BRPI0709245A2 - processo para preparação de um semiacabado composto estampável reforçado - Google Patents

Abstract

<B>PROCESSO PARA PREPARAçãO DE UM PRODUTO SEMIACABADO COMPOSTO ESTAMPáVEL REFORçADO<D> Processo para preparação de um produto semiacabado composto estampável reforçado, compreendendo um ou mais plásticos e fibras cortadas ou filamentos contínuos (4), cujo ponto de amolecimento é mais alto do que o mais alto dos pontos de amolecimento dos ditos materiais, compreendendo as etapas consistindo de:- deposição das ditas fibras ou dos ditos filamentos (4), especialmente por gravidade, em um transportador (1); - aspersão das partículas (6) de um pó dos ditos plásticos nas ditas fibras ou ditos filamentos (4), em uma proporção entre 5 e 90% em peso do peso total; - mistura das ditas partículas (6) com as ditas fibras ou os ditos filamentos (4); e - colocação da mistura a uma temperatura acima dos pontos de amolecimento dos ditos materiais, de modo a formar o dito produto semiacabado; caracterizado pelo fato de que a etapa de mistura inclui submeter a dita mistura (4, 6) a pelo menos um campo elétrico, substancialmente perpendicular à direção de avanço (15) do dito transportador (1)

Description

"PROCESSO PARA PREPARAÇÃO DE OM PRODUTO SEMIACABADO COMPOSTO ESTAMPÁVEL REFORÇADO"

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção se refere a um processo para preparação de um produto semiaçabado composto plástico reforçado com fibra. Mais especificamente, a presente invenção se refere a um processo no qual os plásticos que formam o aglutinante do produto semiaçabado são usados em forma em pó.

O termo "plástico" significa qualquer material sintético baseado no uso de macromoléculas e transformável por moldagem, conformação ou vazamento, geralmente com o uso de calor e pressão.

TÉCNICA ANTERIOR

Nos processos convencionais para manufatura de produtos semiacabados compostos, tal como o processo descrito no documento US-A-4 487 647, o aglutinante do produto semiaçabado pode ser misturado com os filamentos ou fios têxteis de reforço em forma pulverulenta. Os fios são primeiramente depositados, geralmente por gravidade, em umtransportador, formando, desse modo, um tipo de colchão, e são depois aspergidos com partículas do pó plástico aglutinante, seguido por aquecimento do conjunto, de modo a fundir o plástico aglutinante. 0 conjunto é então resfriado para obtenção de um produto semiacabado composto estampável reforçado.

Esse produto semiacabado é denominado "compósito", uma vez que resulta de uma mistura de fios ou filamentos de um determinado material com um aglutinante plástico feito de outro material. Os fios conferem ao produto semiacabado composto a sua natureza reforçada, uma vez que, em uma maneira conhecida, contribuem apreciavelmente para as propriedades mecânicas do compósito.

Além do mais, o produto derivado do processo, que é o objeto da presente invenção, é denominado um "produto semiacabado", uma vez que está em uma forma bruta, que pode e deve ser retrabalhado para obtenção de um componente composto final, capaz de satisfazer uma determinada função mecânica e/ou química, por exemplo, resiliência ou inércia química. Isso é porque esses produtos semiacabados são freqüentemente referidos como termoplásticos estampáveis reforçados (ou "Termoplásticos de Manta de Vidro" ou GMT).Além do mais o produto semiacabado é dito ser "estampável", uma vez que, está, geralmente, na forma de placas, que pode ser subseqüentemente conformadas em moldes adequados. É, desse modo, possível formar componentes de geometrias muito diversas e complexas, para satisfazer funções específicas.

No entanto, nos processos da técnica anterior, a mistura das partículas em pó com as fibras ou fios não é conduzida inteiramente satisfatoriamente, e, quando é, isso requer operações relativamente trabalhosas. Desse modo, as operações de mistura podem ser conduzidas usando técnicas, tais como punção com agulha ou ciclonagem.

A punção com agulha consiste em furar com agulhas várias vezes a mistura do colchão de fibra e pó, de modo a aglutinar as fibra conjuntamente por "interlaçamento" e, desse modo, homogeneizar a distribuição das partículas dentro das fibras.

No entanto, essa punção com agulha é de conduçãorelativamente complexa. Isso é porque pode originarpoluição do meio ambiente e presença de impurezas, quando anatureza do plástico usado é alterada, de modo a produzirum diferente produto semiacabado composto. Esse processorequer, desse modo, confinamento dos pós e fibras, ou uma completa limpeza da unidade produtiva, antes da produção de um novo produto semiacabado. Além do mais, para obter uma mistura satisfatoriamente homogênea, é necessário que as partículas de pó sejam relativamente finas, o que aumenta o custo das matérias-primas usadas.

Além do mais, é possível misturar por ciclonagem as fibras pré-cortadas com as partículas em pó. A mistura é então estratifiçada por aspersão pneumática, seguida por passagem do conjunto por uma estufa, de modo a amolecer e fixar o pó, que pode então atender à sua função de resina aglutinante.

