BRPI0510926B1 - processo para a produção de um componente de plástico a partir de um material termoplástico auto-reforçado, e componente de plástico - Google Patents

Abstract

processo e aparelho para a feitura de um componente de plástico a partir de um material termoplástico auto-reforçado e componente de plástico produzido. processo de fabricação de um componente de plástico (1), em particular uma carcaça em concha de mala, a partir de um material termoplástico auto-reforçado, para um componente de plástico (1) feito de um material termoplástico auto-reforçado, e um aparelho para a fabricação de um componente de plástico como esse, em particular uma carcaça em concha de mala (7). a invenção provê um novo produto e um processo para a fabricação do mesmo, com base no material termoplástico auto-reforçado, por meio da etapa de tracionamento do referido material (lâmina), pelo menos parcialmente o tracionamento da referida lâmina durante todas as etapas subseqüentes de conformação de componente e/ou moldagem até uma liberação de um formato de preforma de componente da lâmina remanescente, para a formação do componente. a presente invenção permite a fabricação de uma carcaça em concha de mala ultraleve (7) com base no uso de um material termoplástico auto-reforçado, a fabricação do mesmo podendo ser adicionalmente melhorada pelo tracionamento permanentemente do referido material, durante todas as etapas de fabricação até o acabamento final do produto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE DE PLÁSTICO A PARTIR DE UM MATERIAL TERMOPLÁSTICO AUTO-REFORÇADO, E COMPONENTE DE PLÁSTICO". A presente invenção refere-se a um processo para a produção de um componente de plástico, em particular uma carcaça em concha de mala, a partir de um material termoplástico auto-reforçado e a um aparelho para a fabricação de um componente de plástico como esse, em particular uma carcaça em concha de mala.

No passado, várias tentativas foram feitas para produzir componentes de plástico tendo alta resistência física e resistência contra ruptura e distorção, enquanto se tornava o componente feito dessa resina sintética de peso leve e fácil de reciclar. Em particular, na indústria de malas, há uma demanda pela produção de maletas de carcaça em concha rígida combinando a mais alta confiabilidade e resistência contra impactos a partir do exterior com um comportamento sem distorção, aparência favorável e peso reduzido, para permitir que essa mala seja manipulada com facilidade e conveniência.

Também, um par de materiais compósitos compreendendo laminados de resina sintética, tal como resina termoplástica e tecido trançado, foi aplicado.

Assim sendo, a partir da Patente U.S. N° 5.376.322, um processo de termoformação de um formato coberto com pano a partir de uma pre-forma é conhecido para a produção de carcaças em concha de malas pela laminação com pressão de uma camada de pano tecido a uma superfície de um substrato termoplástico, o qual subsequentemente sofre um processo de formação em prensa em uma prensa de molde com um foco específico na formação das áreas de canto. Dificuldades ainda ocorreram, contudo, para se garantir que áreas de canto lisas fossem produzidas, em particular quando os raios dos cantos ou das interseções entre superfícies principais do produto desejável mente eram pequenos. Mais ainda, uma redução de peso adicional em combinação com uma resistência aumentada é desejável.

Mais ainda, a partir da Patente U.S. N° 5.755.311, um método de fabricação de carcaças em concha de lado rígido para malas usando-se um processo de moldagem de diferencial de pressão e a aplicação de um quadro formado integralmente em torno de uma carcaça em concha oca de ter-moplástico é conhecido.

Com base na consideração de que um material em folha de baixo peso e alto impacto feito de uma resina sintética, tal como um material termoplástico, pode ser produzido com base em cordões orientados pré-distendidos de fibras poliméricas embutidas em uma matriz de material mais macio do mesmo tipo ou de um similar, a EP 0 531 473 B1 provê um processo e um material no qual o conjunto de fibras poliméricas orientadas é mantido em contato íntimo a uma temperatura elevada, de modo que as á-reas externas das fibras poliméricas orientadas se fundam, e as referidas fibras são subsequentemente comprimidas para a produção de uma folha de polímero coerente. De acordo com os referidos método e material, as fibras poliméricas orientadas, que compreendem preferencialmente materiais ter-moplásticos de poliolefina e, em particular, polipropileno ou outros materiais cristalinos ou semicristalinos e podem ser dispostos como feixes alinhados uniaxialmente ou feixes torcidos de fibras ou como uma manta de feixes in-tertransçados dependendo do campo de aplicação posterior.

Um método similar de reforço de um artigo usando-se fitas, um filme ou fios de um material termoplástico estirado é conhecido a partir do WO 2004/028803 A1 usando polietilenos (PE) ou polipropilenos (PP) em um processo de co-extrusão, seguido por distensão e resfriamento. Finalmente, as propriedades positivas de polipropileno auto-reforçado, isto é, polipropiie-no reforçado com fibras de polipropileno orientadas (os assim denominados compósitos "todos de PP”) em termos de capacidade de reciclagem, resistência e rigidez são explicadas em maiores detalhes em "Composite for Recyclability" de John Peijs, Materials Today, abril de 2003, páginas 30 a 35.

Com base naquele conhecimento existente de um material termoplástico auto-reforçado, em particular polipropileno auto-reforçado, é um objetivo da presente invenção eliminar as dificuldades para a produção de artigos com base em um material termoptástico auto-reforçado que tem um alto grau de mudança de forma e compreendem áreas de trabalho de alto grau de deformação, por exemplo, carcaças em concha de mala profundas, as quais normalmente são difíceis, tendo em vista a alta resistência à tração e a resistência à mudança de forma do material termoplástico auto-reforçado contendo aqueles cordões ou fitas orientados distendidos, por exemplo, de PP ou de um outro material termoplástico cristalino ou semicristalino, o qual pode ser pré-distendido antes da formação de mantas tecidas ou um outro material em folha a partir dessas fitas, filmes ou fios.

Assim, um objetivo da presente invenção é prover um processo de fabricação de um componente plástico, em particular uma carcaça em concha de mala, a partir de um material termoplástico auto-reforçado, que permite a formação de componentes altamente duráveis, mas de peso extremamente leve, tais como especificamente carcaças em concha de mala profundas, de uma maneira eficiente em termos de custos, tendo-se atenção em particular com relação à formação lisa de regiões de canto e áreas de interseção entre as superfícies principais do componente.

