentos US 5,330,338, US 5,499,911, US 4,088,468, US 3,924,028 ou WO-A 81/02008. Além disso, o documento DE-A 41 34 070 descreve um dispositivo através do qual um fio é processado de modo a ser capaz de deslizar no sentido em que o lubrificante é alimentado através de uma fibra que é enrolada em torno do linha.
[008] No entanto, foi demonstrado que os métodos conhecidos do estado da técnica não permitem a impregnação de fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais sem gotejamento, especialmente quando a unidade de impregnação deve operar de maneira não pressurizada e em todas as direções espaciais.
[009] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais que molhem as fibras individuais independentemente da direção espacial e de maneira substancialmente não pressurizada com uma quantidade adequada de material da matriz e operando aqui sem gotejamento.
[0010] É um outro objetivo da invenção fornecer um método para produzir um componente a partir de fibras individuais impregnadas, linhas individuais ou mechas individuais.
[0011] O objeto é alcançado por um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais com um material da matriz, compreendendo um material poroso que é embebido com o material da matriz e uma instalação de medição para medir o material da matriz no material poroso, em que uma instalação pela qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada podem ser pressionadas contra uma face terminal que compreende o material poroso, ou em que o material poroso é recebido em uma luva e a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual podem ser guiadas através do material poroso na luva, sendo o material poroso uma espuma de célula aberta tendo um tamanho de célula com um diâmetro médio na faixa de 70 a 250 µm.
[0012] No contexto da presente invenção, qualquer estrutura que tenha um comprimento que seja um múltiplo do diâmetro é entendida como uma linha individual. Uma linha é geralmente construída a partir de uma pluralidade de fibras que são torcidas ou fiadas. No caso de uma mecha individual, uma multiplicidade de fibras, linhas ou filamentos são dispostos de modo a serem mutuamente paralelos.
[0013] Ao usar uma espuma de célula aberta com um tamanho de célula com um diâmetro médio na faixa de 70 a 250 µm como material poroso, é possível que o material da matriz seja medido de modo que este último seja dispensado apenas do material poroso enquanto uma fibra individual a ser impregnada, uma linha individual a ser impregnada ou uma mecha individual a ser impregnada está em contato com o material poroso, a distribuição do material da matriz a partir do material poroso termina assim que não há contato entre uma fibra individual a ser impregnada, uma linha individual a ser impregnada ou uma mecha individual a ser impregnada e o material poroso. Isto pode ser conseguido, por exemplo, usando um material poroso compressível que pode ser comprimido sob pressão e restaura sua forma inicial assim que a pressão que atua sobre o material poroso é interrompida. Nesse caso, o material poroso para impregnar a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual é comprimido na região em que a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são pressionadas contra o referido material poroso. O material da matriz por meio do qual a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual podem ser impregnadas é liberado pela compressão do material poroso. Para que o material da matriz possa sair do material poroso, é preferível que o material poroso saturado com o material da matriz esteja pelo menos naquela região da face terminal contra a qual a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são pressionadas. O volume é reduzido à medida que a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são pressionadas contra o material poroso e por meio da compressão associada, e o material da matriz sai do material poroso. Assim que não é aplicada mais pressão ao material poroso, o material poroso restaura sua forma original novamente e não sai mais nenhum material da matriz.
[0014] Alternativamente, o material da matriz também pode ser transferido por forças capilares a partir do material poroso para a fibra individual a ser impregnada, para a linha individual a ser impregnada ou para a mecha individual a ser impregnada, por meio de contato com a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada e o material da matriz é reabastecido por conta da distribuição do material da matriz em virtude das forças capilares dentro do material poroso.
Também neste caso, o material da matriz é dispensado a partir do material poroso somente quando o último está em contato com uma fibra individual a ser impregnada, uma linha individual a ser impregnada ou uma mecha individual a ser impregnada.
[0015] Na forma de realização em que a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são pressionadas contra uma face terminal do material poroso, o material poroso tem preferencialmente um comprimento muito maior do que o comprimento ou largura máxima da área da seção transversal. A face terminal contra a qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são pressionadas aqui é a área de seção transversal em uma extremidade do material poroso. A fim de permitir o transporte do material da matriz para a face terminal que está em contato com a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada, é ainda preferível que o material poroso permita um transporte de líquido ao longo do comprimento por meio de forças capilares. A área de seção transversal do material poroso aqui apresentado pode assumir qualquer forma arbitrária. É preferível que a área de seção transversal seja circular, retangular ou quadrada.