No entanto, a ciclonagem é uma técnica reservada à produção de grandes volumes, uma vez que requer equipamento caro e volumoso, incluindo ciclones. Além disso, requer uma densidade similar entre os componentes de fibra e pó, para homogeneizar corretamente a mistura. Especificamente, em uma maneira conhecida, um ciclone separa as partículas leves das partículas pesadas. Desse modo, não é possível preparar uma mistura de fibras de vidro, de densidade relativamente alta, com as partículas de pó à base de plástico. Além do mais, uma parte das partículas mais leves é inevitavelmente carreada por evacuação de ar do ciclonee, portanto, não pode ser introduzida na mistura. Finalmente, a ciclonagem permite que apenas fibras relativamente curtas sejam misturadas com o pó.

Para preparar uma mistura homogênea entre os fios e o pó, enquanto evitando os problemas mencionados acima, o documento US-A-4 487 647 propõe usar um processo relativamente longo e complexo, uma vez que inclui três etapas de aquecimento, três etapas de deposição de pó e duas etapas de compressão. Esse processo requer, desse modo, o uso de uma linha de produção longa e cara, o que aumenta, conseqüentemente, o custo do produto semiacabado composto resultante desse processo.

Além do mais, embora obtenha uma boa homogeneidade da mistura entre o material em pó e as fibras, à custa de operações complexas, os processos da técnica anterior, não obstante, se mantêm limitados a tamanhos específicos de partículas em pó e de fibras de reforço. Desse modo, para um certo tamanho de fibras, é necessário usar um pó, cujo tamanho de partícula seja selecionado de modo que o diâmetro máximo dessas partículas seja limitado a 500 μια ou mesmo a 200 μτη, como no caso do documento US-A-4 487 647. No entanto, o uso de pó com um tamanho de partícula fino tem repercussões no custo do produto semiacabado composto.Contrariamente, se um pó que muito grosso é selecionado, a mistura das partículas com as fibras periga ficar muito heterogênea, ao ponto em que o produto semiacabado composto periga ter propriedades mecânicas reduzidas ou mesmo defeituosas.

0 objetivo da presente invenção é, desse modo, propor um processo para preparação de um produto semiacabado composto estampável reforçado, cuja implementação não requer uma seqüência de combinação ou mistura excessivamente trabalhosa, nem uma seleção excessivamente rigorosa do tamanho de partícula do pó plástico aglutinante.

OBJETO DA INVENÇÃO

A presente invenção é, desse modo, dirigida a umprocesso para a preparação simples, relativamente rápida e econômica de um produto semiacabado composto. O processo, que é o objeto da invenção, é dirigido à preparação de um produto semiacabado composto estampável reforçado, compreendendo um ou mais plásticos e fibras cortadas ou filamentos contínuos, produzidas, de preferência, de um ou mais materiais eletricamente não condutores, cujo ponto de amolecimento é mais alto do que o mais alto dos pontos deamolecimento dos ditos materiais. 0 processo, que é o objeto da invenção, compreende as etapas consistindo em:

- deposição das fibras ou filamentos, especialmente por gravidade, em um transportador;

- aspersão das partículas de ura pó dos ditos plásticos nas fibras ou filamentos, em uma proporção entre 5 e 90% em peso do peso total;

- mistura das partículas com as fibras ou filamentos;

e

- colocação da mistura a uma temperatura acima dos pontos de amolecimento dos materiais, de modo a formar o produto semiacabado.

De acordo com a invenção, a etapa de mistura inclui submeter a mistura a pelo menos um campo elétrico, substancialmente perpendicular à direção de avanço do transportador e capaz de movimentar as partículas e as fibras ou os filamentos, de modo a homogeneizar a mistura.

Em outras palavras, a mistura ou combinação das partículas em pó com as fibras ou filamentos é feita por meio de pelo menos um campo elétrico, que desloca e agitaas partículas em pó, e a um menor grau as fibras, na direção da espessura do colchão de fibras ou filamentos, depositado no transportador. Desse modo, a mistura pode ser homogeneizada satisfatoriamente por meio das forças eletrostáticas, que são exercidas nas partículas e nas fibras ou filamentos, essas forças aperfeiçoando a impregnação das partículas entre as fibras. O termo "campo substancialmente perpendicular" significa, desse modo, um campo em uma direção transversal ao transportador, capaz de deslocar as partículas em pó na espessura do colchão de fibras. Para promover isso, o campo deve ter um componente que é perpendicular ao transportador.

De acordo com uma concretização da invenção, o campo elétrico pode ter uma voltagem alternada, com uma freqüência entre 2 e 500 Hz, e uma amplitude entre 100 kV/m e 80.000 kV/m.

