BR112021002661A2

BR112021002661A2 - método para a produção de feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica, e artigo moldado

Info

Publication number: BR112021002661A2
Application number: BR112021002661-4A
Authority: BR
Inventors: Masayuki Koshi; Shoma ISHIDA; Yoshihiro Naruse
Original assignee: Toray Industries, Inc.
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2021-05-11
Also published as: CA3108757A1; TW202019670A; EP3842205A1; JP7312380B2; US20210213690A1; AU2019324921A1; WO2020040122A1; KR20210042321A; CN112566766A; EP3842205A4; EP3842205B1; CN112566766B; JPWO2020040122A1

Abstract

Um método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica obtido por impregnação de fibras de reforço feitas a partir de fibras contínuas com uma resina termoplástica compreendendo uma etapa de aplicação na qual um feixe de fibras de reforço em forma de folha obtido mediante o arranjo das fibras de reforço obtidas a partir de fibras contínuas em uma direção é passado através de uma seção de aplicação que armazena a resina termoplástica, e a resina termoplástica é aplicada ao feixe de fibras de reforço em forma de folha para constituir um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica; uma etapa de impregnação na qual a resina termoplástica aplicada também é impregnada no interior do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica; e uma etapa de formação na qual o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica é formado e solidificado por resfriamento. Na etapa de aplicação, o feixe de fibras de reforço em forma de folha é passado para baixo em uma direção vertical para aplicar a resina termoplástica a um feixe de fibras de reforço em forma de faixa, e na etapa de aplicação e na etapa de impregnação adicional a resina termoplástica é aquecida a uma temperatura de pelo menos o ponto de fusão +30ºC, e a viscosidade da resina termoplástica no estado aquecido é de 5 a 200 Pa.s.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO

PARA A PRODUÇÃO DE FEIXE DE FIBRAS DE REFORÇO EM

FORMA DE FOLHA IMPREGNADO COM RESINA TERMOPLÁSTICA, E ARTIGO MOLDADO". Campo Técnico da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um método para a produção de um feixe de fibras de reforçando em forma de folha impregnado com resina termoplástica, e refere-se especificamente a um método de impregnação de um feixe de fibras de reforço em forma de folha com uma resina termoplástica fornecida uniformemente. Antecedentes da Invenção

[002] Os materiais à base de resina termoplástica reforçada com fibra feitos de fibra de reforço contínua impregnado com resina termoplástica são excelentes na resistência específica, na rigidez específica, no efeito de pouco peso, na resistência ao calor e na resistência a produtos químicos, de modo que são usados apropriadamente para equipamentos de transporte tais como o avião e o automóvel ou vários produtos tais como equipamentos esportivos e componentes elétricos/eletrônicos. Por causa do aumento recente na demanda de pouco peso para aviões e automóveis, as peças do metal vêm sendo substituídas por peças de resina enquanto os componentes são de tamanhos mais reduzidos e modularizados, de modo que os há uma demanda quanto a desenvolvimentos de materiais excelentes na formabilidade e nas características mecânicas.

[003] O documento de patente 1 divulga um pré-impregnado de resina termoplástica reforçada com fibra que consiste em uma resina de poliamida contendo fibras de carbono como um exemplo de um material compósito de construção excelente na formabilidade e nas características mecânicas. Embora se espere que tal pré-impregnado deva ser usado como um material de pouco peso que tem características mecânicas elevadas, uma excelente impregnação do feixe de fibras com resina da matriz é necessária para exibir características mecânicas estáveis.

[004] Os documentos de patente 2 e 3 divulgam um método de extração lateral para produzir um pré-impregnado que compreende a resina termoplástica, caracterizado pelo fato de que um feixe de fibras de reforço em forma de banda é conduzido horizontalmente (lateralmente) para seguir através de um molde para ser impregnado com a resina termoplástica unida. No documento de patente 2, um feixe de fibras de reforço ne forma de fita é alimentado através de uma cruzeta na Figura 2 para unir a resina ao feixe de fibras de reforço em forma de fita imediatamente antes de um molde na cruzeta. No documento de patente 3, os feixes de uma pluralidade de feixes de fibras de reforço em forma de banda são introduzidos separadamente em um molde carregado com a resina termoplástica derretida e é aberto, impregnado e laminado por um guia fixo (por exemplo, barra de aperto) e uma folha de pré-impregnado é extraída do molde. Documentos da técnica anterior Documentos de patente

[005] Documento de patente 1: WO2001/028951

[006] Documento de patente 2: JP-H6-31821-A

[007] Documento de patente 3: WO2012/002417 Sumário da Invenção Problemas a Serem Resolvidos Pela Invenção

[008] No documento de patente 2, uma vez que a fibra de reforço em forma de fita sem resina segue através de uma ponta guia em forma de entalhe na parte dianteira da seção do molde na cruzeta de modo que o penugem tende a obstruir a entalhe e não pode ser removida, é difícil para a fibra se deslocar continuamente por muito tempo. É particularmente difícil para a fibra de carbono, que tende a formar penugem, se deslocar continuamente por muito tempo.

[009] Quando o método de produção é executado continuamente no documento de patente 3, a penugem tende a permanecer na seção de retenção de líquido e tende a obstruir a seção de extração. Em particular, devido ao fato que o feixe de fibras de reforço em forma de banda que se desloca continuamente a uma alta velocidade pode aumentar a frequência da obstrução por penugem, a produção tem que ser executada lentamente de modo que a produtividade não pode melhorar. No método de extração lateral, quando a resina termoplástica impregna o interior do feixe de fibras de reforço em forma de correia, as bolhas de ar restantes no interior do feixe de fibras de reforço em forma de correia são descarregadas na direção de orientação do feixe de fibras de reforço (direção da espessura do feixe de fibras de reforço em forma de banda) por flutuação como empurrando a resina termoplástica impregnando para fora. Portanto, o movimento das bolhas de ar é impedido pelo líquido ao passo que a impregnação da resina termoplástica é impedida pelas bolhas de ar, de modo que a eficiência de impregnação é pobre. Embora o documento de patente 3 sugira que as bolhas de ar devem ser descarregadas do respiro, parece que somente a vizinhança de saída do molde é melhorada.

[0010] Desse modo, nenhuma das técnicas anteriores estabelecidas pode tornar possível que o feixe de fibras de reforço unidirecionalmente orientado seja impregnado eficientemente com a resina termoplástica unida e usada para produzir eficientemente uma fibra de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica.

[0011] Por conseguinte, pode ser útil a provisão de um método para produzir um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnada com fibra termoplástica que possa ser executado continuamente tal como mediante a supressão da geração de penugem e a obstrução por penugem, ao impregnar eficientemente um feixe de fibras de reforço em forma de folha com a resina termoplástica para melhorar a taxa de produção. Meios Para Resolver os Problemas

[0012] Para atingir o objetivo descrito acima, a presente invenção tem as configurações a seguir.

[0013] [1] Um método para produzir um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica, caracterizado pelo fato de que as fibras de reforço feitas de uma fibra contínua são impregnadas com uma resina termoplástica, compreendendo:

[0014] uma etapa de aplicação para aplicar a resina termoplástica a um feixe de fibras de reforço em forma de folha que consiste em fibras de reforço dispostas unidirecionalmente feitas da fibra contínua e para passar através uma seção de aplicação que retém a resina termoplástica para produzir uma resina termoplástica reforçada com fibra;

[0015] uma etapa de impregnação adicional para impregnar a resina termoplástica aplicada na resina termoplástica reforçada com fibra; e

[0016] uma etapa de formação para formar a resina termoplástica reforçada com fibra a ser solidificada por resfriamento, em que

[0017] a resina termoplástica é aplicada à resina termoplástica reforçada com fibra que passa verticalmente para baixo através da seção de aplicação na etapa de aplicação, e

[0018] a resina termoplástica é aquecida até uma temperatura de um ponto de fusão +30°C ou um mais para ter uma viscosidade de 5 a 200 Pa.s na etapa de aplicação e na etapa de impregnação adicional.

[0019] [2] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com [1], em que a seção de aplicação compreende uma seção de retenção de líquido e uma seção estreitada que se comunicam uma com a outra, em que a seção de retenção de líquido tem uma parte da qual a área da seção diminui continuamente ao longo de uma direção de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha, a seção estreitada tem uma seção transversal em forma de entalhe cuja área é menor do que aquela de uma face superior da seção de retenção de líquido, e a resina termoplástica é retida por 1 a 60 minutos na seção de retenção de líquido.

[0020] [3] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com [1] ou [2], em que a força de cisalhamento F definida pela Fórmula 1 de 1 a 1.500 N age no feixe de fibras de reforço em forma de folha em uma seção em forma de entalhe da seção estreitada na etapa de aplicação. (Fórmula 1) F = 2 x (Y+D) x X x  x (U/δ) F: força de cisalhamento a agir na seção estreitada [N] Y: largura da seção estreitada D: abertura da seção estreitada η: viscosidade da resina [MPa] U: velocidade de extração [m/min] δ: distância interfibras [mm] X: comprimento da seção estreitada [mm].

[0021] [4] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [3], em que a etapa da aplicação, a etapa de impregnação adicional e a etapa de formação são executadas sucessivamente.

[0022] [5] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [4], em que a resina termoplástica é aplicada em uma atmosfera de gás inerte na etapa de aplicação.

[0023] [6] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [5], em que a resina termoplástica aplicada também é impregnada em uma atmosfera de gás inerte na etapa de impregnação adicional.

[0024] [7] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [6], em que uma razão do teor de volume da fibra da resina termoplástica reforçada com fibra após a etapa de aplicação em relação a um índice do volume da fibra do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica após a etapa de formação é de 0,9 ou mais.

[0025] [8] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [7], em que a largura L [mm] da seção de retenção de líquido em um fundo em uma direção de disposição da fibra de reforço e a largura W [mm] do feixe de fibras de reforço em forma de folha abaixo da seção estreitada satisfaz uma relação de L ≤ W + 10 [mm].

[0026] [9] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [8], em que um mecanismo de restrição da largura para restringir uma largura do feixe de fibras de reforço em forma de folha é provido na seção de retenção de líquido, e a largura W [mm] do feixe de fibras de reforço em forma de folha abaixo da seção estreitada e a largura L2 [mm] restringida pelo mecanismo de restrição da largura em uma extremidade inferior do mecanismo de restrição da largura satisfazem uma relação de L2 ≤ W + 10 [mm], de preferência L2 ≤ W + 2 [mm].

[0027] [10] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [9], em que o mecanismo de restrição da largura é provido sobre um comprimento inteiro da seção de retenção de líquido e da seção estreitada.

[0028] [11] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [10], em que a seção de retenção de líquido tem uma parte da qual a altura vertical é de 10 mm ou mais e da qual a área da seção diminui continuamente.

[0029] [12] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [11], em que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é aquecido antes de passar através da seção de aplicação na etapa de aplicação.

[0030] [13] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [12], em que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é alisado antes de passar através da seção de aplicação na etapa de aplicação.

[0031] [14] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [13], em que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é alargado antes de passar através da seção de aplicação na etapa de aplicação.

[0032] [15] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [14], em que uma vibração ultrassônica é transmitida à resina termoplástica reforçada com fibra na etapa de impregnação adicional.

[0033] [16] O método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer um de [1] a [15], em que uma vibração ultrassônica é transmitida à resina termoplástica retida na seção de aplicação.

[0034] [17] Um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica produzido pelo método de acordo com qualquer um de [1] a [16].

[0035] [18] Um material compósito de fibras de reforço produzido mediante a formação do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com [17]. Efeito de Acordo com a Invenção

[0036] O presente método para produzir um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica torna possível o suprimento de resina termoplástica de maneira constante e uniforme a um baixo custo. Além disso, o feixe de fibras de reforço contínuo pode se deslocar de maneira contínua rápida para melhorar a produtividade do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica.

[0037] Além disso, é possível obter um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica excelente na impregnação e com menos deterioração da resina. Breve Descrição dos Desenhos

[0038] A Figura 1 é uma vista em seção esquemática que mostra um exemplo do presente método de produção do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica e uma máquina de revestimento.