[0016] Na forma de realização em que a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são pressionadas contra o material poroso, é necessário uma instalação através da qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são pressionadas contra o material poroso a ser fornecido. Uma instalação adequada por meio da qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada podem ser pressionadas contra o material poroso compreende, por exemplo, pelo menos dois rolos tensores sobre os quais a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são guiadas.
[0017] Em alternativa ou adicionalmente aos rolos tensores, também é possível uma instalação através da qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada podem ser pressionadas contra o material poroso a ser fornecido, a referida instalação compreendendo uma face de rolamento sobre a qual a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são guiadas.
[0018] Um material sólido é de preferência fornecido para a face de rolamento, de modo que seja possível que o material poroso seja comprimido enquanto a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são pressionadas contra o referido material poroso. Os materiais adequados para a face do rolamento podem ser plásticos, metais, vidro ou cerâmica, por exemplo.
O material utilizado deve ser inerte apenas em relação ao material da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual e em relação ao material da matriz utilizado. O material para a face de rolamento deve ainda ser resistente à abrasão, para que não haja contaminação da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual por um material trançado da face de rolamento. É preferível que o material para a face de rolamento seja um metal ou vidro. Aço inoxidável ou alumínio são adequados como metais, por exemplo. Cerâmicas ou plásticos que são resistentes à abrasão também podem ser utilizados para a face de rolamento. No entanto, é preferível a utilização de uma face de rolamento de metal ou de vidro. “Resistente à abrasão”, aqui no contexto da presente invenção, são entendidos como materiais nos quais, na vazão de 1000 km da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual, menos de 0,1 mm é removido pelas fibras que o atravessam.
[0019] Para obter uma impregnação suficiente da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual, é preferível que a face terminal do material poroso contra o qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada, ou a mecha individual a ser impregnada são pressionadas para ter uma largura máxima e um comprimento máximo que correspondam a pelo menos o diâmetro da fibra individual a ser embebida, da linha individual a ser embebida ou da mecha individual a ser embebida. No caso de uma face terminal não circular, é preferível que a largura máxima da face terminal esteja no intervalo de 1,5 a 5 vezes o diâmetro da fibra individual a ser embebida, da linha individual a ser embebida, ou da mecha individual a ser embebida e que o comprimento máximo da face terminal esteja na faixa de 2 a 10 vezes o diâmetro da fibra individual a ser embebida, da linha individual a ser embebida ou da mecha individual a ser embebida. Nesse contexto, a extensão da face terminal do material poroso transversalmente à direção de deslocamento da fibra individual a ser embebida, da linha individual a ser embebida ou da mecha individual a ser embebida, é entendida como a "largura” e a extensão paralela à direção de deslocamento da fibra individual a ser embebida, da linha individual a ser embebida ou da mecha individual a ser embebida é entendida como o “comprimento”. No caso de uma face terminal circular, o diâmetro da face terminal está preferencialmente na faixa de 1,5 a 10 vezes o diâmetro da fibra individual a ser embebida, da linha individual a ser embebida ou da mecha individual a ser embebida.
[0020] Quando a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são pressionadas contra o material poroso por meio de uma face de rolamento, a área da face de rolamento é preferencialmente pelo menos o tamanho da face terminal do material poroso, de modo que toda a superfície a face terminal do material poroso suporta a face de rolamento no caso de contato entre a face de rolamento e a face terminal do material poroso.
[0021] Além de uma face de rolamento sólida na qual a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são guiadas e por meio da qual a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são pressionadas contra o material poroso, também é possível para a face de rolamento na qual a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são guiadas ser uma face terminal do segundo material poroso. O segundo material poroso em uma forma de realização é igualmente embebido com material da matriz. Nesse caso, é possível que um material diferente do primeiro material poroso seja usado para o segundo material poroso; no entanto, é preferível o uso do mesmo material para o primeiro e para o segundo material poroso. Também é possível que diferentes componentes sejam alimentados por meio do primeiro e por meio do segundo material poroso, por exemplo, um primeiro componente de um sistema bicomponente por meio do primeiro material poroso e um segundo componente do componente do sistema bicomponente por meio do segundo material poroso.