Mais ainda, é um objetivo prover um componente de plástico, em particular uma carcaça em concha de mala, formada a partir de um material termoplástico auto-reforçado, que permite aumentar consideravelmente a relação de profundidades para comprimento e/ou largura de um componente como esse, de modo ser capaz de suportar altas cargas ou pesos com um peso líquido mínimo do componente, em particular da carcaça em concha de mala.

Mais ainda, é um objetivo da presente invenção prover um aparelho para a fabricação de um componente de plástico, em particular uma carcaça em concha de mala, compreendendo áreas de alto grau de mudança de forma, o quai permite a produção de componentes de plástico tridimensionais tendo uma alta relação de profundidades para larguras ou comprimentos do produto, com base no maquinário e no ferramental o qual já tem sido amplamente usado em sistemas convencionais mostrando-se esse aparelho como sendo projetado com facilidade e a custos relativamente bai- xos, também com respeito à operação desses aparelhos.

Com referência aos aspectos de processo, de acordo com a presente invenção, o objetivo indicado anteriormente é realizado por um processo que tem os recursos da reivindicação 1 ou 11. As modalidades preferidas desses processos são estabelecidas nas reivindicações dependentes relacionadas.

Assim sendo, a presente invenção realiza um processo o qual combina aspectos de termoformação de lâminas de poiipropileno com aquele de embutimento profundo de metal, em particular folhas de metal leves, de modo a se desenvolver um processo o qual permite um embutimento profundo de materiais termoplásticos auto-reforçados, em particular tendo cordões orientados de poiipropileno ou de uma outra resina termoplástica cristalina ou semicristalina, permitindo a formação de componentes de peso extremamente leve, tais como carcaças em concha de mala, tendo áreas de alto grau de mudança de forma, em particular com respeito às regiões de canto e a áreas de interseção entre superfícies principais desses componentes, as quais, até agora, devido às dificuldades experimentadas em uma formação em prensa de mantas termoplásticas auto-reforçadas ou outras folhas de material termoplástico, não poderiam ser moldadas na prática.

Assim, os componentes, em particular as carcaças em concha de mala com redução de peso substancial, se comparado com estojos de lado rígido convencional, podem ser fabricados. Em particular, um material de poiipropileno auto-reforçado tecido será usado para a fabricação desses componentes, em particular carcaças em concha por meio de uma tecnologia de formação em prensa designada também como tecnologia "tecnologia comprimida".

Um aspecto essencial da presente invenção é o tracionamento pelo menos parcial do compósito auto-reforçado de material termoplástico durante toda a formação, em particular uma formação em prensa e etapas de conformação, tal como um embutimento profundo do referido material, de modo a se ser capaz de criar componentes, em particular carcaças em concha de mala tendo alta relação de profundidade para superfície. Assim sen- do, todos os cordões (fitas) "críticos" e fibras, isto é, estendendo-se através de áreas de deformação de alto grau, tais como regiões de canto, devem ser mantidas tracionadas durante o processo inteiro, independentemente de forças de compressão a surgirem nessas áreas durante o processo de formação em prensa.

Com respeito ao componente de plástico, em particular a carcaça em concha de mala, o objetivo acima é realizado pelos recursos das reivindicações 25 e 34 com as modalidades preferidas do mesmo sendo estabelecidas nas reivindicações dependentes relacionadas.

Antes de qualquer processo de conformação ou moldagem, preferencialmente o material termoplástico auto-reforçado (lâmina) é revestido com um pano tecido ou de malha, preferencialmente por ligação térmica em um processo inativo contínuo com a formação em prensa adicional do componente de plástico desejado.

Também há a opção de dispor múltiplas camadas dos cordões orientados de forma molecular contidos em uma respectiva camada de material termoplástico auto-reforçado sob um certo ângulo umas com as outras, em particular a disposição de camadas vizinhas no sentido transversal, o que leva a uma resistência unilateral melhorada adicional e uma resistência quase anisotrópica e a propriedades de ligação do produto final.

Também é possível formar um corpo compósito ou componente, tal como uma carcaça em concha, compreendendo pelo menos o material termoplástico auto-reforçado combinado com um outro revestimento ou em uma estrutura de sanduíche, isto é, usando-se um plástico de célula ou um revestimento feito de um material de plástico celular denso o qual não precisa ser um termoplástico.

Com referência ao aparelho para a fabricação de um componente de plástico, em particular uma carcaça em concha de mala, a partir de um material termoplástico auto-reforçado, o objetivo acima, de acordo com a presente invenção, é realizado pelos recursos da reivindicação 37, enquanto as modalidades preferidas do referido aparelho são estabelecidas nas reivindicações dependentes adicionais.

Assim sendo, a presente invenção permite a fabricação de um componente de peso leve e resistente à distorção extremamente fino, mas durável, em particular uma carcaça em concha de mala, tendo áreas de alto grau de mudança de forma, tais como curvas dobradas de forma relativamente aguda e dobras, incluindo áreas de canto de raio relativamente baixo, sem rugas serem produzidas.

Isto pode levar a uma nova geração de malas de peso ultraleve à base de resina sintética.

Pela formação em prensa, em particular um embutimento profundo de compósitos de termoplástico auto-reforçado (SRTC), um novo tipo de material é criado, o qual pode ser à base de polipropileno, como um material de base, mas também de um outro material cristalino ou semicristalino, tal como náilon (o qual é uma marca registrada) pode ser usado. Preferencialmente, esses materiais compósitos termoplásticos auto-reforçados (SRTC) são feitos com áreas reamolecidas (por um aquecimento intermediário), antes da formação em prensa de um laminado ou sob o uso (de polipropileno co-extrudado) de fitas, estas fitas, cordões ou fios sendo distendidos e, após um processo de distensão a uma temperatura em particular baixa ou a frio, compreendem um núcleo altamente orientado com uma camada fina de mesmo material ou de um similar em tomo do núcleo tendo um ponto de fusão mais baixo.