[0039] A Figura 2 é uma vista detalhada em seção transversal que mostra a seção de aplicação 20 ampliada na Figura 1.

[0040] A Figura 3 é uma vista inferior que mostra a seção de aplicação 20 vista ao longo da direção A na Figura 2.

[0041] A Figura 4a é uma vista em seção que mostra a estrutura interna da seção de aplicação 20 vista ao longo da direção B na Figura

2.

[0042] A Figura 4b é uma vista em seção que mostra um fluxo da resina termoplástica 2 na abertura 26 na Figura 4a.

[0043] A Figura 5 mostra um exemplo da instalação do mecanismo de restrição da largura onde (A) é visto ao longo da direção A, (B) é visto ao longo da direção B, (C) é visto ao longo da direção Z e (D) é visto na mesma direção que na Figura 2.

[0044] A Figura 6 é uma vista detalhada em seção transversal que mostra a seção de aplicação 20b como um outro exemplo daquela na Figura 2.

[0045] A Figura 7 é uma vista detalhada em seção transversal que mostra a seção de aplicação 20c como um outro exemplo daquela na Figura 6.

[0046] A Figura 8 é uma vista detalhada em seção transversal que mostra a seção de aplicação 20d como um outro exemplo daquela na Figura 6.

[0047] A Figura 9 é uma vista detalhada em seção transversal que mostra a seção de aplicação 20e como um outro exemplo daquela na Figura 6.

[0048] A Figura 10 é uma vista detalhada em seção transversal que mostra a seção de aplicação 30 diferente da seção de aplicação da invenção.

[0049] A Figura 11 é uma vista detalhada em seção transversal de uma seção de impregnação 40 adicional ampliada na Figura 1.

[0050] A Figura 12 é uma vista detalhada em seção transversal de uma seção de impregnação 40b adicional como um outro exemplo daquela na Figura 11.

[0051] A Figura 13 é uma vista detalhada em seção transversal de uma seção de impregnação 40c adicional como um outro exemplo daquela na Figura 12.

[0052] A Figura 14 é uma vista detalhada em seção transversal de uma seção de impregnação 40d adicional como um outro exemplo daquela na Figura 12.

[0053] A Figura 15 é uma vista esquemática em seção que mostra um exemplo da etapa de laminando dos feixes de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica da invenção.

[0054] A Figura 16 é uma vista esquemática em seção que mostra um exemplo do método de produção/aparelho de pré-impregnados da invenção.

[0055] A Figura 17 é uma vista esquemática em seção que mostra um outro exemplo do método de produção/aparelho de pré- impregnados da invenção.

[0056] A Figura 18 é uma vista esquemática em seção que mostra um outro exemplo do método de produção/aparelho de pré- impregnados da invenção.

[0057] A Figura 19 é uma vista externa esquemática que mostra um exemplo do método de produção/aparelho de pré-impregnados da invenção que tem uma pluralidade de seções de aplicação.

[0058] A Figura 20 é uma vista esquemática em seção que mostra um outro exemplo do método de produção/aparelho de pré- impregnados da invenção que tem uma pluralidade de seções de aplicação. Modalidades Para a Realização da Invenção

[0059] Em seguida, os exemplos desejáveis da presente invenção serão explicados com referência às figuras. Além disso, as descrições a seguir explicam somente os exemplos da presente invenção e, portanto, o âmbito da presente invenção deve ser interpretado não somente por descrições específicas, mas também por várias modificações possíveis, dentro das finalidades e dos efeitos da presente invenção.

[0060] Com referência à Figura 1, o esboço do método de produção do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica da invenção será descrito. A Figura 1 é uma vista esquemática em seção que mostra um exemplo do método de produção do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica da invenção. O feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a passa através da seção de aplicação 20 retendo a resina termoplástica aquecida acima do ponto de fusão de + 30°C para aplicar quantitativamente a resina termoplástica ao mesmo. Em seguida, o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b que tem a resina termoplástica unida ao mesmo também é impregnado com a resina termoplástica permeada ao interior do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b por uma seção de impregnação 40 adicional. A seguir, depois que passa através da seção de formação 50 e é formado em um formato predeterminado, é resfriado e solidificado abaixo do ponto de fusão pela seção de resfriamento/solidificação 60. A máquina de revestimento é provida com a seção de aplicação 20, a seção de impregnação 40 adicional e a seção de resfriamento/solidificação 60. Antes ou depois da máquina de revestimento, é possível prover uma pluralidade de urdidores 11 para rolar a fibra de reforço 1 para fora, o dispositivo de disposição 12 para arranjar unidirecionalmente as fibras de reforço roladas para fora 1 para preparar o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a (que é disposto ao longo da direção da profundidade do papel na Figura 1) ou o dispositivo de enrolamento 15 do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b. Além disso, a máquina de revestimento é provida com um dispositivo de alimentação de resina termoplástica que não é mostrada na Figura 1.

[0061] No relatório descritivo, a fibra de reforço feita de fibra contínua significa uma fibra de reforço sem descontinuidade no feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica. A fibra de reforço pode ter uma forma ou uma disposição tal como a fibra unidirecional orientada, tecido trançado (pano), tricô, galão e sirga. Sobretudo, é preferível empregar a fibra de reforço unidirecionalmente orientada de modo que as características mecânicas sejam realçadas eficientemente em uma direção predeterminada.

[0062] A fibra de reforço não é particularmente limitada e pode ser uma fibra de carbono, uma fibra de metal, uma fibra orgânica, uma fibra inorgânica, ou uma outra ainda. Dois ou mais tipos da mesma podem ser usados em conjunto. A fibra de reforço feita de fibra de carbono pode formar um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de pouco peso que tem características mecânicas elevadas.

[0063] As fibras de carbono incluem uma fibra de carbono à base de PAN feita a partir de fibra de poliacrilonitrilo (PAN), uma fibra de carbono à base de breu feita a partir de alcatrão de petróleo ou breu de petróleo, uma fibra de carbono à base de celulose feita a partir de rayon e viscose, acetato de celulose, uma fibra do carbono do tipo de crescimento de fase de vapor feita a partir de hidrocarbonetos, e uma fibra grafitizada das mesmas. Entre essas fibras de carbono, é preferível empregar a fibra de carbono à base de PAN de um ponto de vista de equilíbrio entre a resistência e o módulo elástico.

[0064] A fibra de metal pode ser uma fibra feita de um metal tal como o ferro, o ouro, a prata, o cobre, o alumínio, o bronze e o aço inoxidável.

[0065] A fibra orgânica pode ser uma fibra que consiste em um material orgânico tal como aramida, polibenzoxazol (PBO), sulfeto de polifenileno, poliéster, poliamida e polietileno. A fibra de aramida pode ser uma para-aramida excelente na resistência e no módulo elástico, ou pode ser uma meta-aramida excelente na incombustibilidade e na resistência ao calor a longo prazo. A fibra de para-aramida pode ser uma fibra de poli-p-fenileno tereftalamida, uma fibra de terephthalamide de copoliparafenileno-3,4'-oxidifenileno tereftalamida, ou uma outra ainda, ao passo que a fibra de meta-aramida puder ser uma fibra de poli-m-fenileno isoftalamida. É preferível que a fibra de aramida seja feita de fibra de uma para-aramida que tenha um módulo elástico mais elevado do que aquele da fibra de meta-aramida.

[0066] A fibra inorgânica pode ser uma fibra feita de um material inorgânico tal como o vidro, o basalto, o carboneto de silício, o nitreto de silício, ou um outro ainda. A fibra de vidro pode ser uma fibra de vidro E (para uso elétrico), uma fibra de vidro C (para a resistência à corrosão), uma fibra de vidro S, uma fibra de vidro T (alta resistência e elevado módulo elástico) ou uma outra ainda. A fibra de basalto é altamente resistente ao calor, produzida ao produzir fibras do mineral basalto. O basalto contém geralmente um composto de ferro de 9 a 25% em peso de FeO ou FeO2, bem como um composto de titânio de 1 a 6% em peso de TiO ou TiO2. A fibra de basalto pode ser preparada ao produzir fibras desses componentes aumentadas em um estado em fusão.

[0067] No feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica da invenção, é preferível que a fibra de reforço compreenda uma fibra de carbono, de um ponto de vista das características mecânicas elevadas requeridas para a finalidade do membro de reforço.

[0068] O feixe de fibras de reforço em forma de folha consiste tipicamente em um ou mais que feixes de fibras de reforço em que um número de fibras individuais é agrupado. É preferível que o feixe de fibras de reforço tenha um número total de filamentos (o número de fibras individuais por feixe) de 1.000 a 2.000.000. De um ponto de vista da produtividade, é preferível que o número total de filamentos seja de

1.000 a 1.000.000. Com mais preferência de 1.000 a 600.000, e particularmente de preferência de 1.000 a 300.000. O limite superior do número total de filamentos deve ser decidido de modo que a produtividade, a dispersibilidade e a capacidade de manipulação sejam mantidas em um bom equilíbrio.

[0069] É preferível que o feixe de fibras de reforço consista em

1.000 a 50.000 fibras de reforço individuais agrupadas que têm um diâmetro médio de 5 a 10 μm.

[0070] [0045] O feixe de fibras de reforço em forma de folha unidirecionalmente orientado significa uma pluralidade de fibras de reforço dispostas unidirecionalmente em uma superfície plana. Não é necessário que as fibras de reforço sejam integradas por meio de conexão mutua ou outros ainda. No relatório descritivo, tais fibras de reforço arranjadas são chamadas de feixe de fibras de reforço em forma de folha para fins de conveniência, uma vez que a fibra em forma de folha é obtida mediante a impregnação da fibra com a resina termoplástica aplicada à fibra. A fibra de reforço em forma de folha impregnada com resina termoplástica é chamada de "material unidirecional" ou "material UD" na indústria de materiais compósitos. A espessura e a largura do feixe de fibras de reforço em forma de folha podem ser escolhidas de modo ilimitado de acordo com a finalidade e o uso. Uma fita de fibras de carbono individuais agrupadas de 1.000 a

1.000.000 é chamada geralmente de "sirga". As sirgas podem ser dispostas ou laminadas na direção da espessura para preparar um feixe de fibras de reforço em forma de folha. De um ponto de vista de boa capacidade de manipulação, é preferível que o feixe de fibras de reforço em forma de folha tenha uma relação de aspecto de 10 ou mais que é definida como largura/espessura. No relatório descritivo, o feixe de fibras de reforço em forma de folha inclui até mesmo uma fita de "sirga".

[0071] O feixe de fibras de reforço em forma de folha pode ser formado por um método convencional de maneira ilimitada. Dos pontos de vista de processo eficiente e de disposição uniforme, é preferível que os feixes de fibras de reforço que consistem em fibras individuais preliminarmente arranjadas também sejam arranjados para formar um feixe de fibras de reforço em forma de folha. Por exemplo, o feixe de fibras de reforço em forma de folha pode ser preparado ao arranjar o feixe de fibras de reforço em forma de fita extraído da "sirga" de fibras de carbono descrita acima do feixe de fibras de reforço em forma de fita enrolado em torno de uma bobina. É preferível prover um mecanismo de disposição de fibras de reforço para dispor de maneira ordenada os feixes de fibras de reforço extraídos da bobina ajustada no urdidor, de modo que a sobreposição indesejável e a flexão de feixes de fibras de reforço ou a abertura indesejável entre os feixes de fibras de reforço sejam reduzidas no feixe de fibras de reforço em forma de folha. O mecanismo de disposição de fibras de reforço pode ser um rolo convencional ou um dispositivo de disposição em forma de pente. De um ponto de vista de redução da abertura entre as fibras de reforço, é preferível que os feixes de uma pluralidade de feixes de fibras de reforço em forma de folha dispostos preliminarmente sejam empilhados. É preferível que o urdidor seja provido com um mecanismo de controle de tensão para controlar a tensão gerada quando a fibra de reforço é puxada. O mecanismo de controle de tensão pode ser um mecanismo convencional tal como um freio. Também é possível controlar a tensão ao ajustar o guia de passagem de fio.

