BRPI0708078B1 - Recipiente de armazenagem oco e método de fabricação de um recipiente oco compósito usando um molde rotacional - Google Patents

Abstract

artigos de construção de compósito e métodos para fabricação dos mesmos. um artigo produzido em um molde e que compreende um compósito estrutural de camadas plásticas, o artigo possuindo uma parede que define um espaço interno para segurar os conteúdos neste; onde a parede é formada a partir de pelo menos duas camadas de materiais plásticos; onde uma primeira das referidas camadas compreende um material termoplástico e pelo menos uma segunda camada compreende uma resina de termofixação e uma camada fibrosa.

Description

(54) Título: RECIPIENTE DE ARMAZENAGEM OCO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM RECIPIENTE OCO COMPÓSITO USANDO UM MOLDE ROTACIONAL (73) Titular: WILLIAM RODGERS. Endereço: 7/15 CLOVELLY ROAD, RANDWICK NSW 2031, AUSTRÁLIA(AU) (72) Inventor: WILLIAM RODGERS

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 03/04/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 03/04/2018

Assinado digitalmente por:

Júlio César Castelo Branco Reis Moreira

Diretor de Patente

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RECIPIENTE DE ARMAZENAGEM OCO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM

RECIPIENTE OCO COMPÓSITO USANDO UM MOLDE ROTACIONAL

Fundamentos [001] A presente invenção está relacionada à fabricação de artigos a partir de materiais plásticos compósitos e particularmente a recipientes de armazenamento de construção compósita. Mais particularmente, a invenção está relacionada a um método de fabricação de recipientes de armazenamento em particular, embora não exclusivamente, para armazenamento e transporte de líquidos e os quais são fabricados a partir de um compósito de plásticos em camadas. A invenção ainda está relacionada a um método para unir materiais plásticos para formar uma estrutura compósita para utilização na fabricação de artigos incluindo os recipientes de armazenamento. A invenção ainda se relaciona a aplicações de recipientes de construção compósita a tanques para transportar fluidos e tanques de

combustível, incluindo,	mas	não limitados,	a tanques	de
aeronaves.
Estado Da Técnica
[002] Recipientes	de	armazenamento	grandes	são
amplamente utilizados	para	transportar	produtos como

líquidos e, no caso de transporte rodoviário, vários projetos de tanque têm sido produzidos para se adequarem a veículos de chassi rígidos que são auto-alimentados e semireboques que são puxados por um motor principal ou unidade de tração.

[003] Projetos conhecidos de recipientes de armazenamento para veículos de transporte tipicamente compreendem um único tanque montado sobre um chassi de um

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2/35 veículo ou reboque. Em sua maioria dos tanques são formados com um sub-chassi longitudinal integral pelo qual o tanque é preso ao chassi do veículo ou reboque. Isto visa permitir flexão considerável do chassi, especialmente ao longo de seu comprimento, para acomodar variações ao nível do solo. Quando um tanque é preso a um chassi de veículo rígido, a abordagem usual é fixa-lo utilizando-se porcas e parafusos conectando o chassi e o sub-chassi do tanque em diversas posições ao longo de seu comprimento. Uma fina camada de borracha ou feltro pode ser posicionada entre os respectivos elementos para evitar o atrito devido ao contato entre metal e metal.

[004] Como conseqüência da presença do taque firmemente montado, a montagem é consideravelmente mais rígida que o chassi em si. Os tanques de metal mais conhecidos são subdivididos em uma série de compartimentos separados, cada um com sua própria entrada e saída, particularmente quando utilizados para transportar produtos de petróleo. Isto também possibilita que líquidos diferentes sejam transportados. No caso de combustíveis ou lubrificantes, graus diferentes de combustíveis e lubrificantes podem ser transportados em um veículo em diferentes compartimentos.

[005] Estes tanques de multi-compartimento são conhecidos por terem sofrido rachaduras de uma ou mais paredes internas e até de paredes externas do revestimento do tanque. Isto pode resultar em contaminação dos conteúdos de um compartimento com aqueles de outro e/ou vazamento do conteúdo. Isto precisa ser evitado então os tanques têm de ser verificados regularmente para assegurar a integridade de cada compartimento e a integridade geral de cada tanque.

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3/35 [006] Acredita-se que as rachaduras surjam devido ao estresse repetido do tanque devido ao movimento do veículo em uso. Uma vez que o chassi do veículo ou chassi do reboque é menos ríqido que o tanque, qualquer força que provoque a torção do chassi será transferida ao tanque. Entretanto, os tanques metálicos alqumas vezes não são capazes de resistir a estas forças de torção repetidamente, levando a rachadura das paredes divisórias internas e/ou paredes externas.

[007] Uma tentativa de solucionar este problema no revestimento de um tanque veicular ríqido têm sido montar o sub-chassi do tanque riqidamente ao chassi do veículo na traseira do chassi e montar a outra extremidade do chassi do tanque à frente do veículo. A flexão de um chassi veicular ou reboque pode estar em 150 mm de excesso sobre o comprimento de um chassi típico. Permitir tal faixa de movimento é uma consideração importante no projeto de tanques.

[008] Uma das disposições de carro-tanque conhecidas fornece um carro-tanque rodoviário ou ferroviário compreendendo um chassi e uma pluralidade de tanques dispostos em série um atrás do outro. A pluralidade de tanques é montada individualmente em um chassi, cada um utilizando uma pluralidade de suportes flexíveis. Uma montaqem flexível pode ser prontamente construída para permitir tais quantidades de movimento enquanto fornecem suporte adequado ao tanque. Os tanques individuais são espaçados na direção lonqitudinal por uma quantidade necessária para acomodar a faixa permitida de movimento de cada tanque À medida que o chassi é torcido e se curva.

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4/35 [009] É preferível fornecer pelo menos 4 suportes para cada tanque. O número poderia ser aumentado para transportar maiores pesos ou suportes individuais poderiam ser reforçados. Tanques que são atualmente produzidos em aço para suportarem melhor a imposição de forças de curvatura e torção podem agora ser produzidos de ligas levas, como alumínio. A redução em peso possibilita que os tanques sejam maiores, permitindo assim o aumento em quantidades de líquidos a serem transportados sem o aumento geral do peso bruto do veículo/reboque. Isto possui benefícios econômicos para operadoras e permite maior carga útil.

[010] A tecnologia de tanque de armazenamento está continuamente evoluindo e isto levou a uma variedade de mudanças de projeto dos tanques de armazenamento de couraça metálica de serviço pesado básico. Tanques de transporte de serviço pesado têm sido construídos tradicionalmente de metais como aço ou alumínio. Alguns tanques têm sido adaptados com revestimentos isolantes como aqueles divulgados na Patente U. S. de número 3.687.087, a qual divulga uma estrutura isolante elástica na superfície interior do corpo de um vagão de carga ferroviário. A estrutura isolante elástica compreende uma camada de material de espuma de poliuretano possuindo sua superfície externa presa à superfície interna do corpo metálico do carro e um revestimento interno elastomérico preso à superfície interna do material de espuma de poliuretano. O material de espuma de poliuretano forma uma camada de amortecimento intermediária para o revestimento interno elastomérico e possui uma espessura de pelo menos cerca de

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2,54 cm e pode chegar até cerca de 20,32 cm. 0 revestimento interno elastomérico é inferior a cerca de 1,27 cm de espessura e possui uma rigidez inferior à rigidez do material de espuma. Uma parte da energia criada pelas forças exercidas carga contra a estrutura de isolamento elástica é dissipada pela deformação da estrutura isolante com o restante da energia sendo transmitida ao corpo do vagão ferroviário através da estrutura de isolamento. Sob estresses locais excepcionalmente altos sendo exercidos, como por uma ferramenta ou um trabalhador no interior do vagão, a camada de espuma intermediária pode ser deformada permanentemente enquanto o revestimento interno elastomérico em contato com a carga permanece intacto.