A mistura, neste caso, é realizada diretamente sobre a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada durante a produção.
[0022] No entanto, é preferível que o mesmo material da matriz seja alimentado por meio do primeiro material poroso e do segundo material poroso.
[0023] Um uso potencial adicional de um segundo material poroso está no uso do segundo material poroso para receber e evacuar o excesso de material da matriz que é liberado pela pressão do primeiro material poroso que atua contra o segundo material poroso. Por conta disso, o excesso de material da matriz que sai do primeiro material poroso pode ser removido de maneira direcionada. O material da matriz recebido pelo segundo material poroso pode então ser removido do segundo material poroso de maneira direcionada, espremendo, por exemplo.
[0024] Quando o material poroso é recebido em uma luva e a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são guiadas através da luva, aquela quantidade de material da matriz é preferencialmente medida no material poroso, de modo que o último é super-saturado e o material da matriz distribui o material da matriz para a fibra individual a ser impregnada, para a linha individual a ser impregnada ou para a mecha individual a ser impregnada sem qualquer pressurização.
[0025] Para facilitar a passagem da linha individual da fibra, da linha individual ou da mecha individual na luva, é vantajoso que a luva na qual o material poroso é recebido seja incorporada em duas partes e seja capaz de ser aberta para a passagem da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual, em que cada parte da luva contém material poroso. As duas partes da luva neste documento podem ser completamente separadas uma da outra e após a passagem da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual, serem conectadas uma à outra por meios de fixação adequados, ou uma dobradiça por meio da qual as duas partes estão conectadas, de modo que as duas partes da luva para a passagem da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual podem ser dobradas e abertas é alternativamente fornecido.
As duas partes são fechadas dobradas e fechadas após a passagem da linha da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual.
[0026] Todos os fechos para conectar as partes que são conhecidas por um técnico no assunto podem ser usados tanto no caso de duas partes separadas para a luva quanto na forma de realização que possui uma dobradiça. Fechos adequados dos meios de fixação são, por exemplo, fechos de encaixe, suportes, ganchos ou outros parafusos. É importante que a conexão para fechar as duas partes seja liberável, para poder passar uma nova fibra individual, uma nova linha individual ou uma nova mecha individual, por exemplo, no caso de quebra de linha ou após a produção de uma extremidade de fibra.
[0027] Qualquer material através do qual a transferência do material da matriz para a fibra individual, para a linha individual ou para a mecha individual é permitida e que pode ser moldada para formar uma espuma de célula aberta tendo um tamanho de célula com um diâmetro médio no intervalo de 70 a 250 µm é adequado como material poroso que é embebido com o material da matriz. Para evitar qualquer reação com o material da matriz, é ainda vantajoso que o material poroso seja inerte em relação ao material da matriz. O material poroso é particularmente preferencialmente uma espuma que é composta substancialmente apenas de teias celulares. "Composto substancialmente apenas de teias celulares" no contexto da presente invenção significa que mais de 90% da espuma, preferencialmente mais de 95% da espuma, e em particular mais de 98% da espuma tem exclusivamente teias celulares e não paredes celulares.
[0028] Materiais adequados a partir dos quais o material poroso pode ser produzido são todos os materiais que não reagem com o material da matriz. Eles podem ser plásticos, metais, vidro ou cerâmica, por exemplo. Os plásticos adequados são selecionados, em particular, a partir de poliolefinas, em particular resinas de polietileno ou polipropileno, poliuretano ou melamina, e metais adequados são metais sinterizados, por exemplo. Espumas de polímero de célula aberta a partir de resinas de poliuretano ou melamina são particularmente preferíveis como material poroso.
[0029] Em particular, quando o material da matriz deve sair do material poroso em virtude da pressão da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual, e não é necessário liberar mais material da matriz quando a pressão terminar, é vantajoso para uma espuma elástica de polímero de célula aberta que restaure sua forma original após o término da pressão.