[0072] Na presente invenção, a uniformidade de uma quantidade de aplicação pode ser melhorada na seção de aplicação por um tratamento de alisamento para aumentar a lisura da superfície do feixe de fibras de reforço em forma de folha. Portanto, é preferível que, depois que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é sujeitado a um tratamento de alisamento, ele seja conduzido à seção de retenção de líquido. O tratamento de alisamento pode ser executado por um método de prensar fisicamente a fibra de reforço por rolos opostos, ou alternativamente por um outro método de mover a fibra de reforço por um fluxo de ar. É preferível empregar o método de prensar fisicamente dos ponto de vista de simplificação e de uma disposição de fibras de reforço menos perturbada. Isso pode ser executado por um processamento com calandra. Também é preferível empregar o método de mover a fibra de reforço pelo fluxo de ar de modo que o feixe de fibras de reforço em forma de folha seja alargado com menos abrasão.

[0073] De um ponto de vista da produção eficiente de pré- impregnados finos, é preferível que depois que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é alargado ele seja conduzido à seção de retenção. A etapa de alargamento pode ser executada por um método de gerar mecanicamente a vibração, ou alternativamente por um outro método de alargar o feixe de fibras de reforço pelo fluxo de ar. O método de gerar mecanicamente a vibração pode ser um método de colocar um feixe de fibras de reforço em forma de folha em contato com um rolo vibrador tal como mostrado no documento de patente JP2015-22799-A. É preferível que ao feixe de fibras de reforço em forma de folha que se desloca ao longo da direção do eixo X seja aplicada uma vibração ao longo da direção do eixo Y (direção horizontal) ou uma vibração ao longo da direção do eixo Z (direção vertical). Também é preferível que um rolo que vibra horizontalmente e um rolo que vibra verticalmente sejam empregados em conjunto. De um ponto de vista da prevenção de abrasão entre as fibras de reforço e o rolo, é preferível que o rolo vibrador seja provido com uma pluralidade de saliências na superfície. O fluxo de ar pode ser utilizado por um método divulgado em SEM-

IGAKKAISHI, vol. 64, páginas 262-267 (2008).

[0074] Dos pontos de vista da supressão da queda da temperatura da resina termoplástica e da melhoria da uniformidade da viscosidade da resina termoplástica, é preferível que depois que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é aquecido ele seja conduzido à seção de retenção de líquido. É preferível que o feixe de fibras de reforço em forma de folha seja aquecido até quase a temperatura da resina termoplástica por um aquecimento tal como o aquecimento a ar, o aquecimento infravermelho, o aquecimento infravermelho remoto, o aquecimento a laser, o aquecimento de contato e o aquecimento em um meio calórico (por exemplo, vapor). Sobretudo, é preferível empregar o aquecimento infravermelho simples que pode aquecer diretamente o feixe de fibras de reforço em forma de folha eficientemente até uma temperatura desejável mesmo a uma alta velocidade de deslocamento.

[0075] A resina termoplástica pode ser um poliéster tal como uma resina de tereftalato de polietileno (PET), uma resina de tereftalato de polibutileno (PBT), uma resina de politereftalato de trimetileno (PTT), uma resina de naftalato de polietileno (PEN) e uma resina de poliéster cristalina líquida, uma poliolefina tal como uma resina de polietileno (PE), uma resina de polipropileno (PP) e uma resina de polibutileno, uma resina à base de estireno, ou uma resina de polioximetileno (POM), uma resina de poliamida (PA), uma resina de policarbonato (PC), uma resina de metacrilato de polimetila (PMMA), uma resina de cloreto de polivinila (PVC), uma resina de sulfeto de polifenileno (PPS), uma resina de éter de polifenileno (PPE), uma resina de PPE modificada, uma resina de poliimida (PI), uma resina de poliamida-imida (PAI), uma resina de poliéter imida (PEI), uma resina de polisulfona (PSU), uma resina de PSU modificada, uma resina de poliéter sulfona, uma resina de policetona (PK), uma resina de poliarileno éter cetona (PAEK), uma resina de poliarilato (PAR), uma resina de poliéter nitrilo (PEN), uma resina fenólica, uma resina de fenóxi, uma resina à base de flúor tal como a resina de politetrafluoroetileno, um elastômero termoplástico tal como uma resina à base de poliestireno, uma resina à base de poliolefina, uma resina à base de poliuretano, uma resina à base de poliéster, uma resina à base de poliamida, uma resina à base de polibutadieno e uma resina à base de flúor. Também pode ser um copolímero, uma modificação ou uma mistura dos mesmos. A resina de poliarileno éter cetona (PAEK) inclui a poliéter cetona (PEK), a poliéter éter cetona (PEEK), a poliéter éter cetona (PEEKK), a poliéter cetona (PEKK), poliéter cetona éter cetona (PEKEKK), a poliéter éter cetona éter cetona (PEEKEK), a poliéter éter cetona (PEEEK) e a poliéter difenil éter cetona (PEDEK), e um copolímero, uma modificação e uma mistura dos mesmos. Dos pontos de vista da resistência ao calor e da resistência a produtos químicos, em particular, é preferível empregar a resina de PPS, a resina de PEEK ou a resina de PEKK. Dos pontos de vista da aparência do produto formado e da estabilidade da dimensão, é preferível empregar a resina de policarbonato ou a resina à base de estireno. Dos pontos de vista da resistência do produto formado e da resistência ao impacto, é preferível empregar a resina de poliamida. Também é preferível que estas resinas termoplásticas sejam misturadas tal como necessário para as características requeridas tais como a fluidez e a formabilidade.

[0076] O feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica da invenção é produzido ao aplicar a resina termoplástica à fibra de reforço feita da fibra contínua. Ele também pode conter uma carga, um outro tipo de polímero, um aditivo, ou outros ainda, tal como necessário.

[0077] A carga pode ser qualquer carga usada com a resina para melhorar a resistência, a rigidez, a resistência ao calor ou a estabilidade da dimensão do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica ou seu produto formado. A carga inclui uma carga inorgânica fibrosa tal como fibra de vidro, fibra de carbono, fios de titanato de potássio, fios de óxido de zinco, fios de borato de alumínio, fibra de aramida, fibra de alumina, fibra de carboneto de silício, fibra de cerâmica, fibra de asbesto, fibra de gipsita e fibra de metal, bem como uma carga inorgânica não fibrosa, tal como wolastonita, zeolita, sericita, caulim, mica, talco, argila, pirofilita, bentonita, montmorilonita, asbesto, aluminosilicato, alumina, óxido de silício, óxido de magnésio, óxido de zircônio, de óxido titânio, óxido de ferro, carbonato de cálcio, carbonato de magnésio, dolomita, sulfato de cálcio, sulfato de bário, hidróxido de magnésio, hidróxido de cálcio, hidróxido de alumínio, grânulos de vidro, grânulos de cerâmica, nitreto de boro, carboneto de silício e sílica. É possível conter dois ou mais tipos destas. A carga pode ser oca. Ela pode ser tratada com o agente de acoplamento feito de um composto tal como o composto à base de isocianato, um composto à base de organosilano, um composto à base de organotitanato, um composto à base de organoborano e um composto à base de epóxi. A montmorilonita pode ser uma montmorilonita orgânica obtida através da troca catiônica do íon intercamadas com sal orgânico de amônio. A carga fibrosa que consiste em fibras descontínuas pode funcionar sem deteriorar o efeito de reforço da fibra de reforço que consiste em fibras contínuas.

[0078] O outro tipo de polímero inclui uma poliolefina tal como o polietileno e o polipropileno, um elastômero tal como o elastômero à base de poliamida o elastômero à base de poliéster, ou o poliéster, o policarbonato, o éter de polifenileno, o sulfeto de polifenileno, um polímero cristalino líquido, a polisulfona, a poliéter sulfona, uma resina de ABS, uma resina do SAN, o poliestireno, ou um outro ainda. É possível conter dois ou mais tipos dos mesmos. Para melhorar a resistência ao impacto do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica feito a partir de resina termoplástica, é preferível empregar um modificador de impacto feito de poliolefina modificada tal como (co)polímero do composto à base de dieno e/ou composto à base de olefina conjugado, ou elastômero à base de poliamida ou elastômero à base de poliéster.

[0079] O (co)polímero do composto à base de dieno e/ou composto à base de olefina conjugado pode ser um copolímero à base de etileno, um polímero à base de dieno conjugado, um copolímero à base de hidrocarboneto de vinila aromático-dieno conjugado, ou um outro ainda.

[0080] O copolímero à base de etileno pode ser um copolímero de etileno com α-olefina contendo um número de carbono de 3 ou mais, dieno não conjugado, acetato de vinila, álcool vinílico, ácido carboxílico α,β-insaturado ou seu derivado, ou um outro ainda. As α-olefinas com número de carbono de 3 ou mais incluem o propileno e o buteno-1. O dieno não conjugado inclui o 5-metilideno-2-norborneno, o 5-etilideno- 2-norborneno, o diciclopentadieno e o 1,4-hexadieno. O ácido carboxílico α,β-insaturado inclui o ácido acrílico, o ácido metacrílico, o ácido etacrílico, o ácido crotônico, o ácido maleico, o ácido fumárico, o ácido itacônico, o ácido citracônico e o ácido buteno dicarboxílico. O derivado de ácido carboxílico α,β-insaturado inclui o éster de alquila, o éster de arila, o éster glicidílico, o anidrido de ácido e a imida de ácido carboxílico α,β-insaturado.

[0081] O polímero à base de dieno conjugado significa um polímero que contém pelo menos um tipo de dieno conjugado. O dieno conjugado inclui o 1,3-butadieno, o isopreno (2-metil-1,3-butadieno), o 2,3-dimetil- 1,3-butadieno e o 1,3-pentadieno. É possível que uma parte ou todas as partes da ligação insaturada do polímero sejam reduzidas por meio de hidrogenação.

[0082] O copolímero à base de hidrocarboneto de vinila aromático- dieno conjugado é definido como um copolímero de hidrocarboneto de vinila aromático e dieno conjugado, incluindo o copolímero de bloco e o copolímero aleatório. O dieno conjugado inclui 1,3-butadieno e isopreno. O hidrocarboneto de vinila aromático inclui o estireno. É possível que uma parte ou todas as partes da ligação insaturada que não a ligação dupla, exceto que o anel aromático do copolímero de hidrocarboneto de vinila aromático e dieno é reduzido por meio de hidrogenação.

[0083] O modificador de impacto pode ser um copolímero de etileno/ácido metacrílico ou um sal do mesmo em que uma parte ou todos os ácidos carboxílicos do copolímero foram substituídos por um íon de sódio, lítio, potássio, zinco ou cálcio. Ele também pode ser um copolímero de etileno/propileno-anidrido g-maleico, um copolímero de etileno/buteno-anidrido-1-g-maleico, ou um outro ainda.

[0084] O aditivo pode ser um antioxidante ou um termostabilizante (fenóis impedidos, hidroquinonas, fosfitos ou substitutos destes, haleto de cobre, composto de iodo, ou um outro ainda), um agente de proteção contra intempéries (à base de resorcinol, salicilato, benzotriazol, benzofenona, sistema de amina impedida), um agente de desprendimento ou um lubrificante (álcool alifático, amida alifática, bis- amida alifática, bis-ureia, cera de polietileno, ou um outro ainda), um corante (sulfeto de cádmio, ftalocianina, negro de fumo, ou um outro ainda), uma tintura (nigrosina, negro de anilina, ou um outro ainda), um plastificante (p-hidróxi benzoato de octila, n-butil benzeno sulfonamida, ou um outro ainda), um agente antiestática (agente antiestática à base de â do tipo de sulfato de alquila, agente antiestática à base de cátion do tipo de sal de amônio quaternário, agente antiestática não iônico, tal como o monostearato de polioxietileno sorbitano, agente antiestática anfotérico à base de betaína), um retardador de chama (cianurato de melamina, um hidróxido tal como o hidróxido de magnésio e o hidróxido de alumínio, o polifosfato de amônio, o poliestireno bromado, o óxido de polifenileno bromado, o policarbonato bromado, a resina epóxi bromada, ou uma combinação destes retardadores de chama à base de bromo e trióxido de antimônio), ou um outro ainda. É possível conter dois ou mais tipos dos mesmos.