[011] Os carros-tanque rodoviários tradicionalmente conhecidos tipicamente possuem um tanque cilíndrico apoiado de forma elástica sobre uma armação de leito de configuração retangular e disposto acima da armação principal do caminhão com o tanque estando disposto parcialmente no plano horizontal da armação de leito e possuindo a armação de leito apoiada de forma elástica sobre a armação principal do caminhão. Um par de placas em forma de cela conformando-se à área externa do tanque cilíndrico é fixado ao mesmo, cada uma próxima a cada extremidade do tanque e um par de suportes superiores para pressionar o tanque para baixo são presos a cada placa de cela e por sua vez são parafusados de forma elástica aos suportes de tanque inferiores correspondentes, os quais estão rigidamente presos à armação de leito. Os suportes presos à armação de leito são, por sua vez, parafusados aos suportes correspondentes na estrutura principal do

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6/35 caminhão .

[012] Um exemplo desta construção é divulgado na Patente U. S. de número 4.283.066. Houve algumas tentativas de se fabricar tanques a partir de materiais alternativos a metais, como materiais mais leves. Um exemplo do que é divulgado na Patente U. S. de número 4.292.898, que divulga um vagão ferroviário compósito enrolado em filamento incluindo um corpo de transporte de carga alongado possuindo paredes formadas de um compósito de resina plástica reforçada com fibra específica de filamentos de reforço de vidro e uma resina organopolimérica estrutural possuindo uma característica particular.

[013] Outra tentativa de fornecer um tanque-reboque leve é divulgada na Patente U. S. de número 4.729.570, que divulga um reboque tanque de fibra de vidro sem chassi incluindo uma carcaça de tanque formada de uma resina isotólica reforçada com fibra de vidro, com filamentos de fibra de vidro enrolados inclinados em um ângulo de aproximadamente 45 graus. A carcaça do tanque possui uma cabeça anterior e uma cabeça posterior para formar um recipiente transportador de fluido. Um cavalete anterior é fixado à carcaça do tanque com porções de montagem utilizadas para montar um quinto elemento de roda e um cavalete posterior é fixado à carcaça do tanque e possuindo porções de montagem utilizadas para montar um carro de roda traseiro. Uma pluralidade de vigas de reforço circunferenciais está localizada entre cada uma das porções de montagem e em outros locais desejados, longitudinalmente na carcaça do tanque. As vigas também são moldadas em resina reforçada com fibra de vidro. Cada viga possui uma

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7/35 porção superior alargada para fornecer proteção contra rolamento. Antes de aplicar a resina de fibra de vidro aos cavaletes e vigas, tiras circunferenciais são posicionadas nos mesmos para fornecer resistência adicional. Aberturas no reboque incluem proteção contra transbordamento. Defletores podem ser fornecidos para evitar movimento de fluido indesejável no reboque.

[014] O estado da técnica está repleto com vários veículos como vagões ferroviários e veículos rodoviários que acomodam tanques de armazenamento geralmente produzidos de metais e que ou repousam sobre um chassi de um veículo ou possuem resistência estrutural suficiente para permitir que eles mesmos se suportem, mas montados sobre rodas. Temse feito Carros-tanque ferroviários onde um tanque é acomodado próximo a suas extremidades em estruturas de cavaletes montadas nos vagões, conforme mostrado em Geyer e outros, Patente U. S. de número 3.712.250. Tem-se feito tanques também em plásticos reforçados com fibra de vidro, conforme mostrado em Anderson e outros, Patente U. S. de número 3.158.383, e tais tanques têm sido montados em carros ferroviários de transporte de carga metálicos sob armações do tipo mostrado na Patente U. S. de número 3.712.250 supracitada. Carros ferroviários do estado da técnica têm incluído estruturas de suporte pesadas e/ou elementos estruturais pesados que têm exigido que uma porção substancial do peso bruto de um vagão carregado seja o peso do vagão em si. Estes elementos estruturais pesados têm geralmente incluído elementos estruturais longitudinais metálicos para transmitir e suportar as forças substancialmente longitudinais exercidas em um vagão

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8/35 durante sua operação. Uma vez que o peso bruto de um carro ferroviário é limitado por regulamentações, qualquer redução no peso do carro em si, enquanto se mantém sua integridade estrutural é desejável, pois assim permite-se uma carga útil maior e, conseqüentemente, operação mais econômica.

[015] Embora tenha havido algum uso conhecido de materiais não metálicos em construção de tanques, como em tambores de misturação de concreto portáteis, pelo que é sabido pelo requerente o estado da técnica não trata de carros-tanque rodoviários, ferroviários ou aéreos que possuam um taque de armazenamento produzido a partir de plásticos como termoplásticos ou resinas de termofixação. O requerente não tem conhecimento de qualquer tanque cuja parede seja produzida de plásticos em camada e que possa resistir a cargas aplicadas em um padrão de integridade geralmente alcançado na utilização de metais.

[016] Uma vez que plásticos são leves, os mesmos são um material desejável para se ponderar, mas a imensa diferença nas propriedades entre aço e plásticos, particularmente a relação entre resposta à carga em uso e as dificuldades na fabricação de produtos plásticos é um desafio que deve ser primeiramente superado enquanto se reconhece que houve várias dificuldades estruturais e de fabricação a se superar ao se fazer uma transição do aço até os plásticos, sendo que a menor destas não é a produção de um tanque que possa suportar a as altas cargas estáticas e dinâmicas às quais tais tanques são submetidos durante sua operação normal. Também, no caso de transporte e armazenamento de fluidos, como produtos de petróleo, o revestimento do

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9/35 tanque deve ser quimicamente inerte e não reativo. Assim, o desafio anteriormente não confrontado para produzir uma alternativa aos tanques de armazenamento e transporte de aço conhecidos exige, em combinação, um tanque de plásticos que seja quimicamente inerte e não reativo, possua alta durabilidade e capacidade de resistir à carga interna do conteúdo e cargas aplicadas externamente. Outro problema técnica na utilização de plásticos é se atingir ligação satisfatória de camadas no caso de uma estrutura laminada. Alguns plásticos não se ligam naturalmente.

[017] Termoplásticos são uma classe conhecida de materiais, sólidos à temperatura ambiente, que amolecem e se fundem a altas temperaturas, que são adequados para artigos moldados que recuperam suas propriedades originais à temperatura ambiente. Resinas de termofixação são líquidos conhecidos que, quando misturados com o gel de cura ou catalítico apropriado, endurecem após um período apropriado. Elas são utilizadas para se construir estruturas laminadas reforçadas com fibras.