[0030] Para poder impregnar continuamente também fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais muito longas, é necessário que seja fornecido material da matriz suficiente. No entanto, para que este último saia do material poroso somente quando estiver em contato com a fibra individual a ser impregnada, com a linha individual a ser impregnada ou com a mecha individual a ser impregnada, o material poroso não deve estar super- saturado com o material da matriz. A saturação é alcançada quando o material poroso não pode mais receber nenhum outro material da matriz sem que o material da matriz seja dispensado em um local arbitrário por meio da superfície.
Isso requer que o material da matriz possa ser medido novamente no material poroso durante a impregnação de uma fibra individual, de uma linha individual ou de uma mecha individual. Para este fim, o material poroso é de preferência conectado a um recipiente de armazenamento no qual o material da matriz está localizado. O material da matriz pode então ser alimentado ao material poroso por meio de uma instalação de medição adequada, por exemplo, uma bomba de medição. Como alternativa, também é possível que o material da matriz continue simplesmente fluindo, por exemplo, sob a influência da gravidade. Para este fim, um recipiente tampão pode ser utilizado acima do material poroso, por exemplo, sendo o referido recipiente tampão sendo preenchido com o material da matriz até um nível de enchimento predefinido. Por conta disso, a pressão hidrostática à qual o material da matriz é transportado para o material poroso é mantida em grande parte constante. Além disso, também é possível que a conexão do recipiente de armazenamento no qual o material da matriz esteja localizado ao material poroso seja preenchida com outro material poroso, de modo que o material da matriz seja direcionado através da linha de conexão para o material poroso por meio de forças de capilaridade.
[0031] Durante o uso da luva em que o material poroso é recebido, o material da matriz é de preferência alimentado com o auxílio de uma instalação de medição ou sob a influência da gravidade do recipiente de armazenamento no material poroso da luva.
[0032] Para que um teor de fibra definido em volume seja definido, é ainda possível que um bico ou uma placa de abertura seja adicionalmente fornecido, sendo o diâmetro do referido bico ou placa de abertura escolhido de modo que o excesso de material da matriz seja limpo no bico ou na placa de abertura. Por conta disso, é estabelecido um teor de fibra substancialmente constante em volume da linha individual, da fibra individual ou da mecha individual. Quando o material poroso é recebido em uma luva, existe o potencial aqui para projetar a abertura na saída da linha individual, da fibra individual ou da mecha individual da luva, de modo a ter um diâmetro correspondente, de modo que o excesso de material da matriz já é limpo dentro da luva e pode ser devolvido ao material poroso. Alternativamente, no entanto, também é possível que um bico ou uma placa de abertura separados sejam fornecidos atrás da luva na direção de deslocamento da fibra individual, da linha individual ou da mecha individual. Em particular, quando se pretende definir teores de fibra diferentes em volume, pode ser vantajoso utilizar uma placa de abertura ajustável, uma vez que a última pode ser configurada para o teor de fibra em volume desejado em cada caso.
[0033] O objetivo adicional é alcançado por um método para a produção de componentes a partir de fibras individuais impregnadas, linhas individuais ou mechas individuais, compreendendo as seguintes etapas: (a) Impregnar uma fibra individual, uma linha individual ou uma mecha individual com um material de matriz em um dispositivo, como descrito acima; (b) colocar as fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais embebidas sobre a superfície de uma ferramenta de moldagem para moldar o componente; e (c) curar ou solidificar o material da matriz e remover o componente.
[0034] A ferramenta de moldagem para produzir o componente pode ser qualquer ferramenta de moldagem arbitrária que seja adequada para produzir peças moldadas a partir de polímeros reforçados com fibra.
Dependendo da forma do componente a ser produzido, a ferramenta de moldagem pode ser incorporada de modo a ser integral ou estar em várias partes, e pode ser uma ferramenta de moldagem aberta ou então uma ferramenta de moldagem a ser fechada. Uma ferramenta de moldagem a ser fechada sempre é usada quando as fibras individuais, as linhas individuais ou as mechas individuais impregnadas que são colocadas na superfície da ferramenta de moldagem precisam ser pressionadas de uma forma específica. As ferramentas de moldagem abertas são, em particular, as ferramentas de moldagem nas quais as fibras individuais, as linhas individuais ou as mechas individuais impregnadas para produzir a peça moldada podem ser enroladas, ou então tais ferramentas de moldagem nas quais as fibras individuais, as linhas individuais ou as mechas individuais impregnadas são colocadas sobre uma superfície convexa, de modo que as fibras individuais, as linhas individuais ou as mechas individuais impregnadas, mesmo no caso de tensão potencial ao serem colocadas completamente na superfície, assumam a forma da ferramenta de moldagem.