[0085] É importante selecionar uma viscosidade preferível da resina termoplástica da invenção dos pontos de vista da processabilidade e da estabilidade. Especificamente, a viscosidade deve ser de 5 a 200 Pa.s na etapa da aplicação e na etapa de impregnação adicional. A viscosidade dentro da faixa pode melhorar a estabilidade do desempenho de deslocamento a uma alta velocidade do feixe de fibras de reforço em forma de folha. A viscosidade em fusão pode ser medida com um medidor de fluxo capilar a uma velocidade de cisalhamento de

9.728 s-1 depois que a resina termoplástica é retida por 5 minutos para ser derretida à temperatura do ponto de fusão da resina termoplástica de + 30°C. Quanto à condição da avaliação da viscosidade em fusão no relatório descritivo, foram selecionadas a temperatura e a velocidade de cisalhamento descritas acima porque a temperatura foi considerada como capaz de impedir a termólise durante o tempo de retenção curto, ao passo que tal velocidade de cisalhamento elevada foi considerada como uma condição similar de passagem através da seção estreitada na saída da seção de aplicação. É preferível que a viscosidade da resina termoplástica seja de 20 a 100 Pa.s.

[0086] É importante selecionar uma temperatura preferível da resina termoplástica de um ponto de vista da estabilidade da resina termoplástica. Especificamente, a temperatura da resina termoplástica deve ser ajustada entre o ponto de fusão de + 30°C e o ponto de fusão de + 100°C. A temperatura dentro da faixa pode melhorar a estabilidade da resina termoplástica. Em um caso no qual a resina termoplástica é uma resina amorfa que não tem nenhum ponto de fusão, é possível selecionar uma temperatura de modo a não deteriorar a estabilidade da resina termoplástica.

[0087] Em seguida, a etapa de aplicação da resina termoplástica da invenção será explicada com referência às figuras. Para aplicar a resina termoplástica 2 ao feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a pela máquina de revestimento 2, uma pluralidade de fibras de reforço 1 roladas para fora do urdidor 11 é disposta unidirecionalmente (ao longo da profundidade de papel) pelo dispositivo de disposição 12 para preparar o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a para passar através da seção de aplicação 20 para aplicar a resina termoplástica 2 a ambos os lados do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a. O feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b é desse modo obtido.

[0088] Na etapa de aplicação, o feixe de fibras de reforço em forma de folha deve se deslocar verticalmente para baixo, dos pontos de vista da facilidade de retenção da resina termoplástica na seção de aplicação e impregnação do feixe de fibras de reforço em forma de folha com resina termoplástica.

[0089] É preferível que a resina termoplástica seja retida por 1 a 60 minutos na seção de retenção de líquido na etapa de aplicação. O tempo de retenção de 1 minuto ou mais torna possível aplicar de maneira estável a resina termoplástica. É com mais preferência de 5 minutos ou mais, e de preferência de 10 minutos ou mais. O tempo de retenção de 60 minutos ou menos torna possível aplicar a resina termoplástica sem deterioração e a ligação da resina termoplástica. É com mais preferência de 40 minutos ou menos. É ainda de preferência de 30 minutos ou menos, e de preferência de 20 minutos ou menos.

[0090] Na presente invenção, o tempo de retenção Q [minuto] pode ser calculado pela Fórmula 2 a partir do volume M [cm3] da seção de retenção de líquido e da taxa de alimentação [cm3/minuto] da resina termoplástica.

Fórmula 2 Q [min] = M [cm3]/N [cm3/min]

[0091] Na etapa de aplicação, é possível que a seção de aplicação para reter a resina termoplástica seja carregada com um gás inerte. A seção de retenção de líquido carregada com o gás inerte pode impedir que a resina termoplástica deteriore e forme uma ligação. O tipo de gás inerte não é particularmente limitado. Dos pontos de vista da capacidade de manipulação e da produtividade, é de preferência o gás nitrogênio. A temperatura do gás inerte não é particularmente limitada. De um ponto de vista da estabilidade da temperatura da resina, é preferível que o gás inerte seja aquecido até o mesmo nível da temperatura da resina termoplástica.

[0092] Com referência às Figuras 2 a 4, a etapa de aplicação da resina termoplástica 2 unida ao feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a será explicada em detalhes. A Figura 2 é uma vista em seção transversal detalhada que mostra a seção de aplicação 20 ampliada na Figura 1. A seção de aplicação 20 compreende as superfícies de parede 21a, 21b que são opostas uma, à outra através da abertura predeterminada D. Entre as superfícies de parede 21a e 21b, são formadas a seção de retenção de líquido 22 da qual a área da seção diminui continuamente verticalmente para baixo (direção de deslocamento Z do feixe de fibras de reforço em forma de folha) e a seção estreitada em forma de entalhe 23 que fica localizada no lado inferior (lado de saída do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a) da seção de retenção de líquido 22 e tem uma área da seção menor do que aquela da face superior (lado de entrada do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a) da seção de retenção de líquido 22. Na Figura 2, os feixes de fibras de reforço em forma de folha 1a são dispostos na direção da profundidade do papel.

[0093] Na seção de aplicação 20, o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a introduzido na seção de retenção de líquido 22 se desloca verticalmente para baixo enquanto acompanha a resina termoplástica 2 vizinha.

Uma vez que a seção de retenção de líquido 22 tem uma área da seção que diminui verticalmente para baixo (direção de deslocamento Z do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a), a resina termoplástica 2 acompanhada é comprimida gradualmente para aumentar a pressão da resina termoplástica 2 para baixo na seção de retenção de líquido 22. A pressão no fundo da seção de retenção de líquido 22 aumenta para fazer com que o líquido acompanhado seja difícil de fluir para baixo de modo que flua para os membros de superfície de parede 21a, 21b, e então é bloqueado pelos membros de superfície de parede 21a, 21b e flui para cima.

Como resultado, o fluxo circulante T na seção de retenção de líquido 22 é formado ao longo do plano do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a e das superfícies de parede dos membros de superfícies de parede 21a, 21b.

Portanto, a penugem que se desloca ao longo do fluxo circulante T não pode se aproximar do fundo da seção de retenção de líquido 22 ou da seção estreitada 23 devido à sua elevada pressão hidráulica mesmo se a fibra de reforço em forma de folha 1a colocar a penugem na seção de retenção de líquido 22. Além disso, as bolhas de ar unidas à penugem movem a penugem para cima do fluxo circulante T para que passem através da vizinhança do nível de líquido superior na seção de retenção de líquido 22. Portanto, a penugem retida é não somente impedida de obstruir o fundo da seção de retenção de líquido 22 e da seção estreitada 23, mas também é coletada facilmente do nível de líquido superior na seção de retenção de líquido 22. Além disso, quando o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a se desloca a uma alta velocidade, a pressão hidráulica é aumentada ainda mais para realçar o efeito de exclusão da penugem.

Como resultado, a resina termoplástica 2 pode ser unida a alta velocidade ao feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a para melhorar bastante a produtividade.

[0094] O interior do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a é impregnado facilmente com a resina termoplástica 2 pela pressão hidráulica aumentada. Isso é causado com base na lei de Darcy de acordo com a qual a pressão termoplástica da resina aumenta o grau de impregnação quando um corpo poroso (que tem uma abertura entre fibras individuais adjacentes) tal como o feixe de fibras de reforço em forma de folha é impregnado com a resina termoplástica. Por conseguinte, quando feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a se desloca em alta velocidade, a pressão hidráulica é aumentada para realçar o efeito da impregnação. O feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a é impregnado com a resina termoplástica 2 pela substituição de gás/líquido às bolhas de ar residuais no interior, quando as bolhas de ar são descarregadas ao longo da direção de orientação da fibra (verticalmente ascendente) através de aberturas no feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a pela pressão hidráulica e pela flutuação. Uma vez que as bolhas de ar são descarregadas sem empurrar a resina termoplástica 2 para fora, a impregnação não é obstruída. Uma vez que algumas bolhas de ar descarregadas ao longo da direção normal da superfície do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a são excluídas rapidamente verticalmente para cima pela pressão hidráulica e pela flutuação, as bolhas de ar podem ser descarregadas eficientemente sem permanecer no fundo da seção de retenção de líquido 22 onde a impregnação pode ser bem executada. Por estes efeitos, o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a pode ser impregnado com a resina termoplástica 2 eficientemente para tornar possível obter o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b cuja qualidade é elevada com a resina termoplástica uniformemente impregnada 2.

[0095] Além disso, a penugem pode ser impedida de ser gerada uma vez que o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a é alinhado automaticamente pela pressão hidráulica descrita acima no centro da abertura D sem contato direto do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a com a seção de retenção de líquido 22 ou com a superfície da parede da seção estreitada 23. Isto é, quando o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a perturbado se aproxima da abertura D em que a resina termoplástica 2 é pressionada na abertura estreita para ser comprimida para aumentar a pressão hidráulica, o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a é empurrado de volta para o centro da abertura D.

[0096] A seção estreitada 23 é projetada para ter uma área da seção menor do que aquela da face superior da seção de retenção de líquido 22. Tal como mostrado na Figura 2 e na Figura 4, a área da seção torna-se menor quando o comprimento do pseudoplano formado pelo feixe de fibras de reforço em forma de folha ao longo da linha perpendicular é mais curto e desse modo a distância entre os membros é mais estreita. O efeito da impregnação ou do alinhamento automático pode ser obtido ao aumentar a pressão hidráulica na seção estreitada tal como descrito acima. Dos pontos de vista do desempenho de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a e do controle de fluxo da resina termoplástica 2, é preferível que o formato em seção da face mais superior da seção estreitada 23 seja o mesmo que o formado em seção da seção de retenção de líquido mais inferior

22. É possível que a área da seção de seção estreitada 23 seja ligeiramente maior tal como necessário.

[0097] A direção de deslocamento pode ser verticalmente descendente de uma maneira prática até ao ponto em que o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a pode continuamente se deslocar de maneira estável quando são realizadas a coleta de penugem e a descarga das bolhas de ar, embora o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a se desloque verticalmente para baixo (90° do plano horizontal) na seção de aplicação 20 mostrada na Figura 2. A expressão "verticalmente para baixo de uma maneira prática" inclui uma direção dentro da faixa de ±5° da direção vertical.

[0098] A quantidade da resina termoplástica 2 unida ao feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a pode ser controlada ao ajustar a abertura D da seção estreitada 23. Para aumentar a quantidade (aumentar o peso base) da resina termoplástica 2 aplicada ao feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a, é possível obter os membros de superfície de parede 21a, 21b ao alargar a abertura D.

[0099] A Figura 3 é uma vista inferior da seção de aplicação 20 vista ao longo da direção A na Figura 2. A seção de aplicação 20 é provida com os membros de parede lateral 24a, 24b para impedir que a resina termoplástica 2 escape para fora de ambas as extremidades na direção da disposição do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a quando a saída 25 da seção estreitada 23 é formado no espaço circundado pelos membros de superfície de parede 21a, 21b e os membros de parede lateral 24a, 24b. A relação de aspecto da seção (Y/D mostrada na Figura 3) da saída em forma de entalhe 25 pode ser projetada de acordo com o formato do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a para fixar a resina termoplástica 2 à mesma.

[00100] É preferível que uma força de cisalhamento definida pela Fórmula 1 de 1 a 1.500 N aja no feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a na seção estreitada 23. A força de cisalhamento dentro da faixa pode tanto suprimir a geração de penugem na seção estreitada quanto a impregnação da resina termoplástica. (Fórmula 1) F = 2 × (Y + D) x X x η x (U/δ) F: força de cisalhamento para agir na seção estreitada [N] Y: largura da seção estreitada

D: abertura da seção estreitada η: viscosidade da resina [MPa] U: velocidade de extração [m/min] δ: distância interfibras [mm] X: comprimento da seção estreitada [mm]

[00101] A Figura 4a é uma vista em seção da estrutura interna da seção de aplicação 20 vista ao longo da direção B. Embora o membro de superfície de parede 21b seja omitido e os feixes de fibras de reforço em forma de folha 1a sejam descritos como sendo dispostos através de espaços para fins de simplificação, é preferível que as fibras de reforço fibras 1 sejam dispostas sem nenhum espaço dos pontos de vista da qualidade do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica e das características mecânicas de FRP.