[018] Termoplásticos possuem melhor resistência química

que as	termofixadas,	de forma que uma construção dupla com
ambos	os	materiais	combina	sua	resistência química	e
capacidade	estrutural	. Estes	dois	tipos de materiais	não

são compatíveis em uma construção laminada. Em particular, as termofixadas não se ligarão aos termoplásticos. Faz parte da técnica conhecida formar folhas de termoplásticos com tecido prensado em uma das superfícies enquanto o plástico ainda está macio de fira que as fibras sejam parcialmente embutidas. A resina de termofixação e as fibras são então laminadas sobre estas fibras tecidas que

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10/35 formam então um acoplamento mecânico entre os dois materiais não passíveis de ligação. As fraquezas destes procedimentos residem em que é difícil formam uma incrustação forte e o tecido tende a se soltar do termoplástico durante sua operação. O material de folha é plano e pode ser formado apenas em recipientes pelo processo de fabricação de corte e soldagem.

[019] O documento EP 1 593 491 descreve um produto em camadas que é um objeto moldado que compreende uma camada de resina de termofixação, uma camada de resina termoplástica e fibras de reforço compreendendo muitos filamentos contínuos, em que a camada de resina de termofixação foi unida com a camada de resina termoplástica na interface entre essas camadas.

[020] O documento WO 2004/062893 se refere a um método para fabricar placas compostas que consiste em: depositar continuamente sobre um substrato móvel uma camada de filamentos na forma de uma manta de fibra contínua, um tecido, um tecido de malha ou um conjunto de filamentos contínuos não entrelaçados. Tal documento também descreve um dispositivo para implementar o método e produtos resultantes.

[021] O documento US 6,540,953 descreve um método de produção de uma membrana microporosa compreendendo as etapas de: extrusão de um polímero a uma temperatura desde (ponto de fusão do polímero +10 °C) até (ponto de fusão do polímero +100 °C) ; projeto de um polímero extrudado a uma velocidade de 5~120 m/min em 10~150 °C para obter uma película de polímero; recozimento da película de polímero a uma temperatura desde (ponto de fusão do polímero -100 °C)

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11/35 até (ponto de fusão do polímero -5 °C) durante 10 segundos a 1 hora; irradiação de ambas as superfícies da película de polímero recozido com uma quantidade de partícula de íons de 102~1020 íons/cm² energizados a 10^_2~10⁷ KeV, a uma distância de irradiação de 5~100 cm sob um vácuo de 10^_2~10^{_ 8} torr; estiramento a frio da película de polímero irradiada a uma temperatura desde -2 0 °C até (ponto de fusão do polímero -40 °C); estiramento a quente da película de polímero estirada a frio a uma temperatura desde (ponto de fusão do polímero -40 °C) até (ponto de fusão do polímero -5 °C) ; e o estabelecimento de calor da película de polímero estirada a quente a uma temperatura desde (ponto de fusão do polímero -80 °C) até (ponto de fusão do polímero -5 °C).

[022] O documento US 2001/0038942 se refere a um separador de bateria que é uma membrana microporosa de polipropileno, feita a partir de um precursor beta-nucleado e tendo uma resistência elétrica inferior a 30 ohmspolegadas/mil, e uma força de punção maior que 400 gramasforça/mil.

Invenção [023] A presente invenção fornece uma alternativa à técnica conhecida de construções de tanque de armazenamento e, particularmente, recipientes de armazenamento móveis de construção compósita. Mais particularmente, a invenção fornece um método de fabricação de recipientes de armazenamento em particular, embora não exclusivamente, para armazenamento e transporte de líquidos e os quais são fabricados a partir de um compósito de plásticos em camadas. A invenção ainda se relaciona a aplicações de

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12/35 recipientes de construção compósita a tanques para transportar por meio rodoviário e ferroviário fluidos e tanques de combustível, incluindo, mas não limitados a tanques de aeronáuticos e tanques de asa aeronáuticos.

[024] É um objeto da presente invenção fornecer um tanque de armazenamento móvel leve para aplicações rodoviárias, ferroviárias e aéreas e que seja fabricado a partir de uma matriz de termoplástico e resinas de termofixação dupla.

[025] É outro objeto da invenção fornecer um método para acoplar dois materiais plásticos não similares que não formem uma ligação naturalmente, permitindo que um dos materiais flua parcialmente através de uma camada fibrosa e então umedeça as fibras restantes com o segundo material. Os materiais são, preferivelmente, acoplados mecanicamente entre si pelas fibras que atravessam e interfaceiam entre os dois materiais. É outro objeto da invenção fabricar artigos a partir de mais materiais unidos.

[026] A invenção fornece ainda uma matriz estrutural para a construção de artigos como tanques de armazenamento e inclui um primeiro material termoplástico que é líquido e capaz de fluir a uma temperatura acima de seu ponto de fusão, uma camada fibrosa e uma segunda camada de uma resina de termofixação que é aplicada à camada fibrosa após o resfriamento da referida camada termoplástica.

[027] Os termoplásticos possuem uma resistência química excelente a uma ampla gama de condições de pH, oxidantes e de solventes e grande capacidade de alongamento sem dano. As resinas de termofixação, quando reforçadas por fibras estruturais possuem alta resistência e rigidez. Ambos

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13/35 possuem baixa densidade, assim a combinação é mais adequada a situações que se beneficiem de estruturas de pouco peso em ambientes quimicamente agressivos.

[028] A presente invenção é particularmente vantajosa utilizada em e com veículos e recipientes para o transporte de materiais perigosos e na construção de tanques de combustível e de carga para os veículos de transporte. Aplicações específicas do método de matriz da presente invenção incluem:

1. Tanques de combustível para veículos marítimos, rodoviários, ferroviários, aéreos e espaciais.

2. Tanques de carga para o transporte de químicos perigosos, combustíveis, leite e bebidas (vinho, cerveja e sucos de frutas) pelos diversos modos de transporte.

3. Tanques de carga para todas estas aplicações onde os tanques são montados em sistemas sobre rodas.

4. Tanques de carga que são montados em armações de recipiente intermodais ISO padronizadas.

[029] Em sua forma mais ampla, a presente invenção compreende:

um tanque de armazenamento móvel fabricado a partir de um molde, o tanque compreendendo uma parede definindo um espaço interno para reter o conteúdo do tanque; onde a parede é formada a partir de pelo menos duas camadas de material plástico e uma camada de reforço conectando cada uma das referidas camadas, uma primeira das referidas camadas sendo de um material termoplástico e uma segunda camada compreendendo uma resina, onde a camada de reforço está interposta entre as referidas camadas para formar um compósito de plásticos.

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14/35 [030] De acordo com um aspecto do método, a presente invenção compreende:

um método de fabricação de um compósito para utilização na construção de um recipiente oco, o método compreendendo as etapas de:

a) posicionar pelo menos uma camada de material fibroso em aposição a uma superfície oposta do molde;

b) entrada de uma primeira camada de um material termoplástico

c) aquecer a camada termoplástica o suficiente para transforma-la de um estado sólido a um estado capaz de fluir;

d) deixar que a primeira camada flua por pelo menos uma parte do caminho através da espessura da pelo menos uma camada fibrosa;

e) deixar que a primeira camada resfrie de forma que pelo menos algumas fibras da pelo menos uma camada fibrosa esteja incrustada na primeira camada;

f) aplicar uma resina de termofixação às fibras da camada fibrosa não incrustadas na primeira camada para formar uma segunda camada de forma que a primeira camada esteja ligada à segunda camada.

[031] De acordo com uma modalidade do aspecto do método, o método compreende a etapa adicional de aplicar pelo menos uma camada fibrosa adicional e resina de termofixação À segunda camada.