[0035] A ferramenta de moldagem em uma forma de realização particularmente preferida é um mandril de enrolamento no qual é enrolada a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual para produzir um corpo oco.
[0036] Esse corpo oco pode ser um mastro, por exemplo, usado para uma instalação de energia eólica ou em um navio veleiro ou barco veleiro.
Outros corpos ocos que podem ser produzidos enrolando em um mandril de enrolamento são, por exemplo, estaleiros para veleiros, tubulações ou outros perfis intermináveis arbitrários que não possuem regiões côncavas ou recessos, uma vez que não é possível para a fibra individual impregnada, a linha individual impregnada ou a mecha individual impregnada serem pressionadas em tal recesso ou região côncava durante o enrolamento.
[0037] Para que o componente seja produzido, é possível, em cada caso, apenas uma fibra individual, uma linha individual ou uma mecha individual serem impregnadas e colocadas na superfície da ferramenta de moldagem. No entanto, em particular no caso de componentes grandes a serem produzidos, é vantajoso não apenas uma fibra individual, uma linha individual ou uma mecha individual a ser processada, mas que uma pluralidade de fibras, linhas individuais ou mechas individuais sejam processadas simultaneamente. O tempo necessário para colocar as fibras individuais, as linhas individuais ou as mechas individuais na superfície da ferramenta de moldagem pode ser reduzido pelo processamento simultâneo de uma pluralidade de fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais. Quando uma pluralidade de fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais é processada simultaneamente, cada uma das fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais é impregnada em um dispositivo como foi descrito acima e, as fibras individuais, linhas individuais, ou mechas individuais assim impregnadas são subsequentemente colocadas na superfície da ferramenta de moldagem para que o componente seja moldado.
[0038] Depois de colocar as fibras individuais, as linhas individuais ou as mechas individuais impregnadas na superfície da ferramenta de moldagem, a cura ou a solidificação do material da matriz é realizada para que o componente seja concluído. A cura aqui é geralmente realizada quando o material da matriz ainda reage quimicamente, por exemplo, no caso de sistemas multicomponentes, como o utilizado principalmente para a produção de plásticos termoendurecíveis, ou ainda no caso de sistemas monocomponentes nos quais a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual são impregnadas com um monomérico ou um oligômero que após a impregnação reage para formar um polímero. Dependendo do polímero a ser produzido e dos materiais de origem, a reação pode ser iniciada, por exemplo, pela adição de iniciadores ou ativadores e / ou também por uma entrada de energia, por exemplo, por calor,
luz ou radiação UV.
[0039] Quando o material da matriz é um plástico derretido, normalmente um material termoplástico, nenhuma reação química adicional é realizada, mas o plástico é solidificado por resfriamento, por conta do qual o componente completamente moldado é criado.
[0040] Contudo, o método de acordo com a invenção é particularmente preferencialmente utilizado no caso de sistemas em que o material da matriz reage para formar o polímero apenas após impregnação.
[0041] Formas de realização exemplificativas da invenção são ilustradas nas figuras e serão explicadas em mais detalhes na descrição abaixo.
[0042] Nas figuras: A Figura 1 mostra um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais, em uma primeira forma de realização; A Figura 2 mostra um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais, tendo uma face de rolamento na qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são guiadas; A Figura 3 mostra um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais, nas quais a face de rolamento na qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são guiadas, é uma área de rolamento de um segundo material poroso; A Figura 4 mostra um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais, em que o material poroso é recebido em uma luva, no estado aberto; A Figura 5 mostra o dispositivo ilustrado na Figura 4 no estado fechado; A Figura 6 mostra uma ilustração tridimensional de um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais, em que o material poroso é recebido em uma luva através da qual a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são guiadas; A Figura 7 mostra o dispositivo ilustrado na Figura 6 no estado aberto.