[00102] A Figura 4b mostra um fluxo da resina termoplástica 2 na abertura 26. Quando a abertura 26 é larga, o fluxo do vórtice é gerado na direção R. O fluxo do vórtice R dirigido para fora (Ra) no fundo da seção de retenção de líquido 22 pode dividir o feixe de fibras de reforço em forma de folha (para gerar a rachadura do feixe de fibras em forma de folha) ou pode alargar a distância entre as fibras de reforço de modo que um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica contenha uma disposição desigual de fibras de reforço. Por outro lado, o fluxo dirigido para dentro (Rb) no topo da seção de retenção de líquido 22 pode comprimir feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a na direção da largura para flexionar uma borda. No entanto, tal problema não foi resolvido porque a qualidade do produto é menos afetada pelo fluxo do vórtice gerado na abertura 26 do dispositivo divulgado no documento de patente 2 (JP3252278-B) para aplicar a resina termoplástica ao material base em forma de folha integrado (película, especificamente) em ambos os lados.

[00103] Na presente invenção, é preferível que uma restrição da largura seja realizada para reduzir a abertura 26 de modo que a geração do fluxo do vórtice seja suprimida em uma parte da extremidade. Especificamente, é preferível que a largura L da seção de retenção de líquido 22, que corresponde à abertura L [mm] entre os membros de placa lateral 24a e 24b, e a largura W [mm] medida imediatamente abaixo da seção estreitada 23 do feixe de fibras de reforço em forma de folha satisfaça a fórmula 3. (Fórmula 3) L ≤ W + 10

[00104] Desse modo, a geração do fluxo do vórtice em uma borda, a rachadura e a borda flexionada do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a são suprimidas para obter o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b que tem uma qualidade elevada e uma estabilidade elevada em que as fibras de reforço 1 são dispostas uniformemente sobre toda a largura W [mm] do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b. Quando a técnica é aplicada a pré-impregnados, os pré-impregnados podem ser melhorados na distinção e na qualidade, enquanto FRPs usando os pré-impregnados podem ser melhorados nas características mecânicas e na qualidade. É preferível que L [mm] e W [mm] satisfaçam a fórmula de "L ≤ W + 2 [mm] "de modo que a rachadura e a borda curvada do feixe de fibras de reforço em forma de folha sejam suprimidas.

[00105] De um ponto de vista de melhorar a uniformidade da dimensão na direção da largura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b, é preferível que L [mm] seja W-5 [mm] ou mais.

[00106] De um ponto de vista de suprimir o fluxo do vórtice R gerado pela pressão hidráulica elevada no fundo da seção de retenção de líquido 22, é preferível que a restrição da largura seja executada no fundo (na posição G mostrada na Figura 4a) da seção de retenção de líquido 22. Além disso, é mais preferível que a restrição da largura seja executada sobre uma área inteira da seção de retenção de líquido 22 de modo que a geração do fluxo do vórtice R seja suprimida quase completamente para suprimir quase completamente a rachadura e a borda flexionada do feixe de fibras de reforço em forma de folha.

[00107] Embora a restrição da largura possa ser executada somente na seção de retenção de líquido 22 de um ponto de vista de suprimir o fluxo do vórtice na abertura 26, é preferível que a restrição da largura também seja executada na seção estreitada 23 de um ponto de vista de suprimir a resina termoplástica excessiva 2 unida à face lateral do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b. Mecanismo de restrição da largura

[00108] Além da restrição da largura descrita acima executada pelos membros de parede lateral 24a, 24b, é possível que o mecanismo de restrição da largura 27a, 27b provido entre os membros de parede lateral 24a, 24b execute a restrição da largura tal como mostrado na Figura 5. Com tal mecanismo de restrição da largura capaz de projetar livremente a largura restrita, feixes de fibras de reforço em forma de folha impregnados com resina termoplástica podem ser produzidos com vários tipos de largura por uma seção de aplicação. É preferível satisfazer a relação de L2 ≤ W + 10 [mm], de preferência L2 ≤ W + 2 [mm], onde W indica uma largura do feixe de fibras de reforço em forma de folha imediatamente abaixo da seção estreitada e L2 indica uma largura restringida pelo mecanismo de restrição da largura na borda inferior. De um ponto de vista da uniformidade melhorada do tamanho na direção da largura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b, é preferível que L2 [mm] seja W - 5 [mm] ou mais. É preferível que o mecanismo de restrição da largura seja uma bucha em formato de placa de um ponto de vista de simplificação, embora o seu formato e material não sejam particularmente limitados. De um ponto de vista de manter o fluxo horizontal da resina termoplástica, é preferível que a largura, que é um comprimento vertical do mecanismo de restrição da largura na Figura 5 (C) visto ao longo da direção Z, seja menor do que a abertura entre os membros de superfície de parede 21a e 21b no topo perto do nível de líquido. Por outro lado, dos pontos de vista da deterioração da resina termoplástica suprimida e da retenção da resina termoplástica suprimida na seção de retenção de líquido, é preferível que o mecanismo de restrição da largura tenha um formato do meio e um formato do fundo ao longo do formato interno da seção de aplicação. Isto é, o mecanismo de restrição da largura é de preferência inserido na seção estreitada 23.

[00109] A Figura 5 mostra um exemplo da bucha em formato de placa do mecanismo de restrição da largura em que as partes do meio e do fundo seguem o formato afunilado da seção de retenção de líquido 22 e são inseridas na seção estreitada 23. A Figura 5 mostra o exemplo em que L2 [mm] é constante do nível de líquido à saída, embora a largura restrita possa não ser constante tal como é apregoado como finalidade do mecanismo de restrição da largura da invenção. O mecanismo de restrição da largura pode ser fixado à seção de aplicação 20 por qualquer método. A bucha em formato de placa pode ser fixada em algumas partes na direção vertical para suprimir a flutuação da largura restrita pela deformação da bucha em formato de placa sob uma pressão hidráulica elevada. É preferível que a parte superior seja fixada com uma estai, ao passo que a parte inferior é inserida na seção de aplicação de modo que a largura seja restringida facilmente pelo mecanismo de restrição da largura. Formato da seção de retenção de líquido

[00110] Tal como descrito acima, é importante para a presente invenção que a área da seção diminua continuamente ao longo da direção de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a na seção de retenção de líquido 22 para aumentar a pressão hidráulica ao longo da direção de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha. A dita expressão "a área da seção diminui continuamente ao longo da direção de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a" permite todas as formas até ao ponto em que a pressão hidráulica pode ser continuamente aumentada ao longo da direção de deslocamento. Na vista em seção transversal da seção de retenção de líquidos 22, o formato pode ser afunilado (linhas retas) ou curvado tal como um formato de trompete. A parte com diminuição da área da seção pode continuar por todo um comprimento da seção de retenção de líquido 22, ou, alternativamente pode ter a parte da qual a área da seção é constante ou crescente. Estas modalidades serão explicadas em detalhes com referência às Figuras 6 a 9.

[00111] A Figura 6 é uma vista em seção transversal detalhada que mostra a seção de aplicação 20b como um outro exemplo daquela na Figura 2. Ela é a mesma que a seção de aplicação 20, com exceção dos formatos diferentes dos membros de superfície de parede 21c, 21d que constituem a seção de retenção de líquido 22. É possível que a seção de retenção de líquido 22 seja secionada, tal como a seção de aplicação 20b mostrada na Figura 6, na região 22a em que a área da seção diminui continuamente verticalmente para baixo (direção Z) e na região 22b em que a área da seção não diminui. É preferível que a parte com diminuição contínua da área da seção tenha uma altura vertical H de 10 mm ou mais. É mais preferível que a parte com diminuição contínua da área da seção tenha uma altura vertical H de 50 mm ou mais. Dessa maneira, a pressão hidráulica gerada no fundo da seção de retenção de líquido 22 pode ser aumentada suficientemente ao assegurar que a distância em que a resina termoplástica acompanhada pelo feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a seja comprimida na área da seção diminui continuamente da região 22a da seção de retenção de líquido

22. Como resultado, a penugem é impedida de obstruir a seção estreitada 23 pela pressão hidráulica quando o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a é impregnado com a resina termoplástica 2 pela pressão hidráulica.

[00112] Quando a área da seção que diminui continuamente da região 22a da seção de retenção de líquido 22 tem um formato afunilado tal como a seção de aplicação 20 mostrada na Figura 2 ou a seção de aplicação 20b mostrada na Figura 6, é preferível que o ângulo de abertura θ seja um ângulo agudo (90° ou menos). Dessa maneira, uma pressão hidráulica elevada pode ser atingida com o realce do efeito de compressão da resina termoplástica 2 na área da seção que diminui continuamente da região 22a (parte afunilada) na seção de retenção de líquido 22.

[00113] A Figura 7 é uma vista em seção transversal detalhada que mostra a seção de aplicação 20c como um outro exemplo daquela na Figura 6. Ela é a mesma que a seção de aplicação 20b mostrada na Figura 6, com exceção dos formatos afunilados de 2 estágios dos membros de superfície de parede 21e, 21f que constituem a seção de retenção de líquido 22. Dessa maneira, é possível que a área da seção que diminui continuamente da região 22a da seção de retenção de líquido 22 seja uma seção afunilada de múltiplos estágios além de 2 estágios. De um ponto de vista do efeito de compressão realçado, é preferível que o ângulo de abertura θ aberto da seção estreitada 23 mais próxima da seção afunilada seja um ângulo agudo. É preferível que a área da seção que diminui continuamente da região tenha uma altura vertical H de 10 mm ou mais. É mais preferível que a área da seção que diminui continuamente da região tenha uma altura vertical H de 50 mm ou mais. Tal como mostrado na Figura 7, a área da seção que diminui continuamente da região 22a da seção de retenção de líquido 22 tem uma seção afunilada de múltiplos estágios de modo que o volume da resina termoplástica 2 a ser retida na seção de retenção de líquido 22 seja mantido quando o ângulo θ da seção estreitada mais próxima da seção afunilada 23 é pequeno. Desse modo, a pressão hidráulica gerada no fundo da seção de retenção de líquido 22 é aumentada ainda mais para realçar os efeitos de exclusão da penugem e impregnação da resina termoplástica 2.

[00114] A Figura 8 é uma vista em seção transversal detalhada que mostra a seção de aplicação 20d como um outro exemplo daquela na Figura 6. Ela é a mesma que a seção de aplicação 20b mostrada na Figura 6, com exceção dos formatos de degraus dos membros de superfície de parede 21g, 21h que constituem a seção de retenção de líquido 22. Dessa maneira, é possível que a área da seção que diminui continuamente da região 22c da seção de retenção de líquido 22 seja contida em uma outra parte da seção de retenção de líquido 22 uma vez que a finalidade de presente invenção de aumentar a pressão hidráulica pode ser atingida pela área da seção que diminui continuamente da região 22a na parte mais inferior da seção de retenção de líquido 22. Quando a seção de retenção de líquido 22 tem tal formato mostrado na Figura 8, a área da seção que diminui continuamente da região 22a pode ser mantida enquanto que a capacidade de volume da resina termoplástica 2 pode ser aumentada ao aumentar a profundidade B da seção de retenção de líquido 22. Como resultado, mesmo quando a resina termoplástica 2 não pode ser alimentada continuamente na seção de aplicação 20b, a resina termoplástica 2 pode ser unida ao feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a por um longo tempo para melhorar a produtividade do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b.