Preferencialmente, as fitas são trançadas em um tecido, o qual pode ser compactado ou um componente de camada múltipla pode ser combinado a partir dali, considerando-se que a uma certa temperatura o filme externo circundando o núcleo distendido está se fundindo e por uma moldagem com pressão os tecidos podem ser compactados para uma placa ou uma lâmina de camada múltipla.

Embora fitas de polipropileno (PP) sejam menos rígidas do que fibras orgânicas e seu comportamento viscoelástico permita mais deformação do que compósitos de plástico ou termoplástico, essas propriedades podem promover o embutimento profundo destes materiais.

De modo a se evitarem os inconvenientes de tentativas de em- butimento profundo do SRTC com um grau considerável de mudança de forma, o problema de retração térmica das fitas distendidas sob temperatura elevada de mais de 100 °C foi resolvido, considerando-se que um processo de embutimento profundo bem-sucedido precisaria aquecer a lâmina de S-RTC até em torno de 170°C. A invenção preferencialmente mantém todas as fitas críticas, isto é, fitas em posições críticas com respeito ao alto grau de mudança de forma do produto durante o embutimento profundo ou o processo de formação em prensa sob tração (criação de força de tração) durante o processo inteiro. Este tracionamento pode ocorrer passivo pela fixação do material em folha de termoplástico em suas áreas de borda e prosseguindo-se para submeter o mesmo a uma formação em prensa, tal como um processo de embutimen-to profundo, de modo que a lâmina em si crie aquelas forças de tração, ou pode ser um tracionamento controlado ativamente pela introdução (direção) de respectivas forças de tração aplicadas á lâmina (potencialmente de forma adicional) a partir do exterior.

De acordo com a presente invenção, um dispositivo de grampe-amento de folha é usado, o qual toma todas as fitas grampeadas em torno da circunferência inteira e provê a oportunidade de controlar e direcionar de forma passiva ou de forma ativa a tração nas fitas de acordo com o processo desejado. O referido controle ou direção do tracionamento das fitas mais críticas pode ser comandado por força, comandado por posição ou pode ser uma combinação dos mesmos.

Mais ainda, a presente invenção preferencialmente evita que forças de compressão nos cantos do produto, em particular da carcaça em concha de mala, ocorram, as quais contrabalanceariam ou eliminariam a tração nas fitas, cordões ou fios e poderíam causar rugas nas áreas de canto de alto grau de mudança de forma.

Assim sendo, a presente invenção provê meios que podem proporcionar uma deformação extracontrolada nas áreas de canto para manutenção de todas as fitas sob tração e/ou guiarem rugas em potencial, para se evitar que elas deslizem para o produto final. Preferencialmente, isto é feito por uma pré-distensão ou uma distensão direcionada e um tracionamento durante a formação em prensa, em particular no processo de embutimento profundo.

Preferencialmente, o projeto de aparelho do respectivo maquiná-río pode usar a prensa de duas metades de molde que se movem independentemente (cavidade e núcleo) ou pode aplicar um quadro independente que mantém as superfícies de molde auxiliares ou similares, operando através de orifícios nas garras de sujeição superiores ou inferiores. Também, uma etapa de formação por sopro, isto é, uma pré-distensão antes de uma atividade de embutimento profundo por uma etapa de formação por sopro de antemão pode ser usada.

As modalidades preferidas são estabelecidas nas sub-reivindicações adicionais. A seguir, a presente invenção é explicada em maiores detalhes por meio de várias modalidades da mesma explicadas a partir deste ponto em conjunto com os desenhos associados, nos quais:__________ A Figura 1 mostra uma carcaça em concha 1 de acordo com a invenção, neste caso, uma carcaça em concha de mala. Aqui, a borda em torno do perímetro das paredes laterais verticais 6 foi cortada para remoção do material em excesso, ou sobra, deixado do processamento. A carcaça em concha é embutida profundamente, isto é, as paredes laterais 6 com respeito a uma parede de base 5 têm uma dimensão de profundidade que é bastante grande em relação às carcaças em concha prévias feitas a partir da folha de termoplástico de auto-reforço preferida. Mais particularmente, esta dimensão de profundidade é bastante grande em relação ao comprimento ou à dimensão de largura da carcaça em concha em geral 1. Esta relação pode ser mais bem expressa como uma relação do menor dentre o comprimento ou a dimensão de largura. Preferencialmente, a carcaça em concha tem uma profundidade de até metade de uma dimensão de largura da carcaça em concha com uma relação preferida estando na faixa de em torno de 0,2 a 0,3. A espessura homogênea do material de carcaça em concha preferencialmente totaliza tão pouco quanto 1 mm (ou 0,8 mm) até 3 mm, preferencialmente em torno de 2,5 mm, e normalmente deve estar na faixa de 1 a 2 mm. A carcaça em concha de mala preferida é feita a partir de um plástico de auto-reforço conhecido comercialmente sob a marca registrada "Curv" a partir da BP Amoco, embora outros materiais termoplásticos tendo características similares físicas, químicas e de termoprocessamento funcionem também, tal como o Pure, disponível a partir da Lankhorst. O material termoplástico de auto-reforço compreende, em particular, fitas, cordões ou fios unialinhados, torcidos (em feixes) ou tecidos preferencialmente de até dez camadas (potencialmente mais ou menos) contendo tais cordões orientados de forma molecular em conjunto com um material termoplástico ou de matriz similar não orientado molecularmente. Pela disposição em certos padrões predeterminados de camadas subseqüentes ou camadas diferentes, propriedades de resistência unidirecional podem ser asseguradas com os cordões pré-tracionados se estendendo inclinados uns em relação aos outros na mesma camada ou em camadas diferentes da carcaça em concha.