Esse campo elétrico permite a mistura eficiente das partículas em pó no meio das fibras. Especificamente, um campo alternado pode provocar oscilação dos deslocamentos das partículas, o que tem uma tendência de homogeneizar eficientemente a mistura.De acordo com uma concretização da invenção, a etapa de mistura pode incluir submeter a mistura a uma pluralidade de campos elétricos. Nessa concretização, dois conjuntos de eletrodos são respectivamente dispostos em quaisquer dos lados do transportador, cada um dos conjuntos de eletrodos compreendendo uma pluralidade de eletrodos dispostos sucessivamente na direção de avanço do transportador. Cada um dos campos elétricos é gerado entre dois eletrodos pertencendo, respectivamente, a um e ao outro dos dois conjuntos de eletrodos.

De acordo com uma forma de implementação particular dessa concretização da invenção, os campos elétricos podem ser derivados de voltagens continuas e podem ser orientados em direções opostas, sucessivamente, na direção de avanço do transportador. Os campos sucessivos podem ser também de intensidade diferente de um para outro, para originar efeitos de mistura diferencial.

Essa concretização e essa forma de implementação propiciam uma mistura eficiente do pó e das fibras ou filamentos.Na prática, o campo pode ser gerado entre os eletrodos, que são inteiramente planos e mutuamente paralelos.

Essa geometria de eletrodo possibilita gerar um campoelétrico, adequado para mistura do pó e das fibras por toda a superfície do produto semiacabado composto que se deseja produzir.

De acordo com uma concretização prática da invenção,os plásticos podem ser termoplásticos selecionados do grupo compreendendo polietileno, polipropileno, poliamidas, poliésteres, por exemplo, poli (tereftalato de etileno), compostos de poli (ácido láctico), poli (cloreto de vinila), poli (éter - imidas), copoliamidas e copoliésteres.

De acordo com uma concretização alternativa da invenção, os plásticos podem ser materiais termorrigidos selecionados do grupo compreendendo poliésteres insaturados, poliepóxidos, compostos à base de melamina e compostos fenólicos.Esses materiais termoplásticos ou termorrigidos têm propriedades dielétricas que os tornam capazes de serem misturados pelo campo elétrico característico da invenção.

Na prática, o pó e/ou as fibras ou filamentos podemcompreender aditivos e/ou cargas, intencionados para conferir propriedades específicas, ao produto semiacabado, por exemplo, um de natureza de baixa densidade, retardador de chama ou antibacteriano, ou para redução do custo globaldo pó. ·

Pode na verdade ser útil adicionar cargas, especialmente cargas funcionais, ao produto semiacabado para certas aplicações.

De acordo com a invenção, o pó pode ter um tamanho de partícula entre um diâmetro mínimo de 0,1 um e um diâmetro máximo de 3.000 μm, de preferência, entre um diâmetro mínimo de 0,1 μm e um diâmetro máximo de 1.000 μm.

Esse tamanho de partícula, que é característico de um pó selecionado limitadamente, possibilita impregnar rapidamente grandes quantidades de pó no colchão de fibras, sem aumentar excessivamente o custo.Na prática, as fibras podem ter um diâmetro entre 1 um e 100 μm e, de preferência, entre 10 μm e 50 fim, e um comprimento entre 2 mm e 200 mm e, de preferência, entre 10 mm e 70 mm.

Esses tamanhos de fibra possibilitam obter uma mistura homogênea com as partículas em pó.

De acordo com a invenção, as fibras ou filamentos 1podem consistir de um ou mais materiais, selecionados do grupo compreendendo vidro, linho, sisal, polietileno de alta resistência mecânica, fibras cerâmicas e fibras de aramida.

Esses materiais eletricamente condutores permitem queo processo, que é objeto da invenção, seja conduzido.

De acordo com uma concretização particular da invenção, as fibras ou filamentos podem ser depositados no transportador em uma camada inferior, uma camada superior sendo possivelmente depositada na mistura de fibras e pó, essas camadas compreendendo um ou mais plásticos, cujo ponto de amolecimento está abaixo do ponto de amolecimento das fibras, essas camadas (2, 8) tendo cada uma delas uma espessura entre 5 μm e 500 μm.A adição dessas camadas impede que o transportador fique sujo ou degradado, uma vez que ele confina o pó e as fibras. Desse modo, muito poucas partículas ou fibras ficam depositadas diretamente no transportador. Essas camadas inferiores e superiores também possibilitam mudar rapidamente a natureza dos materiais ou matéria formando o produto semiacabado composto, uma vez que limitam a poluição dos componentes da linha de produção, tal como o transportador. Além do mais, essas camadas, que formam as "crostas" externas do produto semiacabado composto, podem conferir no produto semiacabado composto características específicas, tais como resistência química, alta adesão ou qualidade de aparência externa do produto semiacabado.

De acordo com uma outra concretização, o processo pode também compreender etapas consistindo em superpor estratos adicionais relativos àquele formado pela mistura de fibras e pó. Esses estratos são intencionados para conferir várias propriedades mecânicas, químicas ou outras ao produto semiacabado.

