BRPI0509351B1 - Fio, uso do mesmo, pré-forma, método para produzir a mesma, e, uso da pré-forma - Google Patents

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“FIO, USO DO MESMO, PRÉ-FORMA, MÉTODO PARA PRODUZIR A MESMA, E, USO DA PRÉ-FORMA” A presente invenção refere-se a um fio, ao uso do fio para produzir uma pré-forma, a uma pré-forma compreendendo o fio, a um método para a produção da pré-forma, e ao seu uso na produção de um compósito.

Um método conhecido de produção de componentes de plástico reforçados com fibra consiste primeiro na preparação de uma pré-forma similar em forma ao componente, transferência da pré-forma a uma ferramenta possuindo a forma do componente, e finalmente produção do componente desejado pela adição de uma resina de matriz.

Em contraste com as pré-formas, prepregs (fibras pré-impregnadas) já contêm ambos os componentes (fibras e resina de matriz) na mesma razão como na mistura final, e são portanto resistentes à dobra, até mesmo na forma de produto semi-acabado. Para prevenir reações indesejadas prematuras, este material também tem que ser armazenado frio e até então possui apenas uma vida de prateleira limitada. Por conta da rigidez flexural dos materiais e de sua produção na forma de rolos de largura grande, o uso de prepregs é restrito aos componentes de área superfície grande que são quase planas. A presença de resina de matriz não permite, por exemplo processamento têxtil ou aplicação livre de rugas de prepregs ao redor de eixos estreitos ou sobre geometrias fortemente contornadas.

Se fios flexíveis forem usados para a produção de pré-formas, será possível produzir superfícies que são muito mais intensamente curvas. Ainda mais, a vida de prateleira máxima da pré-forma é significativamente melhorada em comparação com a de prepregs, porque a resina de matriz não é adicionada até a produção do material compósito. JP 2003 003376 A descreve um feixe de fibras de carbono para a produção de umprepreg. O feixe compreende 20.000 a 100.000 filamentos e é mantido junto por um agente de encolamento contendo grupos polioxialquileno e grupos epóxido. O feixe de fibras de carbono contém 0,5% a 3% em peso de agente de encolamento em relação ao seu peso total. DE 27.46.640 A descreve um material reforçado com fibra de carbono sobre o qual uma mistura de resina contendo uma resina epoxídica, um produto de condensação de um componente ácido e um componente hidroxilado, e um derivado de oxialquileno de um fenol tem sido aplicado. As fibras de carbono contêm 0,01% a 10% em peso de mistura de resina em relação ao seu peso total. DE 39.42.858 A descreve um agente de encolamento para fibras de carbono que contém uma resina epoxídica e um emulsificador não-iônico contendo grupos amino terciário, pelo menos um grupo funcional capaz de reagir com a resina epoxídica, e pelo menos um grupo com ação emulsificadora. É citado que 0,3% a 10% em peso de agente de encolamento está presente sobre a fibra. DE 20.33.626 A descreve um método para a produção de um prepreg a partir de materiais de fibra de grau mecanicamente alto tais como, em partícula, fibras de vidro, boro ou carbono. As fibras são impregnadas com uma solução contendo um poliaduto curável que contém grupos glicídila e consiste de isocianurato de triglicidila, um agente de cura e um solvente orgânico. DE 201.20.447 UI descreve uma pré-forma consistindo de uma estrutura plana têxtil, tal como um tecido ou camada de tecido tecida com fibra, com um aglutinante não-reticulado, termoplástico, que pode ser, por exemplo, um epóxido, aderindo na superfície da estrutura plana têxtil. De acordo com DE 201.20.447 Ul, o aglutinante é aplicado, por exemplo, por pulverização de uma solução de aglutinante sobre a superfície da superfície plana têxtil, conforme o qual a solução de aglutinante contém partículas de pó que estão uníformemente dispersadas em um solvente, e conforme o qual as partículas de pó podem consistir exclusivamente de resina epoxídica.