[0043] Um dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais é ilustrado em uma primeira forma de realização na Figura 1.
[0044] Um dispositivo (1) para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais compreende um material poroso (3) que é embebido com um material de matriz. Para impregnar, uma fibra individual (5), uma linha individual ou uma mecha individual são pressionadas contra uma face terminal (7) do material poroso. O material da matriz é transferido do material poroso (3) pela pressão da fibra individual (5), da linha individual ou da mecha individual na face terminal (7) para a fibra individual (5), para a linha individual ou para a mecha individual de forma que a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são impregnadas com o material da matriz.
[0045] O material poroso (3) para melhor manuseio é recebido de preferência em uma montagem (9), como é esquematicamente ilustrado aqui. A montagem (9) pode ser feita de qualquer material arbitrário, de preferência de um metal.
[0046] Em particular para impregnar em um método contínuo, é necessário que o material da matriz seja alimentado regularmente ou continuamente ao material poroso (3). No caso de uma adição regular, é possível, por exemplo, que o conteúdo do material da matriz no material poroso seja medido e que o material da matriz seja reabastecido quando um limite predefinido é atingido. O teor do material da matriz pode ser medido, por exemplo, medindo a massa do material poroso. No caso de uma adição contínua de material da matriz, uma bomba de medição através da qual o material da matriz é alimentado na mesma taxa que é dispensada à fibra individual a ser impregnada, à linha individual a ser impregnada ou à mecha individual a ser impregnada, é preferencialmente utilizado, de modo que a proporção de material da matriz no material poroso permaneça constante. A adição do material da matriz ao material poroso aqui é esquematicamente ilustrada por uma seta (11).
Alternativamente, também é possível que um recipiente de tampão tenha uma quantidade de enchimento predefinida a ser fornecida, o referido recipiente de tampão sendo disposto acima do material poroso. O material da matriz pode ser reabastecido pela influência da gravidade do recipiente de armazenamento no material poroso por meio de uma linha de conexão. A quantidade de enchimento predefinida no recipiente de tampão permite que a pressão hidrostática seja ajustada de modo que seja garantida por conta disso também que o material da matriz esteja sempre contido no material poroso.
[0047] Vários métodos podem ser utilizados para pressionar a fibra individual a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada contra o material poroso. Três variantes diferentes pelas quais a fibra individual, a linha individual ou a mecha individual podem ser pressionadas contra o material poroso são mostradas aqui nas Figuras 1, 2 e 3.
[0048] Assim, é possível que os rolos tensores (13) sejam fornecidos, por exemplo, como é ilustrado na Figura 1, para que a fibra individual (5) a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual sejam pressionadas contra a face terminal (7) do material poroso (3). Os rolos tensores para este fim estão dispostos de tal modo que a fibra individual (5) a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada sejam pressionadas contra a face terminal (7) do material poroso (3). A pressão necessária pode ser alcançada, pois, em cada caso, os pares de rolos são usados como rolos tensores (13), em que a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são guiadas entre os pares de rolos. Uma tensão pode então ser aplicada à fibra individual (5), à linha individual ou à mecha individual por velocidade de rotação diferente dos pares de rolos, de modo que a referida fibra individual (5), a referida linha individual ou a referida mecha individual sejam pressionadas contra a face terminal (7) do material poroso.
[0049] Uma forma de realização alternativa para a instalação para pressionar a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual contra a face terminal (7) do material poroso (3) é ilustrada na Figura 2. A instalação pela qual a fibra individual (5) a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada são pressionadas contra a face terminal (7) do material poroso (3) aqui compreende uma face de rolamento (15) sobre a qual a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são guiadas. A fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são pressionadas contra a face terminal (7) do material poroso (3) por meio da face de rolamento (15). Qualquer material arbitrário não compressível conhecido por um técnico no assunto pode ser usado como o material para a face de rolamento (15). É preferível que o material tenha uma superfície lisa, de modo que nenhum material da matriz possa invadir o material da face de rolamento (15). Portanto, metais ou vidro, em particular, são materiais adequados.