Em outras palavras, o produto semiacabado composto pode ser formado de várias camadas superpostas de fibras revestidas com resina aglutinante.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASA maneira na qual a invenção pode ser conduzida e as vantagens provenientes dela vão emergir mais claramente do exemplo produtivo que se segue. Esse exemplo é apresentado como um guia não limitante, suportado pela figura 1 em anexo.

A figura 1 é uma representação esquemática em seção transversal de um dispositivo capaz de conduzir o processo, que é objeto da invenção.

CONCRETIZAÇÃO

A figura 1 ilustra, desse modo, uma linha de produção de produto semiacabado composto, de acordo com uma concretização do processo que é objeto da presente invenção. Nessa linha de produção, um dispositivo transportador 1 consiste de um transportador convencional, cuja correia avança na direção indicada pela seta 15.

Durante a primeira etapa ilustrada pela figura 1, uma camada inferior 2 é depositada na correia transportadora 1. A camada inferior 2 é, nesse caso, na forma de um filme enrolado em um cilindro 3, e que se desenrola sincronizadamente com o avanço do transportador 1.De acordo com a invenção, a camada inferior 2 compreende um plástico, cujo ponto de amolecimento é mais baixo do que aquele das fibras de reforço, das quais o produto semiacabado, obtido de acordo com um processo que é objeto da invenção, é composto. Essa camada inferior 2 é feita coesa com o resto do produto semiacabado composto, durante a etapa de tratamento térmico descrita abaixo.

A segunda etapa do processo, ilustrada pela figura 1,consiste na deposição na correia transportadora 1 de fibras 4, das quais o produto semiacabado composto é composto. No presente caso, as fibras 4 são depositadas no transportador 1 apenas pelo efeito da gravidade. As fibras 4 formam, desse modo, um tipo de lacuna não coesa no transportador 1. No entanto, outro mecanismo de deposição pode ser considerado sem, no entanto, se afastar do âmbito dessa invenção.

De acordo com uma característica da invenção, asfibras 4 são de um comprimento de 50 mm e um diâmetro de 17 μm. É possível usar uma mistura de fibras de diferentes tamanhos, de acordo com as propriedades que se desejam conferir ao produto semiacabado, derivado do processo que éo objeto da invenção, e, desse modo, em função do seu uso final.

No exemplo da figura 1 ilustrando uma concretização do processo, que é o objeto da invenção, as fibras 4 consistem de um material eletricamente condutor. São, nesse caso, fibras de vidro E obtidas por corte de fibras estáticas ou erráticas com uma densidade linear de 2.400 tex (isto é, 2.400 g por 1.000 m), usando o cortador 5 operando a uma velocidade sincronizada com o avanço 15 do transportador 1. Além do mais, as fibras 4 são dimensionadas com um tamanho que é compatível com o material pulverulento usado como descrito acima. No exemplo da Figura 1, o transportador é ajustado a uma velocidade de avanço de 2 m/min.

Pode-se também considerar pré-cortar as fibras de vidro usando um cortador separado que é distante da linha de produção ilustrada na figura 1. Nesse caso, as fibras pré-cortadas podem ser simplesmente colocadas no transportador 1 por meio de um distribuidor operando a uma taxa de alimentação resultando em um peso de base de 1.200 g/min.

Além do mais, as fibras 4 podem também compreender um ou mais outros materiais, que são, de preferência, nãocondutores, tais como, linho, juta, sisal, polietileno de alta resistência mecânica, fibras cerâmicas e fibras de aramida. É também possível usar fibras de materiais semicondutores ou ainda condutores, desde que a presença deles, e, em particular, as suas proporções relativas ao pó e às outras fibras, prove ser compatível com o campo elétrico usado na etapa de mistura, descrita abaixo.

Outros materiais não fibrosos podem ser também usados para conduzir o processo que é objeto da invenção por exemplo, penas de origem natural, capazes de conferir ao produto semiacabado as suas propriedades isolantes.

Além do mais, é também possível usar uma mistura de fibras de diferentes naturezas e/ou tamanhos, de acordo com as propriedades que vão ser conferidas ao produto semiacabado derivado do processo, que é o objeto da invenção, e, desse modo, em função do seu uso final.

É também possível, sem, no entanto, afastar-se do âmbito dessa invenção, usar uma sobreposição pré-formada de fibras ligadas muito fracamente. Essa sobreposição pode ser formada de antemão ou em substituição à etapa de mesclagem das fibras 4.De modo similar, fibras relativamente longas, ou mesmo os fios ou filamentos contínuos, na forma de uma sobreposição unidirecional, podem ser usadas.. Essa sobreposição de filamentos contínuos pode substituir as fibras ou pode ser adicionada a elas, antes ou depois da etapa de deposição de fibras, descrita acima.

Durante a etapa seguinte do processo, que é o objeto da invenção, o "colchão" de fibras é aspergido com as partículas 6 de um pó, consistindo de um ou mais plásticos intencionados para servir como um aglutinante entre as fibras 4, para o produto semiacabado composto final. No presente caso, o material usado é polipropileno.