Contudo, quando uma pré-forma é produzida a partir de uma estrutura plana têxtil, o revestimento de aglutinante não fica uniformemente distribuído sobre a espessura da estrutura plana têxtil, e em alguns lugares, particularmente onde os fios estão em contato uns com os outros, está quase ausente. Uma pré-forma deste tipo portanto muitas vezes possui resistência ao escorregamento baixa, de modo que manuseio adicional da pré-forma é difícil ou até mesmo impossível.

Desvantagens adicionais ocorrerão se a pré-forma tiver que possuir perfurações, que, se a pré-forma for produzida a partir de estruturas planas têxteis, em muitos casos terá que ser produzida por corte de material. Isto requer tempo de processamento adicional, e as porções cortadas resultarão em perda de material considerável e gerarão uma quantidade de resíduo correspondente. Este método para produzir uma pré-forma é intensivo em termos de custo e de trabalho, o que é refletido nos custos dos compostos produzidos por ele. O objetivo da presente invenção é portanto pelo menos reduzir as desvantagens descritas acima. O objetivo da invenção é alcançado por um fio consistindo de filamentos de fibra de reforço e uma resina, infiltrada no fio, que pode ser repetidamente fundida e solidificada por esfriamento para a temperatura ambiente, conforme o qual os filamentos do fio são pelo menos parcialmente ligados uns nos outros pela resina, conforme o qual o fio contém 2,5% a 25% em peso de resina infiltrada em relação ao seu peso total, e conforme o qual a resina infiltrada consiste de uma mistura de pelo menos duas resinas epoxídicas El e E2, El possuindo um valor de epóxido dentro da faixa de 2,000 a 2.300 mmoles/kg de resina e E2 possuindo um valor de epóxido dentro da faixa de 500 a 650 mmoles/kg de resina, a razão em peso de El : E2 das resinas epoxídicas El e E2 na mistura sendo escolhida de tal modo que a mistura de resina infiltrada possua um valor de epóxido entre 550 e 2.100 mmoles/kg.

Devido ao fato de os filamentos do fio estarem pelo menos parcialmente ligados pela resina, o fio da invenção possui compactação extremamente boa.

Nos fios da invenção, a resina deve ser escolhida de modo que o fio revestido com ela não seja aderente na temperatura ambiente. Em geral, portanto, um fio deste tipo não pode ser apenas enrolado, mas também armazenado no estado enrolado com manutenção de suas propriedades têxteis e novamente desenrolado até mesmo após longos períodos de armazenagem. Por exemplo, o fio da invenção pode ser desenrolado sem qualquer problema após 12 meses de armazenagem, e então mostra valores de resistência, de módulo de elasticidade e de alongamento na ruptura, conforme medidos pelos métodos de DIN 65.382, que têm mudado apenas marginalmente, se mudaram.

Finalmente, o fio da invenção pode ser usado para produzir uma pré-forma sem a necessidade de adição complicada de outro material aglutinante, conforme o qual, contudo, a ligação entre os fios é melhor do que em uma pré-forma do estado da técnica. Ainda mais, em contraste com a produção do estado da técnica da pré-forma com perfurações inicialmente descrita, não ocorre desperdício de fio. A necessidade de se jogar fora porções cortadas de fio não ocorre.

Em uma modalidade preferida, o fio da invenção contém 3% a 10% em peso de resina infiltrada em relação ao seu peso total.