[0050] Uma outra alternativa é ilustrada na Figura 3. Um segundo material poroso (17) é usado aqui como a face de rolamento (15). O segundo material poroso (17) aqui é de preferência igualmente embebido com o material da matriz, de modo que a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual possam receber material da matriz a partir do primeiro material poroso (3) e do segundo material poroso (17). No entanto, também é possível que o segundo material poroso (17) não seja embebido com o material da matriz.
Nesse caso, o segundo material poroso (17) pode receber excesso de material da matriz que foi dispensado pelo primeiro material poroso (3), mas não foi recebido pela fibra individual (5), pela linha individual ou pela mecha individual, de modo que o referido excesso do material da matriz não escorre e não leva à contaminação. Assim que o segundo material poroso estiver saturado com o excesso de material da matriz recebido, é possível, por exemplo, que o segundo material poroso (17) seja espremido para que o material da matriz seja recuperado. Alternativamente, também é possível que o segundo material poroso (17) seja usado como material poroso (3) saturado com o material da matriz, de modo a impregnar a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual, e que um novo material poroso seja fornecido como o segundo material poroso (17), por meio do qual a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são pressionados contra a face terminal (7) do material poroso (3).
[0051] Alternativamente, no entanto, também é possível que toda a construção seja girada de modo que a face terminal (7) do material poroso (3) possa apontar em qualquer outra direção arbitrária. Em cada caso, deve-se notar aqui que, além do material poroso (3), a instalação pela qual a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são pressionadas contra a face terminal também é alinhada de maneira correspondente de modo que a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual possam ser pressionadas contra a face terminal (7) do material poroso (3).
[0052] Uma forma de realização alternativa do dispositivo para impregnar fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais é ilustrada nas Figuras 4 a 7.
[0053] As Figuras 5 e 6 mostram o dispositivo para impregnar uma fibra individual (5), uma linha individual ou uma mecha individual no estado fechado, e as Figuras 4 e 7 mostram o dispositivo no estado aberto.
[0054] O material poroso (3) na forma de realização ilustrada nas
Figuras 4 e 5 é recebido em uma luva (7). A fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual para impregnação são guiadas através do material poroso na luva (21), sendo o referido material poroso embebido com o material da matriz.
[0055] Para que a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual possam ser passadas na luva, é vantajoso que a luva (21) seja incorporada em duas partes, tendo uma parte superior (23) e uma parte inferior (25) O material poroso (3) deste documento é recebido em cada caso na parte superior (23) e na parte inferior (25). Para que a fibra individual (5), a linha individual, ou a mecha individual sejam passadas, a parte superior (23) e a parte inferior (25) são abertas, a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são colocadas no material poroso (3) da parte inferior (25), e a parte superior (23) é subsequentemente conectada à parte inferior (25), e a luva (21) é assim fechada.
[0056] A alimentação do material da matriz é realizada por meio de uma instalação de medição (31), em que uma entrada por meio de uma porta de enchimento pode ser usada aqui, como é ilustrado nas Figuras 4 e 5.
Alternativamente, também é possível que uma bomba de medição ou uma unidade de medição comparável alimentem o material da matriz a ser usado, como já foi descrito acima no contexto da forma de realização das Figuras 1 a 3.
[0057] Uma construção em duas partes, tendo uma luva (21), é ilustrada de maneira tridimensional nas Figuras 6 e 7. A Figura 6 mostra a construção em um estado fechado e a Figura 7 mostra a construção em estado fechado.
[0058] Para que a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual sejam guiadas através da luva, uma passagem (27) através da qual a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são guiadas é configurada nos lados terminais da luva (21). No caso de uma construção da luva (21) em duas partes, como é ilustrado aqui, uma folga (29) que no caso de uma luva fechada (21) forma a passagem (27) é configurada para esse fim, de preferência em cada caso na parte superior (23) e na parte inferior (25).
[0059] A parte superior (23) e a parte inferior (25) podem ser partes mutuamente separadas, como é ilustrado na Figura 5, ou, alternativamente, serem conectadas uma à outra por meio de uma dobradiça (27) de um lado, como é ilustrado na Figura 7, de modo que a luva (21) é desdobrada para abertura.