No caso da figura 1, as partículas 6 são depositadas nas fibras de vidro 4 e na camada inferior 2 simplesmente por efeito da gravidade. Um dispositivo de aspersão 7 dosa a taxa de alimentação dessas partículas de pó 6 sincronizadamente com o avanço 15 do transportador 1. O dispositivo de aspersão 7 opera a uma taxa de alimentação que possibilita obter a proporção desejada entre as fibras 4 e o pó 6, no presente caso a uma taxa de alimentação de 800 g/min.No exemplo da figura 1, a razão da massa do pó 6 relativa ao peso total das fibras 4 com o pó 6 é 60%. Essa razão mássica é determinada em função do peso por unidade de área, ou peso de base, que é desejado para o produto semiacabado composto final. O peso por unidade de área dos produtos semiacabados, de acordo com o processo que é o objeto da invenção, pode variar de 50 g/m2 a 10.000 g/m2.

De acordo com uma característica da invenção, os plásticos dos quais o pó 6 é feito podem ter cada um deles um ponto de amolecimento substancialmente mais baixo do que aquele das fibras 4. Isso impede muito simplesmente que as fibras 4 fundam com os plásticos em aglutinação, durante a etapa de tratamento térmico descrita abaixo. A razão para isso é que é importante que as fibras se mantenham intactas no produto semiacabado composto final, para conferir a ele as propriedades de resistência mecânica desejadas.

Muitos outros termoplásticos são adequados para produção do pó 6, entre os quais se pode mencionar polietileno, polipropileno, poliamidas, poliésteres, por exemplo, poli (tereftalato de etileno), compostos de poli (ácido láctico), poli (cloreto de vinila), poli (éter -imidas), copoliamidas e copoliésteres. De modo similar, muitos materiais termorrígidos podem ser adequados, porexemplo, poliésteres insaturados, poliepóxidos, compostos à base de melamina e compostos fenólicos.

Pode-se também considerar a adição de cargas, dé~ natureza orgânica ou inorgânica, ao ou aos materiais pulverulentos, de modo a conferir ao produto semiacabado propriedades especificas, por exemplo, uma baixa densidade, uma natureza de retardador de chama ou antibacteriana, ou que seja capaz de reduzir o custo total do pó, etc. Essas cargas podem ser misturadas com os pós usados como aglutinante, ou podem ser incorporadas durante outra etapa.

A etapa seguinte do processo consiste, como a primeira etapa descrita em relação à figura 1, na deposição de uma camada superior 8 nos componentes já presentes no transportador 1. Como a camada inferior 2 e pelas mesmas razões, a camada superior 8 consiste de plásticos cujos pontos de amolecimento são inferiores àqueles das fibras 4. Pode ser um material à base de poliolefina, que é quimicamente inerte.

De modo similar, a camada superior 8 é também depositada em forma de filme a uma velocidade que é sincrona com a velocidade 15 do transportador 1. A camadasuperior 8 é também armazenada na forma de um cilindro desenrolado por um distribuidor 9.

Os tamanhos e os materiais constituintes das camadas 2 e 8 são obviamente selecionados em função do uso desejado. Vantajosamente, a camada 2 pode ter uma largura igual à largura do produto semiacabado composto final, de modo a impedir que a correia transportadora do transportador 1 fique suja ou poluída, quando as fibras 4 e o pó 6 são depositados nela. Essa característica possibilita que se passe rapidamente de um produto semiacabado para outro.

Uma vez que as camadas 2 e 8 formam as "crostas" externas do produto semiacabado composto final, também satisfazem as funções "superficiais" associadas com a aparência dele, a sua adesividade ou sua resistência química. Essas camadas podem ter cada uma delas uma espessura entre 5 μm e 500 μm. No presente caso, a espessura da camada 2 e aquela da camada 8 são cerca de 50 μm.

Além disso, uma e/ou a outra das camadas 2 e 8 podem consistir de um filme de duas camadas ou multicamada, feito de diferentes materiais co-extrudados, por exemplo, 25 polipropileno com um composto de copoliamida. 0 papeldesses materiais multicamada é garantir, primeiramente, coesão com o núcleo do produto semiacabado compreendendo fibras de pó de resina aglutinante, e, em segundo lugar, funções superficiais, tais como aquelas mencionadas previamente.

Além do mais, uma e/ou a outra dessas camadas podem ser também formadas por outros componentes, tais como grades, ou por produtos têxteis do tipo não tecido. Uma vez que as funções desses componentes são determinadas pèla aplicação final do produto semiacabado, muitos componentes podem ser incluídos na composição das camadas 2 e 8.