Em outra modalidade da invenção, os filamentos de fibra de reforço do fio da invenção são filamentos de fibra de carbono que têm sido obtidos de precursores de piche, poliacrilonitrila ou viscose, ou filamentos de aramida, filamentos de vidro, filamentos cerâmicos, filamentos de boro, filamentos de fibra sintética ou filamentos de fibra natural, ou uma combinação de um ou mais destes filamentos. 0 objetivo é adicionalmente alcançado por um fio consistindo de filamentos de fibra de reforço e uma resina que é infiltrada no fio e pode ser repetidamente fundida e solidificada por esfriamento para a temperatura ambiente, conforme o qual os filamentos de fio são pelo menos parcialmente ligados uns nos outros pela resina, conforme o qual o fio contém 2,5% a 25% em peso de resina infiltrada em relação ao seu peso total, conforme o qual os filamentos de fibra de reforço são filamentos de carbono eletroquimicamente pré-tratados, conforme o qual a resina infiltrada contém pelo menos duas resinas de bisfenol A - epicloroidrina H1 e H2 na razão em peso de H1 : H2 de 1,1 a 1,4, H1 possuindo um valor de epóxido de 1.850 a 2.400 mmoles/kg e um peso molecular de 800 a 1.000 g/mol e sendo sólida na temperatura ambiente, e H2 possuindo um valor de epóxido de 5.000 a 5.600 mmoles/kg e um peso molecular < 700 g/mol e sendo líquida na temperatura ambiente, e conforme o qual a resina infiltrada contém em adição uma terceira resina H3, H3 sendo uma resina epoxídica de bisfenol A - epicloroidrina com um valor de epóxido de 450 a 650 mmoles/kg, um peso molecular numérico médio de 2.800 a 3.000 g/mol, e uma faixa de fusão de 110°C a 130°C.

Em uma modalidade preferida, o fio da invenção contém 3% a 10% em peso de resina infiltrada em relação ao seu peso total.

Em outra modalidade preferida, os filamentos de fibra de reforço do fio da invenção são filamentos de fibra de carbono que têm sido obtidos de precursores de piche, poliacrilonitrila ou viscose, ou filamentos de aramida, filamentos de vidro, filamentos cerâmicos, filamentos de boro, filamentos de fibra sintética ou filamentos de fibra natural, ou uma combinação de uma ou mais destes filamentos.

Os filamentos de fibra de reforço são preferivelmente filamentos de fibra de carbono.

Em relação aos fios de filamentos de fibra de carbono, um fio pré-tratado por oxidação eletroquímica é particularmente apropriado. Este fio pode consistir de vários milhares, preferivelmente de cerca de 3.000 a 24.000, filamentos, e especialmente preferivelmente de 3.000 a 12.000 filamentos.

Para infiltração da resina no fio, qualquer técnica é apropriada em princípio que suporte a umectação rápida e completa dos filamentos de fibra de reforço do fio pela resina. Métodos deste tipo são descritos, por exemplo, em EP 1.281.498 A. Por exemplo, o fio pode ser pulverizado com uma dispersão de resina. Altemativamente, um filme da dispersão de resina pode ser aplicado em um rolo liso ou nos sulcos de um rolo, e o fio puxado sobre o rolo liso ou através dos sulcos do rolo. O fio é preferivelmente conduzido através de um banho contendo a dispersão de resina.

Para a dispersão de resina mencionada acima, qualquer mistura líquida que forma uma dispersão estável com as resinas usadas na invenção é em princípio adequada como a fase líquida. As misturas líquidas que são particularmente adequadas do ponto de vista de proteção contra emissão são aquelas que são aquosas e possuem um VOC (conteúdo orgânico volátil baixo). Por exemplo, uma mistura de água e um álcool tal como 2-propóxi-etanol tem se mostrado vantajosa para a resina epoxídica de bisfenol A -epicloroidrina que é preferida no método da invenção.

Em uma modalidade particularmente preferida, o fio da invenção contém um total de 0,5% a 1,7% em peso de H1 e H2, e 2,0% a 4,3% em peso, respectivamente 2,3% a 5,5% em peso de H3, em relação ao seu peso total. A produção do fio da invenção pode ser integrada ao processo produção do fio a ser infiltrado com resina após o fio ter sido seco e antes de ser enrolado, conforme o qual o fio seco pode ser infiltrado com a pelo menos uma resina quer individualmente quer na forma de uma folha de urdidura, conforme o qual, se uma dispersão de resina for usada para a infiltração, uma tensão de fio de 0,25 a 1,3 cN/tex permitirá boa umectação dos filamentos de fibra de reforço.