Conforme mostrado nas figuras, a parede vertical de carcaça em concha tem uma dimensão perpendicular a uma parede de base 5 de em tomo de 110 mm para um estojo típico de 50 cm. A relação de comprimento para largura preferencialmente está entre 1 e 2, em particular entre 1 e 1,4. A carcaça em concha tem regiões de canto formadas integralmente 7. A largura da carcaça em concha para um estojo de mala como esse assim usualmente seria de em torno de 36 cm. Essas dimensões resultam em uma carcaça em concha que, quando comparada com uma carcaça em concha proporcionada de modo similar por um quadro simples ou fechamento de zíper em suas bordas combinadas, provê um estojo de mala notadamente leve com um volume substancial no qual se acondicionam as necessidades de um viajante. A parede vertical 6 de uma carcaça em concha 1 como essa assim deve ser mantida tão profunda quanto possível, dadas as dificuldades na formação de materiais de auto-reforço contemplados por esta invenção. Esta dimensão perpendicular para um estojo de mala como esse seria tão pequena quanto de em torno de 80 mm e ainda seria considerada de "embu-timento profundo”, especialmente onde o raio do material de auto-reforço nas regiões de canto é de 60 mm ou menos. O processo e o aparelho mostrados aqui podem ser feitos em uma faixa de tamanhos de carcaça em concha, obviamente. Mas as maiores vantagens desta invenção preferencialmente ocorrem para carcaças em concha embutidas profundamente, onde a relação da dimensão perpendicular discutida acima para a menor dentre a dimensão de largura ou de comprimento preferencialmente é menor do que em torno de 0,3, para carcaças em concha com raios de canto preferencialmente de menos de em torno de 60 mm. A Figura 2 é uma vista em perspectiva detalhada que mostra uma pequena seção do padrão de enrijecimento tridimensional impresso na face externa principal de carcaça em concha 1a da parede de base 5.

Os plásticos de auto-reforço têm características notáveis de resistência, impacto e tenacidade, as quais as tornam atraentes para a fabricação de estruturas de peso muito leve, especialmente carcaças em concha embutidas profundamente do tipo descrito. Materiais em folha muito finos na faixa de 12 a 15 mm de espessura proveem excelentes características físicas e peso leve. Infelizmente, uma carcaça em concha de mala deve prover resistência à distorção, especialmente em sua parede de base para se evitar um esmagamento. Uma folha de partida mais espessa ajudaria, mas a um custo e um peso maiores. A parede de base 5 da carcaça em concha inventiva tem um pa-; drão de áreas côncavas e convexas alternadas 5a, 5b (veja a Figura 3) para a provisão de um enrijecimento estrutural notável pelo aumento da resistência à flexão longitudinal ou aumento do momento à flexão para resistir a uma flexão em todos os planos perpendiculares à parede de base. Nota-se que as figuras mostram um padrão complexo de áreas retangulares côncavas e I convexas alternadas estendidas em um plano de superfície bidimensional da parede de base 5. Obviamente, o padrão côncavo/convexo é tridimensional. Estas áreas na realidade são o resultado visível da impressão de uma série de tiras onduladas na parede de base da carcaça em concha durante um embutimento profundo. Estes padrões de tiras de ondulações contínuas são i substancialmente uns para os outros, mas, de fato, se curvam ligeiramente, conforme será detalhado para que nenhuma forme bordas paralelas umas às outras. Também, as ondulações adjacentes são deslocadas umas das outras por em torno da dimensão longitudinal de um dos formatos ou das áreas retangulares. Obviamente, outros padrões, preferencialmente cônca-l vos/convexos alternados regulares, poderíam ser escolhidos. A Figura 3 é um detalhe que compara a linha de centro do formato de seção transversal geral da parede de base na seção AA com a linha de centro do formato de seção transversal de uma seção BB adjacente da Figura 1. i Este padrão deslocado de formatos ondulados não apenas é esteticamente agradável, mas também resulta em rigidez ou resistência à flexão notável a forças de flexão que tenderíam a distorcer a parede de base de carcaça em concha em paralelo à sua dimensão longitudinal, isto é, paralelamente à direção longitudinal do padrão de tira ondulado, bem como per-i pendicularmente á sua dimensão longitudinal. Com respeito à rigidez longitudinal, note-se que cada uma das linhas AA e BB da Figura 3 representa uma linha descendo até o centro do material de auto-reforço nos planos de seção AA e BB das Figuras 1 e 2. Embora as bordas dos padrões de tira ondulada pareçam ser geralmente retos ou, conforme será detalhado, linhas que se curvam gentil e suavemente, estas bordas de fato correm levemente de forma lateral {isto é, deslocadas lateralmente) em cada ondulação. Isto é i causado pelo ângulo de saída "d" (isto é, o ângulo de uma superfície de molde em relação à direção de movimento do molde em uma prensa) e as bordas moldadas assim correspondentes usadas para a formação das "paredes" laterais de cada formato retangular no padrão. Este ângulo de saída, mesmo no ângulo relativamente agudo na faixa de sete graus, resulta em i deslocamentos múltiplos ou repetidos da distância ligeira mostrada aumentada na Figura 3. Claramente, as reentrâncias retangulares e projeções formadas por este padrão movem muito do material de auto-reforço para longe do eixo geométrico neutro, muito como uma série de nervuras se estendem do através da largura da parede de base o faria. Mas essas nervuras não ! têm nada a ver como enrijecimento de um painel nervurado como esse contra uma flexão paralela a essas nervuras. Aqui, contudo, a corrida ligeira ou deslocamento repetido criado pelo ângulo de saída, conforme detalhado a-cima, também põe parte do material de auto-reforço longe do eixo geométrico neutro paralelo às ondulações, tendendo a resistir a uma flexão ao longo ) destas linhas também. Dito de uma outra forma, o padrão detalhado acima cria uma série de pequenos caixões de parede com paredes verticais de enrijecimento, apesar do fato de em nenhum lugar no painel a espessura da folha de auto-reforço ser mais espessa do que sua dimensão de partida nominal {mencionada acima como estando, preferencialmente, na faixa de 12 ΐ mm a 15 mm). A Figura 3.1 mostra uma forma alternativa de padrão de enrijecimento formado na parede de base da carcaça em concha de mala preferida. Aqui, bordas continuamente curvas são moldadas para a definição de ranhuras e nervuras alongadas côncavas e convexas adjacentes, conforme i pode ser visto no desenho em corte em perspectiva aumentado da Figura 3.2. Estas bordas se curvam visivelmente de forma contínua em um comprimento de onda característico "w" no plano geral da parede de base. As bor- das adjacentes são deslocadas umas das outras em uma direção longitudinal por uma porção substancial deste comprimento de onda característico. No exemplo mostrado aqui, este deslocamento é de em torno de 20% do comprimento de onda, desse modo proporcionando um efeito de enrijeci-mento para resistência à flexão ao longo da direção longitudinal (isto é, paralelamente às ranhuras e nervuras), enquanto se proporciona um padrão potencialmente mais agradável esteticamente. A Figura 3.3 mostra uma outra variação. Aqui, as bordas longitudinais são mostradas em branco e as ranhuras e nervuras alternadas separadas por estas bordas são mostradas em preto, e têm um formato de seção transversal típico similar àquele mostrado na Figura 3.2. Cada uma destas bordas longitudinais se curva continuamente em um comprimento de onda característico "w" muito longo, o qual nesta modalidade é mais longo do que a dimensão de comprimento da carcaça em concha. Bordas adjacentes são deslocadas umas em relação às outras por em torno de metade deste comprimento de onda característico muito longo. Embora menos pronunciado, este padrão também pode prover algum enrije-cimento para resistência à flexão ao longo da dimensão longitudinal. A Figura 4 é uma vista ao longo da dimensão do comprimento da carcaça em concha na Figura 1.