A etapa seguinte consiste na mistura estreita das fibras 4 com o pó 6, de modo a impregnar, homogeneamente, o colchão de fibras com as partículas 6 do pó formando o aglutinante. Para que isso seja feito, e de acordo com uma característica do processo que é o objeto da invenção, a mistura das fibras 4 com o pó 6 é submetida a um campo elétrico gerado entre os eletrodos 10 e 11, que são inteiramente planos e mutuamente paralelos na direção perpendicular à figura 1. As partículas de pó 6 e as fibras 4 são depois colocadas em movimento, basicamente ao longo das linhas do campo.Especificamente, em uma maneira conhecida no campo da formação eletrostática de pós, um campo elétrico ioniza as moléculas de dioxigênio do ar, que ficam ligadas às partículas de pó, das quais a carga assim formada depende da permissividade dielétrica do material que as constitui. Isso é porque é preferível usar plásticos de baixa condução, para colocar satisfatoriamente os pós em movimento. No entanto, as cargas condutoras podem ser usadas como uma mistura ou durante uma aspersão subseqüente.

Como uma função do peso por unidade de área, ou peso de base, desejada para o produto semiacabado composto final, os eletrodos 10 e 11 devem ser espaçados entre si por uma distância entre 0,5 mm e 70 mm. No que diz respeito ao resto, pode-se considerar montar pelo menos um dos eletrodos 10 e 11 em um suporte móvel, de modo a adaptar o espaçamento deles em função da espessura do produto semiacabado a ser produzido.

Para evitar que se atinja a voltagem disruptiva do ar entre os eletrodos sob tensão, pode-se considerar revesti-los com um material isolante, cuja permissividade dielétrica é alta o suficiente para suportar o campogerado. Especificamente, por razões óbvias, é desejável não gerar um arco elétrico entre os eletrodos.

Para preparar uma mistura homogênea entre as fibras 4 e as partículas de pó 6, um campo elétrico com uma voltagem alternada de forma senoidal, cuja freqüência é 50 Hz, é usada. Além do mais, o campo elétrico gerado no exemplo ilustrado pela figura 1 tem uma amplitude de 10.000 kV/m.

Essas características do campo elétrico o tornam capaz de movimentar as partículas 6 e as fibras 4. Quando esse campo elétrico é aplicado entre os eletrodos 10 e 11, não apenas as partículas 6, mas também, em um menor grau, as fibras 4 são colocadas em movimento. A razão para isso é que as fibras 4, que são cortadas ou que estão em filamentos contínuos, não ficam ainda aglutinadas entre si, e como tal são capazes de movimentarem-se sob o efeito do campo elétrico gerado entre os eletrodos 10 e 11.

De acordo com outras concretizações, a voltagem alternada do campo elétrico pode ter uma forma triangular, quadrada ou pulsada ou uma forma mais complexa. A forma de onda tem, obviamente, uma influência na homogeneidade da mistura entre o pó e as fibras, ao ponto que pode ser determinada em função dos componentes do produtosemiacabado e das propriedades que se deseja conferir a ele.

Também alternativamente, pode-se considerar instalar vários eletrodos dispostos sucessivamente, na direção de avanço 15 do transportador 1. Desse modo, é possível preparar a mistura por geração de uma sucessão de campos elétricos entre os eletrodos localizados em cada um dos lados do transportador 1, e relativamente estreitos na direção de avanço 15. É então necessário orientar os campos em pares sucessivos em uma direção e na outra, isto é, ascendente e descendentemente, formando, desse modo, campos "antiparalelos". Isso possibilita homogeneizar mais eficientemente a mistura entre as fibras 4 e o pó 6, uma vez que o movimento das partículas 6 e das fibras 6 ocorre gradualmente na medida em que o transportador 1 avança, alternadamente em uma direção e depois na direção oposta. Em função das propriedades desejadas e/ou do material e matéria usados, os sucessivos campos elétricos podem ser derivados de voltagens contínua ou alternada, e podem ter várias amplitudes e/ou orientações, pois têm um componente perpendicular ao transportador 1.

É também possível instalar eletrodos tendo uma forma diferente, isto é, não plana. Desse modo, eletrodostubulares podem ser usados, tais como aqueles descritos no documento WO 2005/038123, dispostos sucessivamente na direção de avanço 15 do transportador 1 e submetidos a voltagens alternadas. A geometria e a disposição desses eletrodos devem, em qualquer caso, favorecer os componentes do campo elétrico perpendiculares ao transportador 1, de modo a homogeneizar eficientemente a mistura entre as fibras 4 e as partículas de pó 6.

Em função da quantidade de pó depositada no colchão de fibra e da duração e amplitude do tratamento com o campo elétrico, o pó pode movimentar-se substancialmente e, sob certas condições, o acúmulo de um excesso de pó nas superfícies externas das camadas 2 e 8 pode ser observado. Um estado superficial adequado para ligação durante o uso do produto semiacabado é assim criado.

Em qualquer caso, a diferença potencial entre os eletrodos 10 e 11 pode ser ajustada entre esses valores mínimo e máximo, em função das características do produto semiacabado composto, em particular sua espessura e a natureza dos materiais dos quais é feito.

A etapa seguinte é uma etapa de tratamento térmico, que é padrão -em processos para manufatura de produtossemiacabados compostos. Em geral, esse tratamento térmico é acompanhado ou seguido por compressão do produto semiacabado. A combinação dessas etapas de tratamento térmico e compressão é freqüentemente referida como "calandragem".