[0060] Qualquer instalação de fechamento arbitrário conhecida por um técnico no assunto pode ser usada para conectar a parte superior (23) e a parte inferior (25) uma à outra. A parte superior (23) e a parte inferior (25) podem assim ser conectadas uma à outra, por exemplo, com ganchos ou então com suportes de fechamento, ou com um fechamento de tensão com um suporte de tensão. Como alternativa, também é possível que a parte superior e a parte inferior sejam parafusadas uma à outra. No entanto, é preferível uma instalação de fechamento que possa ser aberta rapidamente, como é o caso de ganchos ou suportes de fechamento, ou um fechamento de tensão com um suporte de tensão, respectivamente.
[0061] No caso de uma forma dividida em duas partes, é necessário que a parte superior (23) e a parte inferior (25) sejam conectadas uma à outra pelos dois lados. Por outro lado, no caso da forma de realização ter uma dobradiça, é suficiente que um dispositivo de fechamento seja fornecido naquele lado que fica oposto à dobradiça.
Claims (13)
1. DISPOSITIVO PARA IMPREGNAR FIBRAS INDIVIDUAIS (5), linhas individuais ou mechas individuais com um material da matriz, caracterizado por compreender um material poroso (3) que é embebido com o material da matriz e uma instalação de medição para medir o material da matriz no material poroso (3), em que uma instalação através da qual a fibra individual (5) a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada podem ser pressionadas contra uma face terminal (7) do material poroso (3) é compreendida ou em que o material poroso (3) é recebido em uma luva (21) e a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual podem ser guiadas através do material poroso (3) na luva (21), sendo o material poroso uma espuma de célula aberta tendo um tamanho de célula com um diâmetro médio na faixa de 70 a 250 µm.
2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo material poroso (3) ser inerte em relação ao material da matriz.
3. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo material poroso (3) ser uma espuma de célula aberta que é composta substancialmente por teias celulares.
4. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo material poroso ser produzido de um material selecionado a partir de resina de poliolefina, de poliuretano ou de melamina.
5. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela instalação por meio da qual a fibra individual (5) a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada podem ser pressionadas contra o material poroso compreender pelo menos dois rolos tensores (13) sobre os quais a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são guiadas.
6. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela instalação por meio da qual a linha individual (5) a ser impregnada, a linha individual a ser impregnada ou a mecha individual a ser impregnada podem ser pressionadas contra o material poroso (3) compreender uma face de rolamento (15) sobre a qual a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são guiadas.
7. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo material poroso (3) contra o qual a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são pressionadas ter uma face terminal (7), a face terminal tendo uma largura máxima na faixa de 1,5 a 5 vezes o diâmetro da fibra individual a ser embebida, da linha individual a ser embebida ou da mecha individual a ser embebida e com um comprimento máximo na faixa de 2 até 10 vezes o diâmetro da fibra individual a ser embebida, da linha individual a ser embebida ou da linha móvel a ser embebida.
8. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado pela face de rolamento (15) na qual a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são guiadas ser uma face terminal de um segundo material poroso (17) que é embebido com material da matriz.
9. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela luva (21), na qual o material poroso é recebido, ser incorporada em duas partes e pode ser aberta para colocar a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual, cada parte da luva contendo material poroso.
10. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por um bocal ou uma placa perfurada para definir um teor de fibra desejado em volume ser adicionalmente compreendido.
11. MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE COMPONENTES A PARTIR DE FIBRAS INDIVIDUAIS IMPREGNADAS (5), linhas individuais ou mechas individuais, caracterizado por compreender as seguintes etapas: (a) impregnar uma fibra individual (5), uma linha individual ou um dispositivo móvel com um material da matriz em um dispositivo (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9; (b) colocar as fibras individuais, linhas individuais ou mechas individuais embebidas sobre a superfície de uma ferramenta de moldagem para moldar o componente; e (c) curar ou solidificar o material da matriz e remover o componente.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela ferramenta de moldagem ser um mandril de enrolamento no qual a fibra individual (5), a linha individual ou a mecha individual são enroladas para produzir um corpo oco.
13. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado por para produzir o componente a partir de uma pluralidade de fibras individuais (5), linhas individuais ou mechas individuais que em cada caso foram impregnadas em um dispositivo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, são simultaneamente colocadas sobre a superfície da ferramenta de moldagem para que o componente seja formado.
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