[032] De acordo com uma modalidade preferida, a camada fibrosa é inicialmente formada em um formato exigido predeterminado após o qual a camada termoplástica é fundida ao redor da camada fibrosa fazendo com que a mesma flua por

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15/35 uma porção do caminho através da espessura da camada fibrosa. 0 compósito até o momento é deixado resfriar e retornar a suas propriedades à temperatura ambiente. Uma resina de termofixação é então aplicada àquelas fibras que não foram incorporadas no termoplástico. Camadas adicionais de fibras e resina de termofixação podem ser aplicadas dependendo das características estruturais do artigo desejado ou estrutura a ser fabricada a partir da matriz compósita.

[033] De acordo com uma modalidade, o tanque está montado em um veículo. De acordo com outra modalidade, o tanque está montado em uma asa de avião.

[034] Em uma forma alternativa de um aspecto do método, a invenção compreende:

um método de fabricação de um recipiente oco compósito, o método compreendendo as etapas de:

a) entrada de uma camada fibrosa de material e posicionar o material em um molde possuindo uma forma interna predeterminada;

b) formar a camada fibrosa em um formato, conformandose ao molde;

c) introduzir um material termoplástico no molde e aquecer o material

d) deixar o material termoplástico penetrar ao menos parcialmente a camada fibrosa

e) aquecer a primeira camada o suficiente para transforma-la de um estado sólido a um estado capaz de fluir;

f) deixar que a primeira camada flua por pelo menos parte do caminho através da espessura de pelo menos uma

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16/35 camada fibrosa para formar uma parede de um artigo a ser formado no molde;

g) deixar que a primeira camada resfrie de forma que pelo menos algumas fibras da pelo menos uma camada fibrosa esteja incrustada na primeira camada;

h) remover o artigo do molde.

[035] De acordo com uma modalidade o método compreende a etapa adicional de, antes de introduzir a referida camada fibrosa no referido molde, aplicar um iniciador (primer) à camada fibrosa. O iniciador aumenta a capacidade de penetração do material termoplástico nas referidas fibras durante a rotação do referido molde. O iniciador é preferivelmente pulverizado como uma pasta sobre a camada fibrosa e, de acordo com uma modalidade, compreende poliestireno dissolvido em estireno. O iniciador pode ser pré-misturado a uma suspensão de pó de termoplásticos, deixando que o iniciador fixe as fibras da camada fibrosa no lugar para conexão com os termoplásticos fundidos a quente, capazes de fluir. O método inclui a etapa adicional de aplicar pelo menos uma camada fibrosa adicional e resina de termofixação à segunda camada. A camada fibrosa pode ser inicialmente formada em um formato exigido predeterminado antes do aquecimento da camada termoplásticas da mesma, a camada termoplásticas é fundida ao redor da camada fibrosa fazendo com que a mesma flua por pelo menos parte do caminho através da espessura da camada fibrosa.

[036] De acordo com uma modalidade preferida, o método compreende a etapa adicional de:

i) aplicar uma resina de termofixação às fibras da camada fibrosa não incrustadas na primeira camada para

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17/35 formar uma segunda camada de forma que a primeira camada esteja ligada à segunda camada.

[037] O método compreende a etapa preliminar adicional de aplicar um agente de liberação ao molde antes da introdução da camada fibrosa.

[038] Preferivelmente, quando o artigo é liberado do molde o mesmo possui uma superfície interna lisa.

[039] De acordo com uma modalidade alternativa, o material fibroso possui resistência suficiente para transportar as cargas estruturais aplicadas ao artigo finalizado que está moldado em uma forma particular, onde é submetido a um ciclo de tempo de temperatura deixando que o termoplástico flua através do material fibroso e forme superfícies interiores e exterior lisas no artigo. Se termoplástico suficiente for fornecido, haverá uma porção interna do artigo que não conterá fibras. Desta forma, um artigo será formado com um interior termoplástico que protegerá as fibras estruturais de qualquer ataque ambiental pelo conteúdo do artigo em operação.

Breve Descrição Dos Desenhos [040] A presente invenção será agora descrita em maiores detalhes de acordo com as modalidades preferidas e com referência ás ilustrações em anexo, onde:

[041] A Figura 1 mostra uma vista esquemática do sistema de moldagem para preparar a camada termoplástica com um primeiro grau de penetração da camada fibrosa no interior da camada termoplástica, fornecendo camadas interna e externa lisas.

[042] A Figura 2 mostra uma vista esquemática do sistema de moldagem para preparar a camada termoplástica

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18/35 com um segundo grau de penetração da camada fibrosa no interior da camada termoplástica.

[043] A Figura 3 é um exemplo de uma curva de isotensão que pode ser unida a sua imagem espelhada para formar uma membrana fechada com tensão uniforme.

[044] A Figura 4 mostra uma vista em seção transversal de um tanque produzido de acordo com a metodologia da invenção.

[045] A Figura 5 mostra uma vista da extremidade de um tanque produzido de acordo com a metodologia da invenção com abreviação parcial para revelar a estrutura de parede.

[046] A Figura 6 mostra uma planta alta lateral de um reboque fabricado de acordo com o método da invenção com compartimentos internos expostos para visão.

[047] A Figura 7 mostra uma planta alta lateral de um reboque fabricado de acordo com o método da invenção com a cobertura estrutural externa e vista dos compartimentos internos expostos para visão.

[048] A Figura 8 mostra uma planta alta em seção transversal de uma montagem de molde e recipiente em forma de asa fabricado a partir do molde.

[049] A Figura 9 mostra o recipiente em forma de asa extraído do molde.

[050] A Figura 10 mostra uma planta alta em seção transversal de um recipiente de asa.

[051] A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva de uma asa de avião incorporando os recipientes produzidos de acordo com o método da invenção.

Descrição Detalahada [052] Em um sentido geral e amplo a presente invenção

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19/35 fornece um método para acoplar dois materiais plásticos não similares que não formem uma ligação naturalmente, permitindo que um dos materiais flua parcialmente através de uma camada fibrosa e então umedeça as fibras restantes com o segundo material. Os materiais são acoplados mecanicamente entre si pelas fibras que atravessam e interfaceiam entre os dois materiais. Muitos artigos estruturais e não estruturais podem ser construídos a partir do compósito assim formado.

[053] A presente invenção será principalmente descrita com referência a sua aplicação em recipientes de armazenamento de carro-tanque e também sua aplicação em tanques de combustível de aeronaves. Será, entretanto, percebido que a invenção possui outras aplicações. Características da construção dupla.

[054] Esta invenção aplica-se, particularmente, quando o primeiro material é um termoplástico que flui a uma temperatura acima de seu ponto de fusão na camada fibrosa e o segundo é uma resina de termofixação que é aplicada às fibras não ocupadas após o termoplástico ter esfriado.

[055] A invenção está fundamentada em uma técnica fornecendo um compósito em camadas compreendendo uma primeira camada termoplástica na qual está incrustada uma camada de material fibroso. A camada termoplástica é fundida para pelo menos parcialmente envolver a camada fibrosa. O compósito inclui pelo menos uma segunda camada de resina de termofixação que está disposta sobre a camada fibrosa.