[00115] A Figura 9 é uma vista em seção transversal detalhada que mostra a seção de aplicação 20e como um outro exemplo daquela na Figura 6. Ela é a mesma que a seção de aplicação 20b mostrada na Figura 6, com exceção do formato de trompete (formato curvado) dos membros de superfície de parede 21i, 21j que constituem a seção de retenção de líquido 22. A seção de aplicação 22a mostrada na Figura 6 tem uma vista detalhada da seção transversal da região 22a afunilada (reta) da seção de retenção de líquido 22 embora possa ser um formato de trompete (formato curvado) tal como mostrado na Figura 8. É preferível que a parte do fundo da seção de retenção de líquido 22 conecte suavemente com a parte superior da seção estreitada 23. Quando a parte do fundo da seção de retenção de líquido 22 e a parte superior da seção estreitada 23 são desiguais, o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a pode ficar preso no degrau de modo a gerar penugem. Quando a vista detalhada da seção transversal da região da seção de retenção de líquido 22 tem um formato de trompete, é preferível que o ângulo de abertura θ da linha tangente virtual na parte mais inferior da vista detalhada da seção transversal da região 22a da seção de retenção de líquido 22 seja um ângulo agudo.

[00116] É possível que a área da seção da seção de retenção de líquido da invenção não diminua suavemente até o ponto em que a finalidade de presente invenção é atingida, embora a área da seção diminua suavemente no exemplo descrito acima.

[00117] A Figura 10 é uma vista em seção transversal detalhada que mostra a seção de aplicação 30 diferente da seção de aplicação da invenção. Ao contrário dos exemplos de presente invenção, a seção de retenção de líquido 32 mostrada na Figura 10 é configurada para ter uma área da seção de diminui de maneira descontínua subitamente na borda até a seção estreitada 23, sem incluir a região 33 da qual a área da seção diminui continuamente verticalmente para baixo (direção Z). Portanto, o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a tende a ficar obstruído. Mecanismo de deslocamento

[00118] Um rolo convencional ou um outro ainda pode ser usado apropriadamente como um mecanismo de deslocamento para conduzir um feixe de fibras de reforço em forma de folha ou o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica da invenção. É preferível que os rolos sejam providos ao longo da direção vertical através da seção de aplicação porque o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a da invenção é conduzido verticalmente para baixo.

[00119] É preferível que um trajeto de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha seja provido linearmente para suprimir a disposição perturbada e a penugem das fibras de reforço. Feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica

[00120] É preferível que o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b seja impregnado com a resina termoplástica em 10% ou mais do grau de impregnação na etapa de aplicação. O grau de impregnação do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica é medido ao observar uma seção na direção da espessura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica tal como segue. Uma amostra do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica embutido em resina epóxi é polida de modo que a seção na direção da espessura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica possa ser bem observada. As amostras polidas são fotografadas a uma ampliação de 400 vezes com um microscópio de medição de formato

3D em cores ultra profundo VHX-950F (parte do controlador)/VH-Z100R (parte do medidor) (fabricado pela Keyence Corporation). A faixa de disparo é de 500 μm de largura x espessura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica. O grau de impregnação é calculado pela Fórmula 4 a partir das áreas do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica e da parte impregnada com resina na imagem do instantâneo. (Fórmula 4) Grau de impregnação [%] = (área total ocupada pela parte impregnada)/(área total do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica) × 100 Impregnação adicional

[00121] A etapa de impregnação adicional da resina termoplástica da invenção será explicada. Para ajustar o grau de impregnação a um valor desejável, é necessário aumentar o grau de impregnação por um dispositivo de impregnação adicional 40. No relatório descritivo, uma impregnação adicional executada depois da etapa de aplicação é chamada de "impregnação adicional" de modo a ser distinguida de uma impregnação executada pela seção de aplicação 20. O dispositivo de impregnação adicional não é particularmente limitado, e pode ser selecionado dos convencionais de acordo com a finalidade.

[00122] Com referência às Figuras 11 a 14, a etapa de impregnação adicional da resina termoplástica 2 ao feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a será explicada em detalhes. A Figura 11 é uma vista em seção transversal detalhada de uma seção de impregnação adicional 40 ampliada na Figura 1. A impregnação adicional prossegue quando o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b passa através da barra de impregnação 41 ao longo da forma de S. É possível que o número de barras de impregnação 41, o ângulo de envolvimento e a temperatura sejam ajustados para obter um grau desejável de impregnação. É possível que a barra de impregnação 41 seja fixa ou gire dependente ou independentemente com um motor ou um outro ainda ao acompanhar o deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b. De um ponto de vista de um ajuste fácil do grau de impregnação, é preferível que a barra de impregnação 41 gire independentemente com um motor ou um outro ainda. É preferível que a barra de impregnação 41 seja provida com um dispositivo gerador de onda ultrassônica para transmitir a vibração ultrassônica ao feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b quando a impregnação adicional for executada. A etapa de impregnação adicional prossegue em um tempo mais curto mediante a aplicação a vibração ultrassônica para melhorar a produtividade.

[00123] A Figura 12 é uma vista em seção transversal detalhada de uma seção de impregnação adicional 40b como um outro exemplo daquela na Figura 11. A resina termoplástica 2 é sujeita à etapa de impregnação adicional por meio do aquecimento/pressurização do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b entre os rolos de impregnação opostos 42. É possível que o número de rolos de impregnação 42, a temperatura e a pressão dos rolos sejam ajustados de modo a obter um grau desejável de impregnação. É preferível que os rolos de impregnação opostos 42 sejam providos com as partes côncavo-convexas que podem acoplar umas nas outras de modo que a impregnação adicional seja executada sem perturbar o alinhamento das fibras de reforço que constituem o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b. É possível que o espaçamento entre os rolos de impregnação opostos 42 seja ajustado de maneira desejável para realizar simultaneamente a etapa de impregnação adicional e a etapa de formação a serem descritas mais adiante. É possível que a temperatura do rolo na saída de uma seção de impregnação adicional seja ajustada abaixo da temperatura de cristalização ou da temperatura de transição vítrea da resina termoplástica 2 para atingir simultaneamente o resfriamento.

[00124] A Figura 13 é uma vista em seção transversal detalhada de uma seção de impregnação adicional 40c como um outro exemplo daquela na Figura 12. A etapa de impregnação adicional é executada por meio do aquecimento/pressurização do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b entre as correias superior e inferior opostas 43. É possível que o comprimento das correias 43, a força de pressurizando, a temperatura de aquecimento e a distância de aquecimento sejam ajustados para obter um grau desejável de impregnação. É possível que as temperaturas das correias 43 tenham um gradiente térmico para executar sucessivamente a etapa de formação e a etapa de resfriamento. Ou seja, o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b pode ser formado quando um grau desejável de impregnação for atingido mediante o aquecimento dos rolos 44a, 44b que dirigem as correias acima do ponto de fusão ou da temperatura de transição vítrea da resina termoplástica e ao manter o rolo 44c abaixo da temperatura de cristalização na Figura 13.

[00125] A Figura 14 é uma vista em seção transversal detalhada de uma seção de impregnação adicional 40d como um outro exemplo daquela na Figura 12. A resina termoplástica 2 é sujeitada à etapa de impregnação adicional mediante o aquecimento e a pressurização sucessivamente do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b entre as prensas 45a e 45b. É possível que o número de máquinas de compressão, a temperatura de aquecimento e a força de pressurização sejam ajustados para obter um grau desejável de impregnação. É possível que as temperaturas das máquinas de compressão sucessivas sejam alteradas para executar sucessivamente a etapa de formação e a etapa de resfriamento. Ou seja, o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b pode ser formado quando um grau desejável de impregnação for obtido mediante o aquecimento da prensa 45a acima do ponto de fusão ou da temperatura de transição vítrea da resina termoplástica e ao manter a prensa 45b abaixo da temperatura de cristalização na Figura 14.

[00126] Na etapa de impregnação adicional da invenção, é possível que uma seção de impregnação adicional 40 seja carregada com um gás inerte. O gás inerte carregado pode suprimir a deterioração e a ligação da resina termoplástica na etapa de impregnação adicional. Dos pontos de vista da capacidade de manipulação e da produtividade, é preferível que o gás inerte seja o gás nitrogênio, embora ele não seja particularmente limitado. De um ponto de vista de menos flutuação da temperatura da resina, é preferível que o gás inerte seja aquecido até uma temperatura do mesmo nível que a temperatura da resina termoplástica.

[00127] A etapa de impregnação adicional pode ser executada imediatamente depois da etapa de aplicação da resina termoplástica, ou, alternativamente a resina termoplástica pode ser alimentada na etapa de impregnação adicional depois do seu resfriamento/solidificação. De um ponto de vista da produtividade, é preferível que a etapa de impregnação adicional seja executada sucessivamente imediatamente depois da etapa de aplicação. O feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica pode ser alimentado diretamente na etapa de impregnação adicional imediatamente depois da etapa de aplicação, ou,

alternativamente pode ser imprensado por folhas de desprendimento antes de ser alimentado na etapa de impregnação adicional. Dos pontos de vista da produtividade e do desempenho da impregnação, é preferível que o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica seja alimentado diretamente na etapa de impregnação adicional.

[00128] Na etapa de impregnação adicional da invenção, o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a pode se deslocar em uma condição na qual a direção do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a que se deslocou verticalmente para baixo na etapa de aplicação é mantida, ou, alternativamente pode transferir uma direção ao usar um rolo e uma barra. É possível executar simultaneamente a impregnação adicional e a transferência da direção do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a. Etapa de formação

[00129] A etapa de formação da resina a ser resfriada/solidificada da invenção será explicada. Para ajustar a um tamanho desejável e uma qualidade de superfície, é necessário ajustar a dimensão na etapa de formação da invenção. O dispositivo de formação/resfriamento não é particularmente limitado, e pode ser selecionado dos dispositivos convencionais de acordo com a finalidade.

[00130] A etapa de formação pode ser executada por um método tal como o método de rolos descrito acima, o método de compressão de correia dupla, o método de compressão intermitente e um outro método para a passagem através de um bocal que tem um formato de seção desejável.

[00131] A formação e o resfriamento podem ser executados simultaneamente, ou, alternativamente podem ser executados separadamente. A etapa de formação pode ser executada por um dispositivo diferente daquele que executa a etapa de resfriamento. É possível que a resina passe através de um bocal do molde que tem um formato em seção desejável e passe então entre os rolos da calandra em que o refrigerante flui.

[00132] A etapa de formação pode ser executada imediatamente depois da etapa de impregnação adicional da resina termoplástica, ou, alternativamente a resina termoplástica pode ser reaquecida e alimentada na etapa de impregnação adicional após o resfriamento/solidificação. De um ponto de vista da produtividade, é preferível que a etapa de formação e a etapa de resfriamento/solidificação sejam executadas sucessivamente imediatamente depois da etapa de impregnação adicional.

[00133] A distância entre o dispositivo de formação e o dispositivo de resfriamento não é particularmente limitada, e pode ser ajustada apropriadamente de maneira tal que a dimensão e a aparência da superfície desejável sejam obtidas. Quando a resina termoplástica é uma resina termoplástica cristalina, é preferível que a temperatura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica a ser alimentado no dispositivo de resfriamento seja uma temperatura de cristalização (Tc) ou maior. Por outro lado, quando a resina termoplástica é uma resina termoplástica amorfa, é preferível que a temperatura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica a ser alimentado no dispositivo de resfriamento seja uma temperatura de transição vítrea (Tg) ou maior.

[00134] É preferível que uma razão do teor de volume da fibra do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica depois de ter passado através da etapa da aplicação em relação ao teor de volume da fibra do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica depois de ter passado através da etapa de formação seja de 0,9 a 1,0. A razão dos índices de volume de fibra dentro da faixa pode suprimir a perda da resina termoplástica para melhorar a produtividade. Largura do pré-impregnado

[00135] Em seguida, o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica da invenção a ser aplicado ao material de FRP será chamado de "pré-impregnado" que é um tipo de precursor de FRP que corresponde a um exemplo do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 1b.

[00136] O formato do pré-impregnado pode ter uma ampla largura de várias dúzias de cm a 2 m, ou pode ser uma fita da qual a largura é de vários mm a várias dúzias de mm, tal como selecionado de acordo com a aplicação do uso. Recentemente, os dispositivos chamados ATL (Automated Tape Laying = Deposição de Fita Automatizada) e AFP (Automated Fiber Placement = Colocação de Fibra Automatizada) capazes de laminar automaticamente pré-impregnados estreitos de fitas de pré-impregnados são usados para melhorar a eficiência da etapa da laminação do pré-impregnado. É preferível que o pré-impregnado tenha uma largura apropriada para tais dispositivos. A ATL usa frequentemente um pré-impregnado estreito que tem uma largura de cerca de 7,5 cm, 15 cm ou 30 cm, ao passo que a AFP usa frequentemente uma fita de pré-impregnado que tem uma largura de cerca de 3 mm a 25 mm.