Conforme mencionado acima, as linhas verticais definindo visivelmente os padrões de tira ondulados deslocados estão, exceto por aquele no centro longitudinal da parede de base, todos realmente se curvando ligeiramente. Esta curva é pequena, isto é, o raio de curvatura é bastante grande, da ordem de uns poucos metros. Não apenas esta curvatura ajuda esteticamente, mas também evita que a série de paredes corridas ligeiramente verticais pequenas formem uma "linha de dobra" ou uma linha ao longo da qual a parede de base pode facilmente se flexionar. A Figura 5 é uma vista em perspectiva parcial de um estojo de mala usando carcaças em concha de acordo com a presente invenção, sendo uma vista a partir do canto inferior do estojo de mala.

Aqui, pode-se ver que um estojo de mala pode ser feito pela combinação de duas carcaças em concha inventivas conformadas de forma similar. As bordas adjacentes são afixadas seletivamente por um zíper 27 ou trilho abridor deslizante, conforme será descrito. Note-se que as montagens de rodízio 25 estão nos cantos da carcaça em concha, em particular nos cantos verdadeiros, proporcionando estabilidade muito como os rodízios nas extremidades de pernas de uma cadeira de escritório {obviamente, eles também podem ser acomodados em áreas em recesso). Conforme é derivá-vel, as metades de carcaça em concha podem ter profundidades bastante diferentes com a área de combinação deslocada com respeito às posições de canto/rodízio.

As Figuras 6, 6.1 são uma seção transversal do detalhe de fechamento de zíper.

Uma borda de perímetro de carcaça em concha tem um degrau 27a o qual vai substancialmente por todo o caminho em tomo de seu perímetro e é dimensionado para exatamente se encaixar na ou receber a borda de perímetro correspondente da outra carcaça em concha 1. Este degrau 27a preferencialmente é formado com um ângulo de saída α que se aproxima de zero. O restante das porções de parede vertical é formado convenientemente com um ângulo de saída β de em torno de sete graus. Um ângulo de saída β como esse permite que superfícies de molde opostas dos moldes machos e fêmeas usados para o embutimento profundo das carcaças em concha 1 apliquem uma pressão de moldagem suficiente perpendicularmente às superfícies de carcaça em concha para se pressurizar apropriadamente o material de auto-reforço e mantê-lo apropriadamente consolidado e prover um acabamento superficial agradável. Para esta porção em degrau, um molde fêmea especial tem uma porção de perímetro 18 adjacente à borda de molde a qual não tem quase ângulo de saída (isto é, um ângulo de saída de em tomo de zero grau). De modo similar, a superfície de moide correspondente 19 do molde macho quase não tem ângulo de saída. As forças de compactação e conformação são providas por um elemento elastomérico 20 no molde macho feito preferencialmente de uma borracha de silicone resistência à temperatura dura ou similar. Este elemento se expande radialmente para fora, quando for comprimido entre o suporte de molde macho e o res- tante do molde macho, desse modo se provendo a pressão de compressão na porção de borda em degrau desta carcaça em concha (veja as Figura 26, 27 correspondentes). A fita de zíper 28 à esquerda da Figura 6 é costurada em 28a nesta borda em degrau, enquanto a fita de zíper 28 à direita é costurada em 28a à outra borda de carcaça em concha, de modo que, quando uma corre-diça de zíper 29 for operada para fechamento do zíper 27, as carcaças em concha 1 sejam firmemente mantidas em conjunto na posição em telescópio com suas bordas firmemente se sobrepondo. Preferencialmente, cada fita de zíper 28 tem uma aba extrudada 29a aderida ao iongo de cada borda externa da mesma, a qual pode ser empurrada para fora do caminho pelo pedícu-lo da máquina de costura, quando a fita de zíper 28 estiver sendo afixada. Esta extrusão se encaixa com pressão de volta no lugar para se esconder, a linha de costura bem como para ajudar a selar as perfurações resultantes quanto a uma precipitação. As bobinas de zíper associadas são designadas por 29c. A Figura 7 é similar à Figura 5, mas mostrando a superfície interna daquela porção do estojo de mala. O canto inferior (quando o estojo está ereto sobre os rodízios afixados) tem uma reentrância substancial para o recebimento e uma montagem de roda de outra forma convencional. Prendedores roscados (não mostrados) passam através de orifícios perfurados através do material em folha de polímero de auto-reforço nestas reentrâncias, para a fixação da montagem de roda às carcaças em concha. O estojo de mala mostrado, mesmo incluindo quatro rodas e alças de transporte e rolagem apropriadas, poderia pesar tão pouco quanto 2,2 kg para um estojo dimensionado convencionalmente de em torno de 50 cm de comprimento. A Figura 8 mostra um maquinário de produção convencional para a fabricação de um tipo de carcaça em concha de mala.