[056] A metodologia incorporada na invenção emprega moldagem rotacional normalmente empregada para a fabricação

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20/35 de artigos plásticos ocos em um molde dividido. Tipicamente, um pó termoplástico é carregado no molde que é aquecido em um forno enquanto é rotacionado em dois eixos simultaneamente. 0 pó de funde e reveste o interior do

molde de	forma uniforme. À medida que	o molde	gira	o
material	termoplástico capaz de fluir se	conforma	à forma
interna	do molde. Após resfriamento a	peça moldada	é
removida	do molde dividido.

[057] Com referência à Figura 1, é mostrada uma vista esquemática do sistema de moldagem para preparar a camada termoplástica com um primeiro grau de penetração da camada fibrosa no interior da camada termoplástica. O molde (1) possui uma superfície interna (2) e uma superfície externa (3) . Em uso, a camada de fibra (4) é depositada na superfície interna (2), após a aplicação de um agente de liberação. Quando a superfície interna do molde está coberta com uma camada fibrosa (4), um pó termoplástico representado pela camada (5) é introduzido no molde. Ao se aplicar uma relação predeterminada entre temperatura e tempo o termoplástico (5) flui contra a camada de fibra (4) e penetra ao menos parcialmente as frestas da camada fibrosa. A penetração da camada de fibra pela camada termoplástica é geralmente parcial, mas pode ser completamente envolvida. Tipicamente, quando o artigo moldado é removido do molde, a superfície interna (6) é uma superfície termoplástica fundida lisa e o exterior é a camada de material fibroso (4) parcialmente imersa no termoplástico. Durante a moldagem, utiliza-se pressão gasosa para se reter o compósito contra a parede do molde.

[058] A Figura 2 mostra, com a numeração

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21/35 correspondente, uma vista esquemática do sistema de moldagem para preparar a camada termoplástica com um segundo grau de penetração da camada fibrosa no interior da camada termoplástica. A principal diferença entre a disposição da Figura 1 e aquela da Figura 2 é a menos extensão da penetração do termoplástico na camada de fibra (4) .

[059] Quando o artigo é extraído do molde, a parte externa da camada fibrosa é umedecida com uma resina catalisada líquida que endurece e é acoplada ao termoplástico interior pelas fibras que conectam a interface entre as duas camadas. Camadas adicionais de fibras e resina podem ser laminadas sobre o exterior para suportar as cargas estruturais impostas pelo conteúdo e pela operação. Fibras de vidro e de carbono são os materiais preferidos para formar a camada fibrosa (4) e para reforçar tanto a camada termoplástica quando a de termofixação. A forma preferida da camada fibrosa é um tecido de forma que filamentos alternados da urdidura e da trama atravessem a espessura do tecido. Outras formas da camada fibrosa podem ser esteira ou feltro contanto que haja uma porção substancial das fibras que atravessem a espessura da camada. A camada fibrosa (4) é colocada nas partes abertas do molde que é então fechado com a carga de pó termoplástico colocada no mesmo. A moldagem rotacional é completada rotacionando-se o molde em dói seixos durante um ciclo térmico de aquecimento e resfriamento. Como um método alternativo, as camadas fibrosas podem ser produzidas como um pré-moldado de fibras mantida no lugar com um ligante. O pré-formado é então inserido no molde. A camada fibrosa

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22/35 pode ser formada in situ no molde umedecendo-se as fibras com uma solução ligante e deixando o solvente evaporar antes de se fechar o molde. 0 ligante pode ser poliestireno ou polimetilacrilato dissolvidos em seus respectivos monômeros de estireno e metilmetacrilato como solvente.

Estes são termoplásticos que se fundem e formam um copolímero com o pó termoplástico e são também solúveis no monômero de estireno da resina de termofixação, assim assegurando a completa compatibilidade por toda a construção dupla. Será observado que outras combinações de ligante e solvente podem ser utilizadas. A etapa supracitada está direcionada ao problema de materiais de alta viscosidade que não penetram suficientemente para garantir uma ligação satisfatória. Uma ligação não satisfatória pode resultar na delaminação das camadas e, conseqüentemente, no colapso do artigo construído utilizando-se a metodologia. Na rotação do molde, o ligante penetra nas fibras da camada fibrosa e melhora a ligação dos termoplásticos fundidos e fibras da camada fibrosa. As fibras são mantidas no lugar uma vez que o ligante evapora e isto melhora enormemente a ligação entre as camadas.

[060] A camada fibrosa pode ser mantida em posição contra o interior do molde fornecendo-se um fluxo de gás no interior do molde de forma que a queda de pressão através da camada fibrosa force-a contra o molde. Na operação de moldagem rotacional o termoplástico em pó é introduzido no molde após o material fibroso estar no lugar. À medida que o molde gira em dois eixos simultaneamente, o termoplástico em pó é distribuído uniformemente e começa a fundir à medida que o molde é aquecido a partir de seu exterior. As

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23/35 condições de temperatura, tempo e volume de pó termoplástico podem ser ajustadas de forma que o artiqo possa ser produzido a partir deste processo de moldaqem com um interior e exterior termoplástico lisos com as fibras adjacentes ao exterior conforme é mostrado na Fiqura 1 ou com um interior termoplástico liso e um exterior fibroso pronto para se unir à camada de termofixação conforme mostrado na Fiqura 2. À medida que o pó termoplástico se funde e flui para dentro do material fibroso, uma resistência de fluxo ao qás fornecido ao interior do molde aumenta até que todos os poros estejam selados e a pressão de qás atue na superfície de termoplástico interna fundida lisa. Esta pressão é mantida durante a fase de resfriamento para evitar quaisquer movimentos devido a contrações térmicas diferenciais. Estas operações são mostradas de forma esquemática tanto na Fiqura 1 quanto na Fiqura 2.

[061] Termoplásticos adequados são, mas não estão limitados a: polietileno (HDPE), fluoreto de polivinilideno clorotrifluoroetileno (ECTFE). Resinas de termofixação adequadas são, mas não estão limitadas a poliéster, vinil éster, epóxi e poliuretano.

[062] Aplicações preferidas da estrutura supracitada produzida a partir das construções de molde são aquelas onde as propriedades particulares de cada são empregadas de forma vantajosa. Os termoplásticos possuem uma resistência química excelente a uma ampla gama de condições de pH, oxidantes e de solventes e grande capacidade de alongamento sem dano. As resinas de termofixação, quando reforçadas por fibras estruturais possuem alta resistência e rigidez.

polipropileno (PVDF), (PP) , etileno

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Ambos possuem baixa densidade, assim a combinação é mais adequada a situações que se beneficiem de estruturas de pouco peso em ambientes quimicamente agressivos.

Aplicações Práticas de Compósito Moldado [063] Exemplos de aplicações de aspectos do método e de dispositivos da invenção incluem tanques de armazenamento para veículos e recipientes para o transporte de materiais perigosos e a construção de tanques de combustível e de carga para veículos de transporte. Outros exemplos não limitantes de aplicações práticas incluem: tanques de combustível para veículos marítimos, rodoviários, ferroviários, aéreos e espaciais; tanques de carga para o transporte de químicos perigosos, combustíveis, leite e bebidas (vinho, cerveja e sucos de frutas) pelos vários modos de transporte; tanques de carga para todas estas aplicações onde tanques são montados sobre sistemas com rodas e tanques de carga que são montados em armações de recipiente intermodais ISSO padronizadas.