[00137] O pré-impregnado que tem uma largura desejável pode ser preparado ao cortar os pré-impregnados largos que têm uma largura de 1 m a 2 m em uma largura mais fina embora o método não seja particularmente limitado. Também possível é que a etapa de entalhe seja simplificada ou omitida ao ajustar a largura da seção de aplicação da invenção que tem uma largura inicialmente desejável. Por exemplo, a largura de saída da seção de aplicação pode ser ajustada de acordo com o pré-impregnado fino que tem uma largura de 30 cm a ser usado para a ATL. Para produzir de modo eficiente este pré-impregnado, é preferível que a largura do produto seja de 30 cm. Quando uma pluralidade de tais aparelhos de produção é provida em paralelo, os pré- impregnados podem ser produzidos por uma pluralidade de linhas de produção com o mesmo dispositivo de deslocamento, dispositivo de condução, rolos e bobinador. A Figura 19 mostra um exemplo do aparelho de produção de pré-impregnado provido com cinco seções de aplicação conectadas em paralelo. Cada uma de cinco partes do feixe de fibras de reforço em forma de folha 416 pode seguir através de cada um dos dispositivos de pré-aquecimento de fibras de reforço independentes e cada uma das seções de aplicação 430 para produzir cinco partes de pré-impregnados 471, embora os dispositivos de pré- aquecimento de fibras de reforço 420 e as seções de aplicação 430 possam ser integrados ao longo da direção paralela. Em tal caso, é possível que a seção de aplicação 430 inclua cinco mecanismos de restrição da largura e cinco seções de aplicação providos independentemente.

[00138] A fita de pré-impregnado pode ser produzida mediante a formação de um feixe de fibras de reforço em forma de folha feito de 1 a 3 fios dos feixes de fibras de reforço em forma de fita a serem passados através da seção de aplicação da qual a largura foi ajustada para tornar a largura da fita desejável. De um ponto de vista do controle da sobreposição das fitas na direção lateral de fitas de pré-impregnados, a largura da fita deve ser frequentemente precisa. Por conseguinte, é preferível que a largura de saída da seção de aplicação seja precisamente controlada para que L, L2 e W satisfaçam a relação de L ≤ W + 1 mm e/ou L2 ≤ W + 1 mm neste caso. Entalhe

[00139] O pré-impregnado pode ser cortado por um dispositivo de entalhe convencional sem nenhuma restrição particular. É possível que o pré-impregnado seja rolado uma vez e ajustado em um dispositivo de entalhe para executar o entalhe. Também é possível que o pré- impregnado seja sujeitado a uma etapa de entalhe sucessivamente depois do processo de produção de pré-impregnado sem rolar o pré- impregnado para fins de eficiência. O pré-impregnado largo que tem uma largura de 1 m ou mais pode ser diretamente entalhado em uma largura desejável na etapa de entalhe, ou, alternativamente pode ser entalhado nos pré-impregnados finos que têm uma largura de cerca de 30 cm e então entalhados em uma largura desejável.

[00140] Quando o pré-impregnado fino ou o pré-impregnado da fita são alimentados em uma pluralidade de seções de aplicação providas em paralelo, é possível que cada folha de desprendimento seja alimentada independentemente, ou que uma folha de desprendimento larga seja alimentada para ser laminada com uma pluralidade de pré- impregnados. O pré-impregnado obtido do qual as bordas na direção da largura são cortadas fora pode ser alimentado no dispositivo de ATL ou de AFP. Neste caso, devido ao fato que a maioria das bordas cortadas fora deve ser folhas de desprendimento de modo que a quantidade de resina termoplástica unida ao cortador de entalhe seja reduzida, o período de limpeza da lâmina de corte em entalhe pode ser estendido. Modificação (variação) e aplicação da presente invenção

[00141] Na presente invenção, uma pluralidade de seções de aplicação pode realçar a eficiência e a função do processo de produção.

[00142] É possível que uma pluralidade de seções de aplicação seja provida para laminar uma pluralidade de feixes de fibras de reforço em forma de folha impregnados com resina termoplástica. A Figura 15 mostra um exemplo de duas seções de aplicação para executar a etapa de laminação dos feixes de fibras de reforço em forma de folha impregnados com resina termoplástica. Duas partes do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 471 extraídas da primeira seção de impregnação 431 e da segunda seção de aplicação 432 passam através da seção de impregnação adicional 433 e da segunda seção de impregnação 434, através da primeira seção de formação 435 e da segunda seção de formação 436, através da primeira seção de resfriamento/solidificação 437 de da segunda seção de resfriamento/solidificação 438 e através do rolo rotativo 445, e são laminadas pelo rolo de laminação 447 provido abaixo.

O rolo rotativo pode ser substituído por um guia rotativo sujeitado ao tratamento de desprendimento ou um outro ainda.

É possível que o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica seja laminado antes ou depois da etapa de impregnação adicional embora ele seja laminado depois de ter passado através da etapa de resfriamento na Figura 15. Devido ao fato que tal feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica do tipo de laminação pode melhorar a eficiência na laminação do pré- impregnado, ele é apropriado para a produção de FRPs grossos.

Além disso, devido ao fato que tal pré-impregnado fino de múltiplas camadas pode melhorar a dureza e a resistência ao impacto de FRP, ele é apropriado para produzir o pré-impregnado de múltiplas camadas fino de maneira eficiente.

Além disso, um pré-impregnado hetero-acoplado dotado de funcionalidade pode ser facilmente produzido por meio da laminação de tipos diferentes de pré-impregnados.

Neste caso, é possível mudar o tipo das fibras de reforço, a finura das fibras de reforço, o número de filamentos, as características mecânicas, as características de superfície da fibra, ou outros ainda.

Tipos diferentes de resina termoplástica podem ser usados.

Por exemplo, é possível produzir o pré-impregnado hetero-acoplado obtido por meio da laminação de pré-impregnados que têm espessuras diferentes e características mecânicas diferentes.

Além disso, é possível que um pré-impregnado excelente nas características mecânicas e na dureza seja produzido facilmente mediante a laminação de dois tipos de pré-

impregnados, em que uma resina termoplástica excelente na impregnação foi aplicada a um pré-impregnado pela primeira seção de aplicação e uma outra resina excelente na dureza foi aplicada ao outro pré-impregnado pela segunda seção de aplicação.

[00143] Para um outro exemplo na Figura 19, é possível que as seções de uma pluralidade de seções aplicação sejam providas em paralelo ao longo da direção de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha, ou que as seções de uma pluralidade de seções de aplicação sejam providas em paralelo ao longo da direção da largura do feixe de fibras de reforço em forma de folha. Com esta configuração, um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica estreita ou em forma de fita pode ser produzido de maneira eficiente. Além disso, um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica que tem as características alteradas ao longo da direção da largura pode ser produzido mediante a provisão de fibras de reforço ou resinas termoplásticas diferentes por cada seção de aplicação.

[00144] Para um outro exemplo, é possível que as seções de uma pluralidade de seções de aplicação sejam providas em série ao longo da direção de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha. A Figura 20 mostra um exemplo de duas seções de aplicação providas em série.

[00145] Com esta disposição em série, os tipos de resinas termoplástica podem ser alterados ao longo da direção da espessura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica. Além disso, a estabilidade de deslocamento ou o desempenho do deslocamento a alta velocidade podem ser melhorados até mesmo pelo mesmo tipo de resina termoplástica a ser aplicada sob condições diferentes de aplicação em cada seção de aplicação. Por exemplo, é possível que um pré-impregnado excelente nas características mecânicas e na impregnação seja produzido facilmente mediante a laminação de dois tipos de pré-impregnados, em que a resina termoplástica que tem uma viscosidade baixa foi aplicada a um pré-impregnado pela primeira seção de aplicação e uma outra resina excelente na dureza foi aplicada ao outro pré-impregnado pela segunda seção de aplicação. Além disso, um pré-impregnado provido com uma camada adesiva a ser aderido a um outro material na superfície pode ser produzido facilmente mediante a aplicação de uma primeira resina termoplástica que tem uma resina termicamente resistente na primeira seção de aplicação e a aplicação de uma segunda resina termoplástica que tem um ponto de fusão mais baixo do que aquele da primeira resina termoplástica na segunda seção de aplicação.

[00146] Anteriormente, vários exemplos foram mostrados para a provisão de uma pluralidade de seções de aplicação. O número das seções de aplicação não é particularmente limitado e pode ser mudado de acordo com a finalidade. Estas configurações podem ser combinadas. Além disso, as condições do tamanho, do formato e da aplicação tal como a temperatura da seção de aplicação podem ser misturadas.

[00147] Tal como descrito acima, o método de produção da invenção é excelente na extensibilidade que pode tornar o produto excelente no desempenho e na função, bem como pode tornar a produção eficiente e estável. Mecanismo de alimentação de resina termoplástica

[00148] A resina termoplástica pode ser alimentada na seção de aplicação para reter a resina termoplástica por um aparelho convencional, embora o mecanismo de alimentação termoplástica de resina não seja particularmente limitado. É preferível que a resina termoplástica seja alimentada continuamente na seção de aplicação 20 de modo que o feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a se desloque de maneira estável sem perturbar a superfície de líquido superior da seção de aplicação 20. Por exemplo, é possível que a resina termoplástica seja alimentada de um tanque de retenção por uma força de impulsão do próprio peso ou que seja alimentada continuamente por uma bomba ou um outro ainda. Uma bomba de engrenagem, uma bomba de tubo, uma bomba da pressão ou uma outra ainda podem ser selecionadas de acordo com as características da resina termoplástica. É possível usar um extrusor contínuo. É preferível empregar o mecanismo de alimentação de resina termoplástica que pode executar uma alimentação contínua de acordo com a quantidade aplicada de modo que o nível de líquido seja constante no topo da seção de aplicação de resina termoplástica. Para obter isto, é possível empregar um mecanismo para monitorar o nível de líquido ou o peso na seção de aplicação a ser alimentado de volta a um dispositivo de alimentação. Monitoramento em linha

[00149] É preferível empregar um mecanismo para executar o monitoramento em linha de uma quantidade aplicada. O monitoramento em linha pode ser executado por um dispositivo convencional sem nenhuma restrição particular. Por exemplo, é possível empregar um dispositivo de medição da espessura tal como o medidor de raios beta. Neste caso, a diferença entre a espessura do feixe de fibras de reforço em forma de folha e a espessura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica medida seja analisada para estimar a quantidade aplicada. A temperatura da seção de aplicação e a abertura D (vide a Figura 2) da seção estreitada 23 podem ser ajustadas ao usar a quantidade aplicada monitorada em linha imediatamente alimentada de volta à seção de aplicação. O monitoramento da quantidade aplicada pode ser usado como monitoramento padrão. Na Figura 16, a espessura do feixe de fibras de reforço em forma de folha 416 pode ser medida perto do rolo rotativo

419, ao passo que a espessura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica pode ser medida entre a seção de aplicação 430 e o rolo rotativo 441. É preferível que o monitoramento de defeitos em linha seja executado ao usar raios infravermelhos, raios próximos de infravermelho, uma câmera (análise de imagem), ou um outro ainda.

[00150] A máquina de revestimento da invenção compreende: um mecanismo de deslocamento de um feixe de fibras de reforço em forma de folha em que as fibras de reforço são orientadas unidirecionalmente para serem deslocadas substantivamente verticalmente para baixo; e um mecanismo de aplicação, em que o mecanismo de aplicação que retém a resina termoplástica no seu interior compreende uma seção de retenção de líquido e uma seção estreitada que se comunicam uma com a outra, em que a seção de retenção de líquido tem uma parte da qual a área da seção diminui continuamente ao longo da direção de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha, e a seção estreitada que tem uma seção transversal em forma de entalhe tem uma área menor do que aquela da face superior da seção de retenção de líquido.