Este maquinário é usado para a fabricação de carcaças em concha de mala de polipropileno cobertos com um têxtil de tecelagem de cesto. Ele consiste (da esquerda para a direita), em uma estação de aquecimento (pré-aquecimento) 30, que aquece o têxtil pré-laminado e a preforma de folha de polímero para uma temperatura de processamento apropriada. Em seguida, há uma estação 31 para posicionamento de um material de revestimento, tal como um pano de malha, sobre a próxima folha a ser formada com pressão. A seção de prensa 32 á direita recebe o laminado de polipropi-leno e o forma em um formato de carcaça em concha entre formas de molde combinadas. A estação de remoção de componente é designada com um número de referência 33. A Figura 9 mostra esquematicamente o aparelho de acordo com a invenção para a fabricação de uma carcaça em concha 1, conforme na Figura 1.

As Figuras 10 a 15 mostram este aparelho da Figura 9 em seus vários estágios operacionais. O aparelho inclui, da esquerda para a direita, um distribuidor de têxtil de revestimento 22, o qual recebe pilhas do tecido têxtil de malha para posicionamento sobre folhas de temperatura condicionada de polímero de auto-reforço, a prensa 23 e um aquecedor radiante 24. Um suprimento de folhas de polímero de auto-reforço está atrás da prensa. As linhas de têxtil (não mostradas) são dispostas em uma bandeja 22a. A prensa de embutimento profundo compreende mesas superior e inferior 23a, 23b, as quais são móveis uma em relação à outra, isto é, a mesa superior 23 suportando o molde superior ou macho 15 do ferramental de embutimento profundo 14 desce em direção ao molde inferior ou fêmea 16 ao longo de e guiado por um quadro de coluna 23c. Os pegadores 26 mantêm os cantos do tecido de revestimento ou material têxtil a ser ligado a uma folha (lâmina) de material termoplástico auto-reforçado a ser suprida para a prensa 23 a partir da traseira. Um bastidor de sujeição de folha 12 (mostrado em maiores detalhes nas Figuras 22 a 24) mantém de forma controlável ou distende cada folha aquecida a partir do suprimento de folha para uma posição entre a ferramenta de molde de carcaça em concha macho superior 15 (mostrada com sua mesa de suporte removida por clareza) e o molde fêmea inferior 16. O suporte de aquecedor radiante inclui arranjos de aquecedor radiante superiores e inferiores 24. Estes arranjos 24 deslizam simultaneamente para fora do bastidor de suporte 12 para aquecimento de ambos os lados da folha de polímero de auto reforço enquanto está sendo sujeitada e mantida ou distendida pelo bastidor de sujeição 12 entre as ferramentas de molde de carcaça em concha 14 (moldes superior e inferior de embutimento profundo 15, 16).

Conforme mostrado na Figura 10, o maquinário está na posição de começo, pronto para receber o material de polímero em folha e o têxtil de revestimento associado para ligação dos mesmos e para embutimento profundo de ambos.

As Figuras 11 a 15 mostram a operação adicional do aparelho que realiza o processo de fabricação de uma carcaça em concha de mala de acordo com esta invenção. A Figura 11 mostra o bastidor de sujeição 12 movido para baixo pronto para receber uma folha aquecida de polímero a partir do suprimento atrás da prensa 23. A folha se move para acima das garras de sujeição 31, 32 (veja as Figuras 22/23) e cai sobre as quatro barras de suporte 12b e as garras inferiores 32 das quatro barras ou garras de sujeição 31, 32. Imediatamente, os aquecedores radiantes 24 se movem rapidamente para cima e para baixo da folha de polímero assim sujeitada para levá-la para a temperatura de processamento (Figura 12). As barras ou garras de sujeição 31, 32 são comandas de forma hidráulica ou pneumática para puxarem e/ou moverem as bordas sujeitadas da folha de polímero 4 durante o aquecimento e/ou o embutimento profundo. Uma vez que a folha tenha sido aquecida, os a-quecedores radiantes 24 se movem rapidamente para trás no seu bastidor de suporte e para fora do caminho, e as superfícies de molde se movem para contatarem e conformarem a folha de polímero. Simultaneamente com o aquecimento e antes da moldagem, uma folha de revestimento têxtil, usualmente um tricô de malha, é posta em posição entre o aquecedor 24 e a ferramenta de molde superior 15.

Na Figura 13, a bandeja de armazenamento de revestimento 22a é colocada em uma posição elevada e então o revestimento de tecido é encaminhado para a prensa 23 (Figura 14). O molde inferior, neste caso o molde fêmea de embutimento profundo 16 e as superfícies de molde auxiliares 13 se movem para cima para contatarem a folha aquecida e distendida. O molde macho superior 15 se move para baixo para forçar a folha em contato com todas as superfícies de molde enquanto simultaneamente conforma e adere o material de revestimento à folha de polímero termoformada (Figura 14.1, Figura 15).

As Figuras 16 a 18 mostram o molde inferior 16 (ferramenta de molde fêmea) isolado incluindo as porções de molde auxiliares 13 dispostas nas áreas de canto as quais ajudam na aplicação de uma tração adicional à respectiva lâmina ou folha de termoplástico (potencialmente revestido com um tecido) e para ajudar a vencer as forças de compressão surgindo naquela área. As porções de molde auxiliares 13 são enrascadas em respectivos portadores os quais são retráteis e projetáveis, de modo que os moldes auxiliares 13 em si possam ser retraídos para o molde inferior 16, conforme mostrado na Figura 18 ou se projetam a partir dali (Figuras 16, 17). Adicionalmente, conforme mostrado nas Figuras 16 e 17, a mesa inferior 23b em si adicionalmente pode ser elevada para se ajustar o respectivo tracionamento do material em folha em conjunto com o ajuste fino pelas porções de molde auxiliares 13.