Claro que a quantidade de resina infiltrada, i.e. 2,5% a 25% em peso em relação ao peso total de fio, requerida a ser aplicada para a invenção pode alcançada pelo ajuste da velocidade na qual o fio é, por exemplo, transportado através de um banho contendo a dispersão de uma ou mais resinas descritas acima, o comprimento de imersão, e a concentração de resina no banho. A velocidade na qual o fio é transportado através do banho está preferivelmente dentro da faixa de 120 a 550 m/h, e especialmente preferivelmente dentro da faixa de 150 a 250 m/h. O comprimento de imersão está preferivelmente dentro da faixa de 0,2 a 1 m. A concentração de resina na dispersão em relação ao peso de dispersão está preferivelmente dentro da faixa de 2% a 35% em peso, e especialmente preferivelmente dentro da faixa de 2% a 7% em peso.

Uma temperatura de secagem dentro da faixa de 140 a 330°C tem se mostrado particularmente adequada para seca: o fio revestido com a dispersão de resina descrita acima.

Os fios da invenção podem ser vantajosamente usados para produzir uma pré-forma. O objetivo da invenção é adicionalmente alcançado por uma pré-forma compreendendo os fios da invenção como descritos acima, conforme o qual os fios são ligados uns nos outros pela resina infiltrada em pontos de contato mútuo.

Embora os fios da invenção também permitam a produção de tecidos que dão, após fusão e ressolidificação da resina infiltrada, uma pré-forma que é resistente ao escorregamento em um grau particularmente alto, é vantajosa para produzir a pré-forma da invenção a partir dos fios da invenção porque assim fazendo os fios podem ser posicionados na direção na qual espera-se que esforços mecânicos sejam mais altos durante o uso de um produto compósito da pré-forma da invenção.

Por exemplo, em uma modalidade preferida da pré-forma da invenção, os fios são posicionados unidirecionalmente, de modo que a pré-forma pode ser adicionalmente processada em um compósito, durante cujo uso é esperado que a carga mecânica seja mais elevada exatamente nesta direção dos fios.

Em uma outra modalidade preferida da pré-forma da invenção, os fios são posicionados bi-, tri- ou multidirecionalmente, de modo que a pré-forma pode ser adicionalmente processada em um compósito, durante cujo uso espera-se que a carga mecânica seja mais alta exatamente nestas duas ou mais direções dos fios.

Em adição às modalidades planas mencionadas acima da pré-forma da invenção, os fios uni-, bi-, tri- ou multidirecionalmente posicionados podem ser enrolados ao redor de um corpo possuindo, por exemplo, uma forma cilíndrica, de modo que resulte uma pré-forma tridimensional.

Ainda mais, uma modalidade da pré-forma da invenção é preferida na qual os fios estão presentes como fios curtos que podem estar orientados em todas as direções espaciais. Esta pré-forma é portanto particularmente adequada para produção de um compósito em cujo uso esforços mecânicos podem ocorrer em todas as direções espaciais. O objetivo da presente invenção é adicionalmente alcançado por um método para produzir uma pré-forma compreendendo as seguintes etapas: a) proporcionar um dos fios da invenção, b) posicionar o fio em uma configuração correspondendo à configuração da pré-fonna desejada, c) aquecer a configuração resultante da etapa b) para uma temperatura acima da temperatura de fusão da resina infiltrada no fio, e d) resfriar a configuração resultante da etapa c) para pelo menos abaixo da temperatura de fusão da resina.

Em uma modalidade preferida do método da invenção, a configuração resultante da etapa b) é compactada simultaneamente com o aquecimento na etapa c). A pré-forma da invenção, ou produzida pelo método da invenção, mostra resistência ao escorregamento elevada porque os fios da pré-forma da invenção são ligados uns nos outros pela resina infiltrada. A pré-forma da invenção portanto é facilmente manuseada, o que é vantajoso particularmente em seu processamento subseqüente para um compósito.