[00151] Em seguida, um pré-impregnado de acordo com um exemplo do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica produzido especificamente pela máquina de revestimento será explicado em detalhes. Além disso, a presente invenção não deve ser interpretada como sendo limitada aos exemplos a seguir a ser descritos abaixo.

[00152] A Figura 16 é uma vista em seção esquemática que mostra um exemplo do método/aparelho de produção de pré-impregnado da invenção. Uma pluralidade de bobinas de fibras de reforço 412 é ajustada ao urdidor 411 através do guia rotativo 413 e elas são puxadas para cima. Os feixes de fibras de reforço 414 podem ser puxados por uma tensão constante com um mecanismo de freio unido ao urdidor.

Os feixes de fibras de reforço 414 puxados são dispostos de modo ordenado com o dispositivo de disposição de fibras de reforço 415 para formar o feixe de fibras de reforço em forma de folha 416. O feixe de fibras de reforço pode conter de 2 a algumas centenas de fios ajustáveis de acordo com uma largura do pré-impregnado desejável e o peso base da fibra, embora a fibra de reforço que contém somente 3 fios seja ilustrada na Figura 16. O feixe de fibras de reforço em forma de folha 416 é conduzido verticalmente para baixo através do dispositivo de alargamento 417, o dispositivo de alisamento 418 e o rolo rotativo 419. Na Figura 16, o feixe de fibras de reforço em forma de folha 416 é conduzido linearmente através de dispositivos providos do dispositivo de sequência de fibras de reforço 415 ao rolo rotativo 419. É possível pular ou omitir o dispositivo de alargamento 417 e o dispositivo de alisamento 418 de acordo com a finalidade.

É possível mudar a ordem de provisão do dispositivo de disposição de fibras de reforço 415, do dispositivo de alargamento 417 e do dispositivo de alisamento 418 dependendo das finalidades.

O feixe de fibras de reforço em forma de folha 416 se desloca verticalmente para baixo do rolo rotativo 419 para alcançar o rolo rotativo 441 através do dispositivo de pré-aquecimento de fibra de reforço 420, da seção de aplicação 430, da seção de impregnação adicional 433, da seção de formação 435 e da seção de resfriamento 437. A seção de aplicação 430 pode ter qualquer formato da seção de aplicação até ao ponto em que a finalidade da presente invenção é atingida.

Os exemplos de formato são mostrados na Figura 2 e nas Figuras 6 a 9. É possível a provisão de uma bucha tal como mostrado na Figura 5. Ele é removido com dispositivo de extração 444 e enrolado com o dispositivo de enrolamento 464 para preparar o feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica.

Na Figura 12, a ilustração de um dispositivo de alimentação de resina termoplástica e de um dispositivo de monitoramento em linha é omitida.

[00153] A Figura 17 é uma vista em seção esquemática que mostra um outro exemplo do método/aparelho de produção de pré-impregnado da invenção. A Figura 17 difere da Figura 16, ume vez que o feixe de fibras de reforço 414 é extraído do urdidor 411 para formar diretamente o feixe de fibras de reforço em forma de folha 416 com o dispositivo de disposição de fibras de reforço 415 e então é conduzido linearmente através do dispositivo de alargamento 417 ao dispositivo de alisamento 418 para conduzir o feixe de fibras de reforço em forma de folha 416 para cima. Com esta configuração, a provisão de dispositivos em níveis superiores não se torna necessária, de modo que o trabalho de instalação de provisão de estágios pode ser bastante simplificado.

[00154] A Figura 18 é uma vista em seção esquemática que mostra ainda um outro exemplo do método/aparelho de produção de pré- impregnado da invenção. Na Figura 18, o urdidor 411 é instalado no andar de cima para que o trajeto de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha 416 seja retilíneo. Aplicações Industriais da Invenção

[00155] Os feixes de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica produzidos pelo presente método de produção podem ser extensamente aplicados a FRP tipificado por CFRP usado para o material estrutural, o material interior, o vaso de pressão e o material industrial nos campos aeroespacial, automobilístico, ferroviário, marítimo, de material esportivo, de equipamento médico, do lar, de engenharia/construção civil, ou outros ainda. Explanação dos símbolos 1: fibra de reforço 1a: feixe de fibras de reforço em forma de folha 1b: feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica 2: resina termoplástica 11: urdidor 12: dispositivo de disposição 13, 14: rolo de transporte 15: dispositivo de enrolamento 20: seção de aplicação 20b: seção de aplicação de um outro exemplo 20c: seção de aplicação de um outro exemplo 20d: seção de aplicação de um outro exemplo 20e: seção de aplicação de um outro exemplo 21a, 21b: membro da superfície da parede 21c, 21d: membro da superfície da parede que tem um formato diferente 21e, 21f: membro da superfície da parede que tem um formato diferente 21g, 21h: membro da superfície da parede que tem um formato diferente 21i, 21j: membro da superfície da parede que tem um formato diferente 22: seção de retenção de líquido 22a: região da qual a área da seção diminui continuamente na seção de retenção de líquido 22b: região da qual a área da seção não diminui na seção de retenção de líquido 22c: região da qual a área da seção diminui intermitentemente na seção de retenção de líquido 23: seção estreitada 24a, 24b: membro de placa lateral 25: saída 26: abertura 27a, 27b: mecanismo de restrição da largura 30: seção de aplicação do Exemplo Comparativo 1 31a, 31b: membro da superfície da parede do Exemplo Comparativo 1

32: seção de retenção de líquido do Exemplo Comparativo 1 33: região da qual a área da seção diminui continuamente na seção de retenção de líquido do Exemplo Comparativo 1 40: seção de impregnação adicional 41: barra de impregnação 42: rolo de impregnação 43: correia de impregnação 44a, 44b, 44c: rolo impelido por correia 45a, 45b: prensa 50: seção de formação 60: seção de resfriamento/solidificação 100: máquina de revestimento B: profundidade da seção de retenção de líquido 22 C: nível de líquido superior da seção de retenção de líquido 22 D: abertura da seção estreitada F: força de cisalhamento que age na seção estreitada G: posição para a restrição da largura H: altura vertical na qual a área da seção diminui continuamente na seção de retenção de líquido 22 L: largura da seção de retenção de líquido 22 M: volume da seção de retenção de líquido 22 N: taxa de alimentação de resina termoplástica Q: tempo de retenção R, Ra, Rb: fluxo do vórtice T: fluxo de circulação U: velocidade de extração X: comprimento da seção estreitada W: largura do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnada com resina termoplástica 1b medida imediatamente abaixo da seção estreitada 23

Y: largura da seção estreitada 23 Z: direção de deslocamento (verticalmente para baixo) do feixe de fibras de reforço em forma de folha 1a η: viscosidade da resina δ: distância interfibras θ: ângulo aberto da seção afunilada 411: urdidor 412: bobina de fibra de reforço 413: guia rotativo 414: feixe de fibras de reforço 415: dispositivo de disposição de fibra de reforço 416: feixe de fibras de reforço em forma de folha 417: dispositivo alargador 418: dispositivo alisador 419: rolo rotativo 420: dispositivo de pré-aquecimento de fibra de reforço 430: seção de aplicação 431: primeira seção de aplicação 432: segunda seção de aplicação 433: primeira seção de impregnação adicional 434: segunda seção de impregnação adicional 435: primeira seção de formação 436: segunda seção de formação 437: primeira seção de resfriamento/solidificação 438: segunda seção de resfriamento/solidificação 441: rolo rotativo 444: dispositivo de extração 445: rolo rotativo 447: rolo de laminação 464: dispositivo de enrolamento

471: pré-impregnado (feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica)

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica, caracterizado pelo fato de que as fibras de reforço feitas de uma fibra contínua são impregnadas com uma resina termoplástica, compreendendo: uma etapa de aplicação para aplicar a resina termoplástica a um feixe de fibras de reforço em forma de folha que consiste em fibras de reforço dispostas unidirecionalmente feitas da fibra contínua e para passar através uma seção de aplicação que retém a resina termoplástica para produzir uma resina termoplástica reforçada com fibra; uma etapa de impregnação adicional para impregnar a resina termoplástica aplicada na resina termoplástica reforçada com fibra; e uma etapa de formação para formar a resina termoplástica reforçada com fibra a ser solidificada por resfriamento, em que a resina termoplástica é aplicada à resina termoplástica reforçada com fibra que passa verticalmente para baixo através da seção de aplicação na etapa de aplicação, e a resina termoplástica é aquecida a uma temperatura de um ponto de fusão +30°C ou mais para ter uma viscosidade de 5 a 200 Pa.s na etapa de aplicação e na etapa de impregnação adicional.

2. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção de aplicação compreende uma seção de retenção de líquido e uma seção estreitada que se comunicam uma com a outra, em que a seção de retenção de líquido tem uma parte da qual a área da seção diminui continuamente ao longo de uma direção de deslocamento do feixe de fibras de reforço em forma de folha, a seção estreitada tem uma seção transversal em forma de entalhe cuja área é menor do que aquela de uma face superior da seção de retenção de líquido, e a resina termoplástica é retida por 1 a 60 minutos na seção de retenção de líquido.

3. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a força de cisalhamento F definida pela Fórmula 1 de 1 a 1.500 N age no feixe de fibras de reforço em forma de folha em uma seção em forma de entalhe da seção estreitada na etapa de aplicação. (Fórmula 1) F = 2 x (Y+D) x X x  x (U/δ) F: força de cisalhamento a agir na seção estreitada [N] Y: largura da seção estreitada D: abertura da seção estreitada η: viscosidade da resina [MPa] U: velocidade de extração [m/min] δ: distância interfibras [mm] X: comprimento da seção estreitada [mm].

4. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicação, a etapa de impregnação adicional e a etapa de formação são executadas sucessivamente.

5. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a resina termoplástica é aplicada em uma atmosfera de gás inerte na etapa de aplicação.

6. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a resina termoplástica aplicada é ainda impregnada em uma atmosfera de gás inerte na etapa de impregnação adicional.

7. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que uma razão do teor de volume da resina termoplástica reforçada com fibra após a etapa de aplicação em relação a um teor de volume da fibra do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina após a etapa de formação é de 0,9 ou mais.

8. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a largura L [mm] da seção de retenção de líquido em um fundo em uma direção da disposição das fibras de reforço e a largura W [mm] do feixe de fibras de reforço em forma de folha abaixo da seção estreitada satisfazem uma relação de L ≤ W + 10 [mm].

9. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que um mecanismo de restrição da largura para restringir uma largura do feixe de fibras de reforço em forma de folha é provido na seção de retenção de líquido, e a largura W [mm] do feixe de fibras de reforço em forma de folha abaixo da seção estreitada e a largura L2 [mm] restringida pelo mecanismo de restrição da largura em uma extremidade inferior do mecanismo de restrição da largura satisfazem uma relação de L2 ≤ W + 10 [mm], de preferência L2 ≤ W + 2 [mm].

10. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de restrição da largura é provido sobre um comprimento inteiro da seção de retenção de líquido e da seção estreitada.

11. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a seção de retenção de líquido tem uma parte da qual a altura vertical é 10 mm ou mais e da qual a área da seção diminui continuamente.

12. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é aquecido antes de passar através da seção de aplicação na etapa de aplicação.

13. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é alisado antes de passar através da seção de aplicação na etapa de aplicação.

14. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o feixe de fibras de reforço em forma de folha é alargado antes de passar através da seção de aplicação na etapa de aplicação.

15. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que uma vibração ultrassônica é transmitida à resina termoplástica reforçada com fibra na etapa de impregnação adicional.

16. Método para a produção de um feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que uma vibração ultrassônica é transmitida à resina termoplástica retida na seção de aplicação.

17. Feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica, caracterizado pelo fato de que é produzido pelo método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.

18. Material compósito de fibras de reforço, caracterizado pelo fato de que é produzido pela formação do feixe de fibras de reforço em forma de folha impregnado com resina termoplástica como definido na reivindicação 17.