No exemplo da figura 1, o aquecimento do produto semiacabado é feito por um forno de convecção térmica, e a sua compressão é feita entre dois cilindros compressores 13 e 14.

A seqüência das etapas de aquecimento, compressão e, opcionalmente, resfriamento deve ser determinada em função do produto semiacabado que se deseja obter. Em todos os casos e de acordo com uma característica da invenção, é importante colocar a mistura a uma temperatura acima dos pontos de amolecimento dos plásticos que constituem o pó aglutinante 6 e as camadas inferior 2 e superior 8 do produto semiacabado. Isso efetivamente possibilita tornar viscosos esses materiais e, desse modo, garantir a distribuição e a coesão deles nas fibras 4. 0 produto semiacabado é então resfriado à temperatura ambiente.

Além do mais, no caso de um material termorrígido, a temperatura de aquecimento deve estar abaixo da temperaturade reticulação, de modo a ser possível formar o produto final, durante uma etapa subseqüente não mostrada na figura 1. Isso é possibilitado uma vez que a maior parte de cada plástico termorrígido passa, durante o aquecimento deles, por um estado "pseudoplástico", caracterizado por amolecimento reversível a uma temperatura muito mais baixa do que a temperatura de reticulação.

Tipicamente, as temperaturas de aquecimento durante a etapa de calandragem podem variar de IOO0C a 400°C, dependendo da natureza dos materiais usados. Desse modo, por exemplo, o aquecimento acima de 160°C deve ser conduzido, para atingir o ponto de fusão do polipropileno e acima de 180°C para atingir aquele do poli (ácido láctico), ou acima de 200°C para atingir aquele da poliamida 6.

Essa etapa opcional de compressão com os cilindros compressores 13 e 14 também serve para conformar os produtos à espessura final desejada para o produto semiacabado.

Além do mais, a correia transportadora do transportador 1 deve ter características mecânicas, que permitam o seu arraste e resistência a compressão do produto semiacabado, mas também resistência química a oxidação com o ozônio protluzido durante a ionização de ar,sob o efeito do campo elétrico. No exemplo da figura 1, a correia transportadora consiste de um suporte tecido revestido em ambas as faces com politetrafluoroetileno, mas um conjunto de poliuretano em vidro ou poliéster também pode ser usado.

Como no caso dos processos de manufatura convencionais, a velocidade de avanço 15 do transportador 1 é ajustada em função dos parâmetros, tais como o peso de base do produto semiacabado, o ponto de amolecimento dos materiais aglutinantes e daqueles das camadas 2 e 8, ou, alternativamente, as dimensões da máquina e o tempo necessário para tratamento no campo elétrico.

Além do mais, o processo que é o objeto da invenção pode ser conduzido para produzir um produto semiacabado composto, que compreende várias camadas superpostas. Para fazer isso, pode-se considerar, por exemplo, substituir um dos cilindros formando as camadas 2 ou 8 com um cilindro já compreendendo um produto semiacabado composto reforçado com fibra. Um produto semiacabado composto estratifiçado tendo vários estratos de fibras superpostas é assim obtido.

Além do mais, em funções dos usos desejados e sem afastar-se do âmbito desta invenção, pode-se considerarsuperpor outros estratos relativos àquele formado pela mistura de fibras 4 e do pó 6. Pode ser, desse modo, um caso de estruturas porosas, por exemplo, estruturas de musses e favos, mas também estruturas têsteis, por exemplo, estruturas não tecidos, de panos ou unidirecionais. Esses estratos podem, desse modo, conferir várias propriedades mecânicas, químicas ou outras ao produto semiacabado.

Muitas outras superposições das camadas relativas à mistura de fibras e pó também podem ser consideradas. Desse modo, um produto semiacabado, composto de fibras e pó, produzido por meio do processo que é o objeto da invenção, pode constituir uma das camadas 2 ou 8, de modo a formar, finalmente, uma estrutura sanduíche.

Todas essas superposições ou inserções têm em comum em todos os casos a etapa de mistura, que é característica da invenção, usando um campo elétrico. Para preparar as duas misturas mencionadas acima, é obviamente necessário dobrar as etapas de modificação da união das fibras e da aspersão.

Desse modo, um produto semiacabado composto, feito de resina plástica reforçada com fibra, preparado de acordo com o processo que é o objeto da invenção, é na forma de placas 17, cortadas de uma maneira calibrada com uma ferramenta 16 e depois acumuladas ao final da linha deprodução. Em função da natureza dos materiais usados, o produto semiacabado pode ser também enrolado, o que pode facilitar o seu transporte.

0 produto semiacabado, como uma placa ou um rolo, ésubseqüentemente transformado por estiramento ou estampagem, isto é, por um tratamento que geralmente combina aquecimento e compressão em um molde. Os produtos compostos assim moldados têm propriedades bem conhecidas de leveza, rigidez, resistência a impacto, etc. Desse modo, esse produto composto pode formar uma barra de absorção para um amortecedor de veiculo motorizado.