Se a pré-forma da invenção, ou produzida pelo método da invenção, tiver que possuir perfurações, estas poderão ser realizadas pelo posicionamento apropriado dos fios, isto é, sem qualquer perda de material decorrente de cortes de porções. O ajuste intensivo em termos de custo e de trabalho descrito acima para o estado da técnica é deste modo desnecessário, e assim não é produzido resíduo. A produção de um compósito com perfurações é portanto mais fácil e mais econômica.

Ainda mais, na produção da pré-forma da invenção, ou da pré-forma produzida pelo método da invenção, o uso dos fios da invenção em vez de uma estrutura plana têxtil permite que o fio seja posicionado na direção na qual espera-se que esforços mecânicos sejam mais altos durante o uso do compósito consequentemente produzido.

Por exemplo, em uma modalidade preferida do método da invenção para produzir uma pré-forma, fios da invenção são unidirecionalmente posicionados na etapa b), de modo que após a etapa d) resulte uma pré-forma da invenção na qual os fios estão unidirecionalmente posicionados.

Em uma outra modalidade do método da invenção para a produção da pré-forma da invenção, os fios da invenção podem ser posicionados na etapa b) em camadas bi-, tri- ou multidirecionais em uma configuração correspondendo à configuração da pré-forma desejada. Os fios da invenção podem ser usados exclusivamente para este propósito.

Altemativamente, apenas alguns dos fios dentro de uma camada podem ser os fios da invenção, o restante consistindo de fios cujos filamentos não possuem revestimento de resina. Os fios configurados como descrito são aquecidos na etapa c) do método da invenção para uma temperatura acima da temperatura de fusão da resina com a qual os fios são infiltrados, com compactação simultânea dos fios se requerida. Isto toma os fios aderentes. Após esfriamento na etapa d) para pelo menos abaixo da temperatura de fusão da resina, uma pré-forma da invenção resulta na qual os fios estão posicionados bi-, tri- ou multidirecionalmente.

Em uma outra modalidade do método para produção da pré-forma da invenção, os fios da invenção são cortados em pedaços curtos de comprimento, por exemplo, de 1 a 1.000 mm, e preferivelmente de 1 a 40 mm, e os pedaços curtos do fio são posicionados em um molde na etapa a). Na etapa b) do método da invenção, os pedaços curtos de fio são então aquecidos para uma temperatura acima da temperatura de fusão da resina com a qual os fios são infiltrados, tomando os pedaços de fio curtos aderentes, com compactação simultânea dos fios se requerida. Após esfriamento para pelo menos abaixo da temperatura de fusão da resina na etapa d), uma pré-forma da invenção resulta na qual os fios da invenção estão presentes como fios curtos com orientação isotrópica. A pré-forma da invenção, ou produzida pelo método da invenção, ou resultante do uso da invenção, pode ser usada vantajosamente, pelas razões descritas acima, para produzir um compósito compreendendo uma matriz selecionada de um dos gmpos de polímeros, metais, cerâmicos, materiais de endurecimento hidráulico, e carbono, e conforme o qual termoplásticos tais como poli(etileno-imina), poli(éter-cetona), poli(éter-éter-cetona), poli(sulfeno de fenileno), poli(éter-sulfona), poli(éter-éter-sulfona) e polissulfona ou durômeros tais como epóxidos são adequados como matriz de polímero; aço (ligas) ou titânio, por exemplo, como a matriz de metal; carbeto de silício ou nitreto de boro, por exemplo, como a matriz cerâmica; argamassa ou concreto como materiais de endurecimento hidráulico; e , por exemplo, grafite como a matriz de carbono.

Nos compósitos resultantes dos usos da invenção, os fios da invenção estão posicionados na direção na qual são esperados esforços mecânicos mais altos durante o uso dos compósitos. O uso de acordo com a invenção dos fios da invenção e das pré-formas produzidas destes acarreta portanto compósitos nos quais a orientação dos fios é ajustada para os esforços mecânicos esperados. Métodos analíticos O valor de epóxido das resinas epoxídicas usadas no método da invenção é determinado de acordo com DIN 53188 de outubro de 1975. A resistência à tração e o módulo de tensão do compósito reforçado com uma pré-forma da invenção são medidos como em ΕΝ 2561-B. A invenção será agora descrita com mais detalhe com o auxílio dos seguintes exemplos.