Implementação

1. tanques hidrostáticos de isotensão

2. tanques hidrostáticos de isotensão mais tanques de pressão

3. Tanques de transporte submetidos à torção

1. Tanques de isotensão [064] Um líquido ou gás contido por tanques tênseis flexíveis formando uma membrana assumirá uma forma na qual a membrana é tensionada em tensão uniforme sem qualquer tensão de flexão. Exemplos destas formas na natureza são líquidos contidos por tensão superficial como uma gota d'água pendendo da ponta de uma folha, água acumulando em

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25/35 uma folha ou mercúrio sobre uma superfície plana. Uma bolsa de água de lona se forma em um tanque retangular com tensão uniforme em suas paredes. Esta forma de isotensão transporta a carga devido ao conteúdo sem tensões de flexão nas paredes, o que resulta em uma espessura de parede compósita mínima requerida para transportar cargas.

[065] A Figura 3 é um exemplo de uma curva de isotensão que pode ser unida a sua imagem espelhada para formar uma membrana fechada com tensão uniforme.

[066] A forma de isotensão como um tanque retangular horizontal para carregamento hidrostático é definida pelo seguinte cálculo:

Tensão de membrana devido à pressão hidrostática Th

Th=(p*g*D^A2)/4 p Densidade do líquido g Aceleração devido à gravidade D Profundidade total de líquido na membrana Tensão da membrana devido à pressão constante superposta Tc

Tc=P*D/2

P Pressão superposta.

A tensão total é a soma destas duas:

Tt = Th+Tc = (p*g*D^A2)/4 + P*D/2

Equacionando forças horizontais atuando na membrana sobre um aumento de profundidade õd e uma profundidade variável d com as pressões hidrostática e constante superpostas?

(Th+Tc)*((cos(A2)-cos(Al))=P*õd+p*g*d*õd então cosA2=CosAl+(P*õd+p*g*d*õd)/(P*D/2+(p*g*D^A2)/4)

Observe que assim o cálculo começa com Al=0 no fundo e

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26/35 d medido a partir do topo da membrana e adicionando-se õd para cada aumento, õd é negativo.

õx=õd/tan(A2) d

X = X (dx) δχ é o aumento horizontal da coordenada da o

membrana d

^{γ =} X (dy) õy é o aumento vertical da coordenada da o membrana [067] Unindo-se as terminações superiores e inferior da curva aos pontos correspondentes de uma curva de imagem espelhada com linhas horizontais, uma curva fechada é formada a qual é a seção transversal de um tanque de isotensão.

2. Tanques de pressão superposta mais tanques hidrostáticos de isotensão [068] As aplicações desta forma combinada são tanques fechados com uma carga hidrostática e uma pressão adicional aplicada. Exemplos não limitantes são:

i) Tanques estacionários horizontais ii) Tanques de combustível horizontais montados em veículos de transporte, rodoviários, ferroviários, aéreos e marítimos.

iii) Tanques de carga horizontais montados em veículos de transporte, rodoviários, ferroviários, aéreos e marítimos.

iv) tanques de carga horizontais dispostos como um reboque de carro tanque rodoviário com uma plataforma giratória montada na extremidade frontal e rodas, eixos e suspensões na extremidade traseira.

3. Tanques de transporte/carga sujeitos a flexão [069] As etapas de método vasto para construção de tais

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27/35 tanques são descritas abaixo:

1. Uma carcaça externa é construída em dois moldes que se unem ao longo de um alinha central. 0 molde é moldado de acordo com o produto a ser fabricado a partir do molde.

2. Os moldes incluem recessos verticais para formar as braçolas superiores e os trilhos inferiores.

3. 0 molde é preparado com um agente de liberação seguido de um revestimento de gel de resina pigmentada.

4. A isto se seguem camadas de fibras estruturais que suportarão as forças de cisalhamento geradas pelas operações de transporte.

5. Fibras estruturais contínuas saturadas com resina são posicionadas nestes recessos para formarem uma armação estrutural retangular que suporta toda a carga gerada pelas operações na estrada.

6. Dois moldes adicionais moldados para formarem as tampas de extremidade do carro-tanque fazem a conexão estrutural entre as duas molduras longitudinais.

7. Os compartimentos de construção dupla, com interior termoplástico e zona externa de plástico reforçada com fibra espessada para suportar as cargas de tensão, são montados no espaço entre os dois moldes laminados ao longo do comprimento do carro-tanque completo.

8. Os compartimentos internos são colocados entre as molduras externas com espaçadores para manter um vão uniforme.

9. Este vão é então preenchido com espuma estrutural injetada no vão.

[070] Com referência à Figura 4, é mostrada uma vista em seção transversal de um tanque (20) produzido de acordo

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28/35 com a metodologia da invenção, montado esquematicamente sobre uma base com rodas (24). 0 tanque (20) compreende uma parede compósita (21) possuindo uma superfície externa (22), uma superfície interna (23) definindo um vão de forma isotensóide (29) . A parede (21) ainda compreende, preferivelmente, braçolas de fibra de carbono integradas (25) e (26), (27), (28) dispostas como quatro barras que suportam a tensão aplicada e as cargas de compressão. As braçolas são formadas introduzindo-se cavidades apropriadas no molde a partir do qual o tanque é produzido. As braçolas são ajustadas a uma distância máxima de separação de forma que as áreas exigidas para as barras suportarem as cargas sejam minimizadas e uma vez que o Momento de Inércia seja muito grande, isto resulta em uma estrutura rígida forte e em deflexões mínimas de parede e totais do corpo. Esta estrutura de alta eficiência (na qual o máximo dos materiais na estrutura é tensionado próximo a seu limite permitido) resulta no uso mínimo de materiais, o que também resulta em massa e custos mínimos. As braçolas inferiores (27) e (28) são integralmente formadas para fornecer suporte para a engrenagem móvel, pés de suporte, rodas reserva e placa de pino de acoplamento. O tanque (20) da Figura 4pode ser empregado no transporte de materiais perigosos e como tanques de combustível e de carga para veículos de transporte.

[071] Conforme indicado, aplicações não limitantes específicas são em tanques de combustível para veículos marítimos, rodoviários, ferroviários, aéreos e espaciais; tanques de carga para o transporte de químicos perigosos, combustíveis, leite e bebidas (vinho, cerveja e sucos de

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29/35 frutas) pelos vários modos de transporte; tanques de carga para todas estas aplicações onde tanques são montados sobre sistemas com rodas; tanques de carga que são montados em

armações de recipiente intermodais ISO padronizadas.
[072] A	forma	de	isotensão	aplicada ao tanque (20)
suporta as	cargas	do	conteúdo,	resistindo a tensões de

flexão aplicadas nas paredes, que são projetadas com uma espessura mínima exigida para suportar as cargas aplicadas. A forma de isotensão como um tanque retangular horizontal para carregamento hidrostático e pressão uniforme superposta é definida pelos cálculos matemáticos mencionados anteriormente.

[073] A Figura 5 mostra, com a numeração correspondente, uma vista da extremidade de um tanque (20) produzido de acordo com a metodologia da invenção com abreviação parcial para revelar a estrutura da parede (22) e a formação da extremidade (30) . A Figura 6 mostra uma planta alta de um reboque fabricado de acordo com o método da invenção, o tanque (20) de costas e com compartimentos internos adicionais dispostos longitudínalmente (31), (32) e (33) expostos à vista.