Os parâmetros característicos do processo, que é o objeto da invenção, tais como a taxa de alimentação das fibras depositadas, a taxa de alimentação das partículas aspergidas, a velocidade de avanço do transportador, etc., são determinados em função das respectivas proporções e massas mistas por unidade de volume dos materiais constituintes das fibras e dos materiais constituintes dos pós, de modo a obter-se o peso de base desejado para o dito produto, geralmente entre 50 g/m2 e 5.000 g/m2.

Claims (13)

1. Processo para preparação de um produto semiacabado composto estampável reforçado, compreendendo um ou mais plásticos e fibras cortadas ou filamentos contínuos (4), produzidos, de preferência, de um ou mais materiais eletricamente não condutores, cujo ponto de amolecimento é mais alto do que o mais alto dos pontos de amolecimento dos ditos materiais, compreendendo as etapas consistindo de: - deposição das ditas fibras ou dos ditos filamentos (4), especialmente por gravidade, em um transportador (1);- aspersão das partículas (6) de um pó dos ditos plásticos nas ditas fibras ou ditos filamentos (4), em umaproporção entre 5 e 90% em peso do peso total;- mistura das ditas partículas (6) com as ditas fibras ou os ditos filamentos (4); e- colocação da mistura a uma temperatura acima dos pontos de amolecimento dos ditos materiais, de modo a formar o dito produto semiacabado;caracterizado pelo fato de que a etapa de mistura inclui submeter a dita mistura (4, 6) a pelo menos um campo elétrico, substancialmente perpendicular à direção de avanço (15) do dito transportador (1) , o dito campo sendo capaz de movimentar as ditas partículas e as ditas fibras ou os ditos filamentos (4), de modo a homogeneizar a dita mistura (4, 6).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito campo elétrico pode ter uma voltagem alternada, com uma freqüência entre 2 e 500 Hz, e uma amplitude entre 100 kV/m e 80.000 kV/m.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de mistura inclui submeter a dita mistura (4, 6) a uma pluralidade de campos elétricos, dois conjuntos de eletrodos sendo respectivamente dispostos em quaisquer dos lados do transportador (1), cada um dos ditos conjuntos de eletrodos compreendendo uma pluralidade de eletrodos dispostos sucessivamente na direção de avanço (15) do dito transportador, e pelo fato de que cada um dos ditos campos elétricos é gerado entre dois eletrodos pertencendo, respectivamente, a um e ao outro dos ditos dois conjuntos de eletrodos.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os ditos campos elétricos são ser derivados de voltagens continuas e pelo fato de que são orientados em direções opostas, sucessivamente, na direção de avanço (15) do dito transportador (1).

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito campo elétrico é gerado entre os eletrodos (10, 11) , que são inteiramente planos e mutuamente paralelos.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os ditos plásticos são termoplásticos selecionados do grupo compreendendo polietileno, polipropileno, poliamidas, poliésteres, por exemplo, poli (tereftalato de etileno), compostos de poli (ácido láctico), poli (cloreto de vinila), poli (éter - imidas), copoliamidas e copoliésteres.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os ditos plásticos são materiais termorrigidos selecionados dogrupo compreendendo poliésteres insaturados, poliepóxidos, compostos à base de melamina e compostos fenólicos.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito pó compreende aditivos e/ou cargas, intencionados para conferir propriedades especificas ao produto semiacabado, por exemplo, um de natureza de baixa densidade, retardador de chama ou antibacteriano, ou para redução do custo global do pó.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito pó tem um tamanho de partícula entre um diâmetro mínimo de 0,1 μm e um diâmetro máximo de 3.000 μm, de preferência, entre um diâmetro mínimo de 0,1 μm e um diâmetro máximo de 1.000 um.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de queas ditas fibras têm um diâmetro entre 1 μm e 100 μm e, de preferência, entre 10 μm e 50 μm, e um comprimento entre 2 mm e -200 mm e, de preferência, entre 10 mm e 70 mm.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de queas ditas fibras ou os ditos filamentos (4) consistem de ou mais materiais, selecionados do grupo compreendendo vidro, linho, sisal, polietileno de alta resistência mecânica, fibras cerâmicas e fibras de aramida.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as ditas fibras ou os ditos filamentos (4) são depositados no dito transportador (1) em uma camada inferior (2) , umacamada superior (8) sendo possivelmente depositada na dita mistura (4, 6), a dita camada inferior (2) e as camadas superiores (8) compreendendo um ou mais plásticos, cujo ponto de amolecimento está abaixo do ponto de amolecimento das fibras (4).

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que também compreende etapas consistindo em estratos adicionais superpostos relativos àquele formado pela mistura de fibras(4) e de pó (6), os ditos estratos sendo intencionados para conferir várias propriedades mecânicas, químicas ou outras ao produto semiacabado.