Exemplo 1: Produção de um fio revestido Um fio de filamentos de fibra de carbono com uma contagem de fios de 400 tex é conduzido no estado seco na velocidade de 240 m/h e com uma tensão de fio de 340 cN através de um primeiro banho de temperatura de cerca de 20°C. O banho contém uma dispersão aquosa contendo duas resinas epoxídicas de bisfenol A - epicloroidrina H1 e H2. A razão em peso de H1 e H2 é 1,2. H1 possui um valor de epóxido de cerca de 2.200 mmoles/kg e um peso molecular de 900 g/mol, e é sólida na temperatura ambiente. H2 possui um valor de epóxido de 5.400 mmoles/kg e um peso molecular < 700 g/mol, e é líquida na temperatura ambiente. A concentração de H1 na dispersão é 8,4% em peso. A concentração de H2 na dispersão é 6,9% em peso. O tempo de residência do fio na dispersão é 12 segundos. O fio infiltrado com H1 e H2 é seco em uma temperatura descendente de 250°C a 140°C, e após secagem contém 1,2% a 1,4% em peso de H1 e H2 em relação ao seu peso total. O fio infiltrado com H1 e H2 é transportado diretamente depois através de um segundo banho contendo uma dispersão de uma resina epoxídica de bisfenol A - epicloroidrina com uma faixa de temperatura de fusão de 120°C a 130°C, um peso molecular numérico médio de 2.870 g/mol e um valor de epóxido de 515 mmoles/kg. O meio de dispersão consiste de uma mistura de 76% em peso de água e 24% em peso de 2-propóxí-etanol. A concentração de resina epoxídica no banho é 4% em peso. O tempo de residência do fio no segundo banho é de uns poucos segundos. Ao sair do banho, o fio, agora infiltrado também com H3, é seco por passagem primeiramente através de um secador verticalmente posicionado a 300°C e então através de um secador horizontalmente posicionado a 330°C. O fio resultante contém 4,3% em peso de resina H1+H2+H3 infiltrada, conforme o qual a resina infiltrada possui um valor de epóxido de 1.300 mmoles/kg.

Exemplo 2: Produção de uma pré-forma O fio revestido do Exemplo 1 é enrolado sobre uma placa de metal, cuja cada superfície (de dimensões de 280 mm x 300 mm) é revestida com um filme removível, por meio de um enrolador de laboratório (com velocidade de fio de 23,1 mm/s e força de tração de fio de 400 cN), o enrolamento sendo realizado em cada caso até a borda da placa de metal. Uma camada enrolada (com massa de fibra por área unitária de 267 g/m) orientada a 90° ao eixo de enrolamento é primeiro produzida sobre ambos os lados da placa de metal. A placa de metal é então girada a 90° em uma tal maneira que a camada enrolada existente fique paralela ao eixo de enrolamento. Na etapa seguinte, uma outra camada enrolada orientada a 90° ao eixo de enrolamento é sobreposta sobre a camada enrolada existente, usando condições de enrolamento idênticas. Neste modo uma estrutura em camadas com orientações de fio de 0o e 90° respectivamente resulta sobre ambos os lados da placa de metal. 0 procedimento de enrolamento descrito acima é repetido até que quatro camadas enroladas, com orientação de fio alternando entre 0o e 90°, fiquem sobrepostas sobre cada lado da placa de metal.

Cada uma das camadas enroladas sobre os dois lados da placa de metal é então coberta com um filme removível. A placa de metal, completa com os quatro enrolamentos de camada e os filmes removíveis, é então temperada em uma prensa por 1 hora em uma pressão de superfície de 200 kPa e uma temperatura de 125°C. A prensagem resultante é permitida esfriar para abaixo da temperatura de fusão da resina. Os dois pacotes enrolados são então separados por corte nas superfícies extremas da placa de metal e os quatro filmes removíveis são removidos. Isto resulta em duas pré-formas dimensionalmente estáveis, cada uma com uma estrutura de quatro camada alternadas a 0o e a 90°, i.e. com um posicionamento bidimensional dos fios.