[074] Os compartimentos (31), (32) e (33) possuem interiores de compartimento termoplásticos e são adequados para produtos como combustíveis, alimentos e produtos químicos. A carcaça estrutural moldada com superfície de revestimento de gel exterior lisa é fácil de limpar e com uma aparência atraente.

[075] 0 isolamento posicionado nos espaços	de (34) ,	espuma (35) ,	estrutural	está dos
36)	e (37)
compartimentos adjacentes	(31) ,	(32) e	(33)	para fornecer

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30/35 proteção para os compartimentos contra danos de penetração, perfuração e outras cargas de impacto indesejadas. O isolamento de espuma possibilita o transporte de alimentos perecíveis.

[076] A Figura 7 mostra uma planta alta de um reboque (40) fabricado de acordo com o método da invenção com a superfície estrutural externa (41) e uma vista parcial dos compartimentos internos (42) e (43) expostos à vista. Adjacente aos compartimentos (42) e (43) está um espaço estrutural preenchido com espuma (44).

[077] As fibras contínuas estruturais em uma camada de carcaça externa fornecem uma proteção contra rolagem. O alongamento termoplástico em rompimento superior a 50% fornece proteção contra a ruptura no caso de um acidente; A forma dos compartimentos internos gerada pela condição para tensão uniforme possui um centro de gravidade mais baixo que um círculo ou elipse comparável e o projeto de carcaça estrutural permite que a carcaça do tanque seja ajustada tão baixa quanto possível na direção da suspensão. Este dentro de gravidade rebaixado melhora a estabilidade do veículo e reduz o risco de um acidente de rolagem. Um resultado da forma de compartimento de isotensão e da eficiência do projeto em utilizar as fibras estruturais é que a massa do carro-tanque rodoviário é substancialmente menor que aqueles de carros-tanque rodoviários metálicos e compósitos existentes comparáveis.

[078] O procedimento para moldagem rotacional de um tanque incorporando a folha de termoplástico com fundo de fibra adequado para utilização em um carro-tanque rodoviário emprega um molde de duas peças que podem ser

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31/35 separadas após a moldagem estar completa. A peça é produzida por moldagem rotacional de um pó termoplástico em um molde oco com uma camada fibrosa em contato com a superfície interna do molde. 0 molde consiste de uma seção transversal não circular cilíndrica com extremidades convexas. A peça cilíndrica pode ser formada por rolagem.

As meias extremidades convexas não circulares são preferivelmente produzidas por procedimentos de CAD CAM gerados anteriormente para produzir uma forma de perfil macho. Neste último, uma forma desenvolvida em cad de arame tecido de grau e abertura adequados é estabilizada com flanges e vigas de reforço. As extremidades flangeadas são preferivelmente aparafusadas na seção cilíndrica para formar uma metade do molde. Este meio molde é composto de um reforço de malha de arame tecido e estabilizado com flanges e vigas. Este meio molde é colocado em uma câmara de ar com um ventilador de extração que irá aspirar ar através da malha de arame. Uma camada fibrosa, preferivelmente sob a forma de um tecido cobre então o interior do meio molde e é mantida no lugar pela queda de pressão causada pelo fluxo de ar do ventilador. Quando a camada fibrosa está no lugar, um ligante termoplástico transportado em um solvente é então aplicado à camada que reterá as fibras no lugar quando o solvente tiver evaporado. 0 segundo meio molde é tratado da mesma maneira e os dois meio moldes são então aparafusados juntos, prontos para o processo de moldagem rotacional. No processo de moldagem rotacional, uma alimentação de ar é disposta para passar ar através da camada fibrosa e do molde de malha para manter a camada fibrosa em contato próximo com o

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32/35 molde. À medida que a temperatura no molde aumenta o pó e o ligante de fundem e fluem para dentro da camada e parcialmente penetram esta camada fibrosa e formam uma superfieie fundida no interior do molde. 0 molde e seu conteúdo são deixados para esfriar e o molde é dividido e a peça removida.

[079] O compósito da presente invenção pode ser aplicado a aeronaves, por exemplo, como tanques de combustível de asa. Compósitos de plásticos em camadas podem ser utilizados como tanques de isotensão como elementos estruturais de vários compartimentos para asas de aeronave completas com tanques de combustível integrais. Esta forma pode ser aproximada pela forma de isotensão. Desvios desta forma aproximada nas extremidades anterior e posterior da estrutura de asa (71) podem ser arrumados para acomodar os dispositivos hipersustentadores das bordas anterior e posterior na região (62) como flaps (conforme mostrado na Figura 10).

[080] Uma seção de asa de aeronave típica é um aerofólio compreendendo uma superfície superior curvada e uma superfície inferior com uma curvatura substancialmente menor. A Figura 8 mostra uma seção transversal de uma montagem de molde (50) e recipiente em forma de asa fabricado a partir do molde. O molde (50) compreende duas partes (51) e (52) definindo uma abertura em forma de aerofólio (53). A Figura 9 mostra o recipiente em forma de aerofólio (54) extraído do molde (50) . O recipiente (54) compreende uma superfície externa estrutural integral (55) e uma célula interna (56) . A Figura 10 mostra uma planta alta em seção transversal de um recipiente em aerofólio

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33/35 (60) incorporado em uma estrutura de asa (61). O recipiente (60) pode ser reforçado com inserções de defletores metálicos nos lugares de aplicação de tensão particularmente quando o tanque e a asa estão fixados integralmente.

[081] A Figura 11 mostra uma vista em perspectiva de uma asa de avião (70) incorporando os recipientes produzidos de acordo com o método da invenção. A asa (70) é construída a partir dos recipientes de borda anterior (71), (72) e (73) e compartimentos de borda posterior (74), (75) e (76). A asa (70) ainda compreende as mantas (77) e (78).

Para esta forma ser utilizada como o elemento estrutural de uma asa sujeita a flexão e torção as duas superfícies devem estar conectadas para suportarem as tensões de cisalhamento e descascamento geradas pelo carregamento. Estas mantas estendem-se longitudinalmente com mantas transversais em intervalos ao longo da asa. Deste modo o elemento estrutural pode ser construído por uma montagem de compartimentos de construção dupla individuais de seção transversal de isotensão e paredes retas para casarem com o perfil da asa conforme mostrado na Figura 11.

[082] Estes compartimentos de construção dupla atuam tanto como elementos estruturais quanto como tanques de combustível com um interior termoplástico que é completamente resistente aos produtos químicos nos sistemas de combustível. Este interior é moldado como uma superfície completa sem junções ou soldas. Nenhuma manutenção é exigida. A camada exterior do compartimento é composta de plástico reforçado com fibra suficiente para suportar as cargas de combustível em tensão.

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34/35 [083] Para que os compartimentos funcionem como tanques de combustível cada um recebe, preferivelmente, conexões integralmente formadas para permitir as operações de preenchimento e fornecimento aos motores e ventilação para controlar a pressão nos tanques. Estas conexões podem ser utilizadas na montagem destes compartimentos em posição para a construção do elemento estrutural. O carregamento devido ao combustível nos compartimentos é suportado pela tensão nas superfícies de isotensão curvadas e é balanceado através das paredes de manta verticais à medida que o nível de combustível é igualado pelo fluxo através das conexões entre os compartimentos. As paredes de manta vertical curtas são projetadas para suportar qualquer carga de combustível não balanceada. Os compartimentos podem ser montados para se tornarem o núcleo do elemento estrutural da asa projetando-se os compartimentos em posição com selamento de fechos ocos nas conexões que formam, assim, os sistemas de alimentação de combustível e ventilação.