Assim sendo, as superfícies de molde auxiliares e as porções de molde auxiliares 13 ajudam a reunir o material em excesso que de outra forma se acumularia nas regiões de canto e potencialmente enrugariam os cantos de carcaça em concha moldados. Conforme é mostrado na Figura 19, cada uma das porções de molde auxiliares 13 pode ser individualmente acionada por acionamentos separados 13a, os quais permitem uma sintonia fina da introdução de respectivas forças de tração na lâmina e no material em folha de termoplástico compósito, de modo que o fluxo apropriado de material e um tracionamento permanente dos cordões ou fibras orientados molecularmente no material termoplástico auto-reforçado possam ser mantidos e o desenvolvimento de forças de compressão evitado de forma confiável.

Assim, uma modalidade conforme mostrado na Figura 19 seria mais preferida. Em um caso como esse, por exemplo, manter as porções de molde auxiliares e as superfícies 13 naquelas regiões de canto as quais são projetadas para exibirem as concavidades de recebimento de roda (acomodação de alojamento de rodízio) fora de contato com a folha de polímero seria benéfico para se retirar um material de polímero suficiente para estas concavidades. A Figura 20 mostra as porções de molde auxiliares ou superfícies todas em uma posição retraída. A Figura 21 mostra uma outra modalidade de metades de molde superior e inferior, onde as superfícies de molde auxiliares 13 são dispostas para contatarem o material em folha a partir de cima, em oposição ao moide fêmea inferior. Elas são dispostas através de uma saliência 13b suportada em uma placa de molde superior 15a, a qual também suporta o molde macho 15. Respectivos recessos 13c são providos na margem do molde inferior (fêmea) 16 para as porções de molde auxiliares 13 se encaixarem. Obviamente, de modo similar à modalidade precedente, a posição precisa das superfícies de molde auxiliares e das porções de molde auxiliares 13 também pode sofrer uma sintonia fina pelo projeto da saliência de suporte 13b para ser telescópica ou ajustável de outra forma. Obviamente, a saliência 13b também pode ser suportada de forma ajustável com respeito ao seu comprimento na placa de suporte de molde superior 15a.

As Figuras 22 a 24 mostram detalhes do mecanismo de placa suporte de sujeição, com a Figura 22 mostrando o placa suporte de sujeição 12 em uma vista em perspectiva a partir de cima, mostrando as hastes de suporte 12b para suporte do material em folha, bem como as barras de sujeição superior e inferior ou garras de sujeição 31, 32. A unidade de acionamento de operação de garra 33, a qual aciona as barras ou garras de sujeição superior e inferior, em resposta a um respectivo controle de processo através de um mecanismo de ligação, por exemplo, um mecanismo de alavanca alternado, conforme mostrado na Figura 24, pode operar em uma base elétrica, pneumática ou hidráulica.

Preferencialmente, a barra ou garra de sujeição inferior é esta- cionária e as hastes de suporte 12b são afixadas a ela, enquanto a barra ou garra de sujeição superior é móvel com respeito à inferior, para se sujeitar o material. O controle de tracionamento atuando desta forma sobre a folha durante uma formação em prensa, isto é, no embutimento profundo da mesma, pode ser um passivo, com base no processo de moldagem em si e grampeando as bordas da respectiva folha de material termoplástico (em particular revestida) ou também pode ser realizado ativamente, isto é, se movendo as respectivas áreas de grampeamento e potencialmente mais individualizadas da folha ativamente, para trazer consigo uma certa tração aos cordões de retorno no material em folha durante o processo de moldagem. A Figura 24 mostra a vista parcialmente explodida do conjunto de operação e dos operadores de barra ou garra de sujeição, com base, por exemplo, em uma haste de cilindro se projetando a partir de um cilindro de operação 33 e transferindo um movimento angular para um suporte de barra de sujeição ou garra de sujeição superior 33a, para se mover sob a assistência de uma ranhura de controle de carne 36 em direção ao suporte de barra ou garra de sujeição inferior através de uma ligação 37.

Finalmente, a Figura 25 novamente concretiza a lâmina ou material de base 4 com uma porção central 2, uma porção de campo 3 e as respectivas bordas 8.

As Figuras 26 e 27 mostram uma modalidade alternativa de um módulo de embutimento profundo que tem um molde superior (macho) 15’ e um molde inferior (fêmea) 16' de combinação como um outro molde de embutimento profundo 14’. Nesse caso, a porção de molde fêmea 16’ tem uma superfície de molde de perímetro 18 próxima da linha de apara. Aquela porção de perímetro quase não tem um ângulo de saída. O molde macho 15’ compreendendo uma superfície de molde de perímetro 19 tem uma seção elastomérica 20, em particular um bujão de silício moldado formando uma superfície de molde expansível em torno do parâmetro, de modo a prover uma força de moldagem controlada e confiável para evitação de rugas e qualquer deformação, em particular nas áreas de canto da carcaça em concha.

Petos métodos e aparelhos indicados anteriormente, um componente moldado ultraleve trazendo consigo pelo menos em certas áreas ou regiões um grau extraordinariamente alto de mudança de forma, tal como uma carcaça em concha embutida profundamente, em particular uma carcaça em concha de mala, pode ser fabricado tendo uma alta relação de profundidade para largura/comprimento e propriedades mecânicas sem rival (isto é, resistência, resistência à flexão, resistência contra distorção e ruptura) combinadas com a mais alta acurácia dimensional e de conformação e uma aparência atraente. A invenção provê um novo produto e um processo para a fabricação do mesmo, com base em um material termoplástico auto-reforçado, por meio da etapa de tracionamento do referido material (lâmina), pelo menos parcialmente se tracionando a referida lâmina durante todas as etapas subseqüentes de conformação e/ou moldagem de componente até uma liberação de um formato de preforma de componente da lâmina remanescente, para a formação do componente. A presente invenção permite a fabricação de uma carcaça em concha de mala de peso ultraleve com base no uso de um material termoplástico auto-reforçado, a fabricação do mesmo podendo ser adicionalmente melhorada pelo tracionamento permanente do referido material durante todas as etapas de fabricação até o acabamento final do produto.