Exemplo 3: Produção de um compósito A pré-forma produzida no Exemplo 2 é cortada para um tamanho de 200 mm x 200 mm e processada no modo normal em um compósito com uma estrutura de 4 camadas de fios alternadas a 0o e a 90°, usando resina RTM6 da companhia Hexcel que havia sido previamente aquecida para 90°C e é aplicada em uma tal quantidade que pode resultar um compósito com um conteúdo de fibra de 60% em volume. O compósito é idêntico em forma da pré-forma usada.

Exemplo 4: Produção de uma pré-forma com posicionamento biaxial dos fios Junto com um fio de filamentos de fibra de carbono padrão disponível sob o nome Tenax HTA 5131 400tex f6000 tO da Tenax Fibers GmbH, Alemanha, o fio produzido no Exemplo 1 é alimentado a um processo de formação de camadas biaxiais, conforme o qual cada quarto fio paralelo é um do Exemplo 1. 0 arranjo biaxial possui a seguinte configuração: Na primeira camada, os fios de filamentos de fibra de carbono padrão e os fios do Exemplo 1 estão em um ângulo de 45° à direção de produção.

Na segunda camada, jazendo imediatamente acima da primeira camada, os fios de filamentos de fibra de carbono padrão e os fios do Exemplo 1 estão em um ângulo de menos 45° à direção de produção, A configuração resultante é aquecida para 125°C ao trazê-la para contato por 2 minutos com uma calandra quente aquecida a 145°C, e é então esfriada para a temperatura ambiente, de modo que resulte uma estrutura plana têxtil ligada (pré-forma no estado A). Um compósito produzido desta como no Exemplo 3 com um conteúdo de fibras de 60% em volume possui uma resistência à tração de 1.100 MPa e um módulo de tensão de 70,5 GPa, ambos medidos na direção principal das fibras.

Exemplo 5: Produção de uma pré-forma com posicionamento tridimensional dos fios A pré-forma no estado A produzida no Exemplo 4 é moldada, por meio de uma ferramenta esfericamente moldada na forma de um hemisfério de diâmetro de 150 mm e consistindo de moldes macho e fêmea, em uma prensa por uma hora com uma pressão de superfície de 200 kPa e uma temperatura de ferramenta de 125°C, em uma geometria correspondendo àquela da ferramenta. Após ser resfriada para a temperatura ambiente, a pré-forma resultante é de forma hemisférica.

Claims (16)

1. Fio, caracterizado pelo fato de consistir de filamentos de fibra de reforço e uma resina, infiltrada no fio, que pode ser repetidamente fundida e solidificada por resfriamento para a temperatura ambiente, conforme o qual os filamentos do fio são pelo menos parcialmente ligados uns nos outros pela resina, conforme o qual o fio contém 2,5% a 25% em peso de resina infiltrada em relação ao seu peso total, e conforme o qual a resina infiltrada consiste de uma mistura de pelo menos duas resmas epoxí dicas El e E2, El possuindo um valor de epóxido dentro da faixa de 2.000 a 2.300 mmoles/kg de resina e E2 possuindo um valor de epóxido dentro da faixa de 500 a 650 mmoles/kg de resina, a razão em peso de El ; E2 das resinas epoxídicas El e E2 na mistura sendo escolhida de tal modo que a mistura de resina infiltrada possua um valor de epóxido entre 550 e 2.100 mmoles/kg.

2. Fio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fio contém 3% a 10% em peso de resina infiltrada em relação ao seu peso total.