[084] Um molde externo conforme mostrado na Figura 11 é fornecido para formar a forma externa e a superfície da asa. Usando-se técnicas conhecidas para resina de construção de plástico reforçado e as fibras estruturais são colocadas no molde que é então fechado ao redor da montagem dos compartimentos. O espaço dentro dos compartimentos interconectados é então inflado para pressionar as paredes do compartimento contra a resina e as fibras dentro do molde. Esta pressão de inflação é mantida até que a resina cure por catalisação ou calor ou pela combinação dos dois. Inserções metálicas podem ser colocadas entre as paredes do compartimento como pontos de

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35/35 fixação para cargas concentradas.

[085] Será reconhecido por pessoas habilitadas na técnica que numerosas variações e modificações podem ser feitas à invenção conforme amplamente descrito aqui sem se afastar do espirito total e escopo da invenção.

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Claims (26)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Recipiente de armazenagem oco caracterizado pelo fato de ser produzido em um molde rotacional (1) e que compreende um compósito estrutural incluindo um material termoplástico (5) e uma camada de reforço fibrosa (4) formada por uma esteira de fibra pré-formada, o recipiente quando formado tendo uma parede que define um espaço interno para segurar os conteúdos neste;

   a parede incluindo os ditos materiais termoplásticos e a camada de reforço fibrosa pelo menos parcialmente incrustada no dito material termoplástico (5) e reforçando o compósito;

   em que o recipiente é produzido no molde rotacional conforme as seguintes etapas do método:

   a) posicionar a camada de material fibroso (4) dentro do molde em aposição a uma superfície mais interna (2) do molde;

   b) introduzir o material termoplástico (5) dentro do molde;

   c) fechar o molde e aquecer o molde para então aquecer o material termoplástico o suficiente para permitir que o material termoplástico (5) seja transformado de um estado que não é capaz de fluir para um estado capaz de fluir;

   d) durante a rotação do molde, deixar que o material termoplástico (5) aquecido flua por pelo menos uma parte do caminho através da espessura da camada de material de reforço fibroso (4) de forma que pelo menos algumas fibras da camada fibrosa estejam incrustadas no material termoplástico formando, assim, uma camada de material termoplástico de reforço;

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2. 2/6

   e) deixar que a camada termoplástica (5) resfrie;

   f) remover o compósito do molde rotacional (1).

   2. Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material da camada termoplástica é selecionado a partir dos seguintes materiais: polietileno (HDPE), polipropileno (PP), fluoreto de polivinilideno (PVDF), etileno clorotrifluoroetileno (ECTFE).
3. 3. Recipiente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de manta fibrosa pré-formada é selecionada a partir de um grupo que inclui tecido, feltro ou manta ou um pré-formado de fibras mantidas no lugar com um ligante.
4. 4. Recipiente, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a camada fibrosa compreende tecido tendo filamentos alternados da urdidura e da trama atravessando a espessura do tecido.
5. 5. Recipiente, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o material da camada termoplástica é introduzido no molde na forma de pó antes do aquecimento.
6. 6. Recipiente, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a camada fibrosa é, antes da introdução ao dito molde, pré-tratada com um iniciador, em que o iniciador é uma solução de ligante umedificante incluindo um solvente que evapora antes do fechamento do molde.
7. 7. Recipiente, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o ligante é poliestireno ou polimetilmetacrilato dissolvido em seus respectivos monômeros de estireno e metilmetacrilato como o solvente.

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8. 8. Recipiente, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material termoplástico é impelido a se conectar com a camada de reforço de fibra sob pressão gasosa aplicada dentro do molde.
9. 9. Recipiente, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a pressão gasosa atua na superfície termoplástica interna fundida lisa.
10. 10. Recipiente, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a resina de termofixação é selecionada de um grupo que inclui poliéster, vinil éster, epóxi e poliuretano.
11. 11. Recipiente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o recipiente forma um tanque de armazenamento de líquido oco montável em um veículo rodoviário.
12. 12. Recipiente, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o recipiente forma um tanque de combustível de asa aeronáutico.
13. 13. Recipiente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o recipiente forma um recipiente de armazenagem oco para um vagão ferroviário.
14. 14. Recipiente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o iniciador aplicado à camada fibrosa aumenta o grau de penetração do material termoplástico nas ditas fibras durante a rotação do dito molde.
15. 15. Recipiente, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o iniciador compreende poliestireno dissolvido em estireno.
16. 16. Recipiente, de acordo com a reivindicação 15,

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    4/6 caracterizado pelo fato de que o iniciador é misturado com uma suspensão de pó termoplástico.
17. 17. Método de fabricação de um recipiente oco compósito usando um molde rotacional (1) caracterizado por compreender as etapas de:

    a) pegar uma camada fibrosa de material (4) e posicionar o material contra uma superfície interna (2) do molde possuindo uma forma interna predeterminada;

    b) formar a camada fibrosa (4) em um formato conformando-se ao molde;

    c) introduzir um material termoplástico (5) no molde e aquecer o material;

    d) deixar o material termoplástico (5) penetrar ao menos parcialmente na camada fibrosa (4);

    e) aquecer o material termoplástico (5) o suficiente para permitir que o material seja transformado de um estado sólido para um estado capaz de fluir;

    f) deixar que o material termoplástico flua por pelo menos parte do caminho através da espessura de pelo menos uma camada fibrosa para formar uma parede de um artigo a ser formado no molde;

    g) deixar que o material termoplástico resfrie de forma que pelo menos algumas fibras da pelo menos uma camada fibrosa esteja incrustada na primeira camada;

    h) remover o artigo do molde (1).
18. 18. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a camada termoplástica é fundida ao redor da camada fibrosa fazendo com que a mesma flua por pelo menos parte do caminho através da espessura da camada fibrosa.

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19. 19. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 18, caracteri zado pelo fato de que o material da camada termoplástica é selecionado a partir dos seguintes materiais: polietileno (HDPE), polipropileno (PP), fluoreto de polivinilideno (PVDF), etileno clorotrifluoroetileno (ECTFE).
20. 20. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o material de camada fibrosa é selecionado a partir de um grupo que inclui tecido, manta ou feltro.
21. 21. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de aplicar um iniciador como uma solução

    de ligante umedificante aplicada à dita camada fibrosa e incluindo um solvente que evapora antes do fechamento do molde. 22 . Método de fabricação, de acordo com a

    reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o ligante é poliestireno ou polimetilmetacrilato dissolvido em seus respectivos monômeros de estireno e metilmetacrilato como o solvente.
22. 23. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa preliminar de aplicar o agente de liberação à superfície interna do molde antes da introdução da camada fibrosa.
23. 24. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de deixar que a pressão gasosa atue na superfície termoplástica interna fundida lisa.

    Petição 870170091388, de 27/11/2017, pág. 72/83

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24. 25. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que uma resina de termofixação é aplicada à fibras da camda fibrosa não incrustada na camada termoplástica para então formar uma liqação entre a camada termoplástica e <

    resina de termofixação.
25. 26. Método com acordo de fabricação, de reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a resina de termofixação é selecionada de um qrupo que inclui poliéster, vinil éster, epóxi e poliuretano.
26. 27. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o elemento de compósito forma um recipiente de armazenagem oco.

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