REIVINDICAÇÕES

Claims (20)

1. Processo para a produção de um componente de plástico, em particular uma carcaça em concha (1a) de mala, em um formato compreendendo áreas de alto grau de mudança de forma, como regiões de canto integralmente formadas, curvas ou dobras em uma interseção entre superfícies principais do componente, caracterizado por compreender: - prover uma lâmina de material termoplástico auto-reforçado, - embutimento profundo da referida lâmina, para conformar o componente plástico no referido formato; - tracionar a referida lâmina pelo menos parcialmente durante a etapa de embutimento profundo, sendo que o material termoplástico compreende cordões, fitas, tiras, ou fios orientados de material termoplástico circundados por uma matriz de material termoplástico similar, o qual é geralmente não-orientado.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de tracionamento da lâmina compreende tracionar todos os cordões, fitas, tiras, ou fios posicionados ao redor da circunferência da lâmina.

3. Processo, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende condicionar a temperatura da lâmina, após o começo do tracionamento da mesma e antes do começo do embutimento profundo da lâmina.

4. Processo, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa de posicionar um material de pano tecido ou de rede sobre a lâmina antes do embutimento profundo da lâmina.

5. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que durante um embutimento profundo, bordas da lâmina são posicionadas de forma controlável por meios pegadores (26), em resposta a pelo menos um parâmetro de processo.

6. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, ca- racterizado pelo fato de que o componente plástico é uma carcaça em concha (1a) de mala, e as superfícies principais do componente plástico incluem uma parede de base (5) e laterais verticais (6), e o componente possui pelo menos uma região de canto integralmente formada em uma interseção da parede de base (5) e dois dos lados verticais.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de embutimento profundo inclui contatar com uma superfície de moldagem auxiliar a lâmina perto da pelo menos uma região de canto integralmente formada.

8. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de embutimento profundo inclui contatar uma porção central da lâmina com uma superfície de molde macho (15) e uma superfície de molde fêmea (16) com formato correspondente.

9. Processo, de acordo com pelo menos a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de posicionamento de forma controlável das bordas da lâmina é realizada movimentando e/ou puxando de forma controlável as bordas de lâmina com meios puxadores.

10. Componente de plástico, em particular uma carcaça em concha (1a) de mala, tendo uma parede de base (5) e paredes laterais verticais (6) e pelo menos uma região de canto formada por embutimento profundo de uma lâmina de material termoplástico auto-reforçado, caracterizado pelo fato de que o material termoplástico auto-reforçado compreende cordões, fitas, tiras, ou fios orientados de material termoplástico circundados por uma matriz de material termoplástico similar, o qual é geralmente não-orientado, o componente tendo uma espessura nominal entre em torno de 0,8 mm e em torno de 2,5 mm, preferencialmente entre 1,0 mm e em torno de 2,0 mm.

11. Componente de plástico, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que as paredes laterais (6) têm uma dimensão de profundidade e a parede de base (5) tem um formato de parede geralmente retangular tendo uma dimensão de comprimento e de largura, com a largura não sendo maior do que a dimensão de comprimento, a relação da dimensão de profundidade para a dimensão de largura estando entre 0,1 e 0,5, e a relação de dimensão de comprimento para dimensão largura está entre 1 e 2.

12. Componente de plástico, de acordo com pelo menos uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que um raio de curvatura do componente na região de canto conectando paredes laterais (6) adjacentes é de em torno de 80 mm ou menos.

13. Componente de plástico, de acordo com uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o material termoplástico é selecionado a partir do grupo que consiste em polipropileno, polietileno, um polímero semicristalino e combinações dos mesmos.

14. Componente de plástico, de acordo com uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que o material termoplástico auto-reforçado é laminado com um pano tecido ou fundido.

15. Componente de plástico, de acordo com uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que a parede de base (5) tem um padrão repetitivo de formatos convexos e côncavos (5a, 5b), a espessura geral da parede de base (5) sendo substancialmente consistente dentre os formatos convexos, os formatos côncavos e o restante da parede de base (5).

16. Componente de plástico, de acordo com uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção principal da parede de base (5) tem um padrão repetitivo de formatos convexos e côncavos, estes formatos côncavos e convexos (5a, 5b) sendo formados em uma série alternada por formatos continuamente curvos se estendendo substancialmente longitudinalmente.

17. Componente de plástico, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os formatos continuamente curvos se estendendo substancialmente longitudinalmente possuem um comprimento de onda característico, com formatos curvos adjacentes sendo deslocados uns dos outros na dimensão longitudinal por uma distância igual a uma porção substancial do comprimento de onda.

18. Componente de plástico, de acordo com uma das reivindica- ções 10 a 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção principal da parede de base (5) tem um padrão repetitivo de formatos convexos e côncavos, os referidos formatos côncavos tendo preferencial mente um formato geral retangular no plano da parede de base (5), os formatos convexos tendo preferencial mente um formato geral retangular no plano da parede de base (5), estes formatos côncavos e convexos (5a, 5b) sendo formados em uma série alternada por ondulações contínuas substancialmente paralelas com as ondulações adjacentes sendo deslocadas umas das outras na dimensão longitudinal por em torno da dimensão longitudinal de um formato convexo ou côncavo.

19. Componente de plástico, de acordo com uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção principal da parede de base (5) tem um padrão repetitivo de formatos convexos e côncavos, a linha de centro da espessura de parede ao longo de uma seção transversal perpendicular à dimensão longitudinal dos formatos convexos e côncavos mostra depressões correspondentes aos formatos convexos e cristas correspondentes aos formatos côncavos, as referidas depressões e cristas interconectadas por paredes verticais formando um ângulo com a parede de base (5) aproximadamente igual a um ângulo de saída (d).

20. Componente de plástico, de acordo com uma das reivindicações 10 a 19, caracterizado pelo fato de que o material termoplástico auto-reforçado tem uma espessura geral de não mais do que 2 mm.