3. Fio de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os filamentos de fibra de reforço são filamentos de fibra de carbono que têm sido obtidos de precursores de piche, poliacrilonitrila ou viscose, ou filamentos de aramida, filamentos de vidro, filamentos cerâmicos, filamentos de boro, filamentos de fibra sintética ou filamentos de fibra natural, ou uma combinação de um ou mais destes filamentos.

4. Fio, caracterizado pelo fato de consistir de filamentos de fibra de reforço e uma resina, infiltrada no fio, que pode ser repetidamente fundida e solidificada por resfriamento para a temperatura ambiente, confomie o qual os filamentos de fios são pelo menos parcialmente ligados um ao outro pela resina, o fio contém 2,5 a 25 % em peso da resina infiltrada em relação ao seu peso total, conforme o qual os filamentos de fibra de reforço são filamentos de carbono eletroquimicamente pré-tratados, conforme o qual a resina infiltrada contém pelo menos duas resinas de bisfenol A -epicloroidrina Hl e H2 na razão em peso de H1 ; H2 de 1,1 a 1,4, H1 possuindo um valor de epóxido de 1.850 a 2.400 mmoles/kg e um peso molecular de 800 a 1.000 g/mol e sendo sólida na temperatura ambiente, e H2 possuindo um valor de epóxido de 5.000 a 5.600 mmoles/kg e um peso molecular < 700 g/mol e sendo líquida na temperatura ambiente, e conforme o qual a resina infiltrada contém em adição uma terceira resina H3, H3 sendo uma resina epoxídica de bisfenol A - epicloroidrina com um valor de epóxido de 450 a 650 mmoles/kg, um peso molecular numérico médio de 2.800 a 3.000 g/mol, e uma faixa de fusão de 110°C a 130°C.

5. Fio de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de conter 3% a 10% em peso de resina infiltrada em relação ao seu peso total.

6. Fio de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que seus filamentos de fibra de reforço são filamentos de fibra de carbono que têm sido obtidos de precursores de piche, poliacrilonitrila ou viscose, ou filamentos de aramida, filamentos de vidro, filamentos cerâmicos, filamentos de boro, filamentos de fibra sintética ou filamentos de fibra natural, ou uma combinação de um ou mais destes filamentos.

7. Fio de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de conter um total de 0,5% a 1,7% em peso de Hl e H2, e 2,3% a 5,5% em peso de H3, em relação ao seu peso total.

8. Uso do fio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3 ou de um fio como definido em uma ou mais reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de ser para produzir uma pré-forma.

9. Pré-forma, caracterizada pelo fato de compreender fios como definidos em qualquer uma ou mais das reivindicações 4 a 7, conforme a qual os fios estão ligados uns nos outros pela resina infiltrada nos pontos de contato mútuo.

10. Pré-forma de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os fios estão posicionados unidirecionalmente.

11. Pré-forma de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os fios estão posicionados bi-, trí- ou multidirecionalmente.

12. Pré-forma de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os fios estão presentes como fios curtos.

13. Método para produzir uma pré-forma definida em uma ou mais das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas de; a) proporcionar um fio como definido em uma ou mais das reivindicações 1 a 3, ou de um fio como definido em qualquer uma das reivindicações 4 a 7, b) posicionar o fio em uma configuração correspondendo à configuração da pré-forma desejada, c) aquecer a configuração resultante da etapa b) para uma temperatura acima da temperatura de fusão da resina infiltrada no fio, e d) resfiiar a configuração resultante da etapa c) para pelo menos abaixo da temperatura de fusão da resina.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a configuração resultante da etapa b) é simultaneamente compactada com o aquecimento na etapa c).

15. Uso da pré-forma como definida em uma ou mais das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de ser para produzir um compósito compreendendo uma matriz selecionada de um dos grupos de polímeros, metais, cerâmicas, materiais de endurecimento hidráulico, e carbono.

16. Uso da pré-forma produzida pelo método como definido na reivindicação 13 ou 14, ou resultante do uso como definido na reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ser para produzir um compósito compreendendo uma matriz selecionada de um dos grupos de polímeros, metais, cerâmicas, materiais de endurecimento hidráulico, e carbono.