BRPI0924917B1

BRPI0924917B1 - micropéllets compósitos de geometria controlada para uso em moldagem por compressão

Info

Publication number: BRPI0924917B1
Application number: BRPI0924917A
Authority: BR
Inventors: A Weishalla Brett; L Mueller Brian; Alvarez Eduardo
Original assignee: Miller Waste Mills d/b/a RTP Company
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2019-08-27
Also published as: CA2756411A1; US20120009421A1; US9000084B2; MX2011011657A; WO2010132066A1; US20100291388A1; US8663524B2; BRPI0924917A2; CA2756411C

Abstract

micropellets compósitos de geometria controlada para uso em moldagem por compressão a presente invenção refere-se a métodos de moldagem por compressão de produção de um artigo moldado que são providos. os métodos incluem moldagem por compressão de material à base de resina termoplástica para proporcionar um artigo moldado, onde o material à base de resina termoplástica compreende uma pluralidade de pellets de geometria controlada. os pellets include pelo menos uma face geralmente plana tendo uma forma de seção transversal com um envelope retangular tendo uma razão de aspecto de pelo menos 1,5. os pellets de geometria controlada podem incluir uma pluralidade de particulados de reforço dispersos através de toda a resina termoplástica. os particulados de reforço têm tipicamente uma dimensão maior que é não maior do que 90% da dimensão maior do pellet.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MICROPÉLLETS COMPÓSITOS DE GEOMETRIA CONTROLADA PARA USO EM MOLDAGEM POR COMPRESSÃO.

[0001] A presente invenção refere-se ao benefício da prioridade do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos No. de Série 61/177.443, depositado em 12 de maio de 2009, e Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/478.647, depositado em 4 de junho de 2009, ambos intitulados Micropéllets Compósitos de Geometria Controlada Para Uso Em Moldagem por compressão, a revelação de cada um sendo incorporada aqui por referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES [0002] A moldagem por compressão é um método importante para processamento de plásticos reforçados com fibra para criar uma variedade de produtos de quase todo setor industrial. A moldagem por compressão pode ser usada para criar produtos tão diversos quanto coberturas, coberturas de gerador elétrico, fundação de gerador e painéis de suporte, alojamentos de motor, moto de neve, engrenagens, roldanas, rodas dentadas, corpos de válvula, grandes vedações, formas em estoque (por exemplo, barras, tubos, hastes e placas), formas líquidas de geometria simples usadas para usinagem de componentes de tolerância herméticos acabados, artigo moldados planos com pequenas curvaturas e contornos simples tais como encerramentos elétricos, artigos moldados planos e curvos com e sem insertos metálicos ou cerâmicos, painéis de corpo para carros de golfe, e painéis de veículo de transportes, todos moldados via um processo simples e previsível com uma quebra de fibra relativamente mínima.

SUMÁRIO [0003] O presente pedido é direcionado a métodos de moldagem por compressão de produção de um artigo moldado. Os métodos incluem moldagem por compressão de um material à base de resina

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2/31 termoplástica para proporcionar um artigo moldado, onde o material à base de resina termoplástica compreende uma pluralidade de pellets de geometria controlada, que incluem resina polimérica termoplástica. Os pellets de geometria controlada comumente têm pelo menos uma face geralmente plana e, tipicamente duas faces planas geralmente opostas que têm uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 1,5. Os pellets desejavelmente podem ter um fator de compressão não maior do que

2,5 e, frequentemente, não maior do que 2,2. O artigo moldado por compressão é frequentemente usinado para formar um artigo moldado usinado. Os pellets de geometria controlada podem frequentemente incluir uma pluralidade de particulados de reforço dispersos através de toda a resina termoplástica. Os particulados de reforço tipicamente têm uma dimensão maior que é não maior do que 90% da dimensão maior do pellet. Os pellets que são frequentemente empregadas no presente método podem cada uma ter um volume não maior do que 50 mm³, em algumas concretizações, não maior do que 25 mm³ e, em outras, não maior do que 10 mm³. Em alguns exemplos, os pellets têm uma dimensão axial não maior do que 5 mm.

[0004] Outra concretização proporciona um método de produção de um artigo moldado compreendendo moldagem por compressão de um material à base de resina termoplástica para proporcionar um artigo moldado; no qual o material à base de resina termoplástica compreende uma pluralidade de pellets de geometria controlada, que incluem resina polimérica termoplástica e particulados de reforço. Os pellets podem ter um comprimento axial não maior do que 5 mm e uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 1,5. Os particulados de reforço tipicamente têm uma dimensão maior que é não maior do que 90% da dimensão maior do pellet. Em certas concretizações, os particulados de reforço tipicamente

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3/31 têm uma dimensão maior que é não maior do que 90% da largura do orifício do molde empregado para produzir tal pellet, via uma operação de extrusão. Na presente operação de moldagem por compressão, os pellets de geometria controlada podem todas serem substancialmente as mesmas ou de tamanho similar. Em algumas concretizações, contudo, pode ser desejável empregar uma pluralidade de pellets de geometria controlada que incluem pellets de tamanhos diferentes, por exemplo, onde as pellets de geometria controlada menores e maiores têm dimensões maiores que podem diferir por uma ordem de grandeza. [0005] Outra concretização proporciona um método de produção de um artigo moldado compreendendo: moldagem por compressão de um material à base de resina termoplástica para proporcionar um artigo moldado; no qual o material à base de resina termoplástica compreende uma pluralidade de pellets de geometria controlada, que incluem resina polimérica termoplástica e particulados de reforço. O material à base de resina termoplástica comumente compreende pelo menos 40% em peso e frequentemente 50% em peso ou mais dos pellets de geometria controlada. Os pellets podem ter um comprimento axial não maior do que 5 mm e uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 2. Preferivelmente, o material à base de resina termoplástica tem um fator de compressão não maior do que 2,2.

[0006] Uma concretização proporciona um método de produção de um artigo moldado que inclui moldagem por compressão de um material à base de resina termoplástica para proporcionar um artigo moldado. Os pellets compreendem resina polimérica termoplástica e podem ter um comprimento axial não maior do que 5 mm e uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 1,5 e, mais comumente, 2 a 30. As pellets podem ter uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de

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0,25 a 30.

[0007] Certas concretizações são direcionadas a micropellets compósitos compreendendo resina polimérica termoplástica; e particulados de reforço que têm uma dimensão maior que é não maior do que 90% da dimensão maior do pellet. Os pellets compósitos desejavelmente têm um fator de compressão não maior do que 2,5 e, em muitos exemplos, não maior do que 2,2. As pellets preferivelmente têm uma geometria controlada, por exemplo, têm uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto (W:T) de pelo menos 1,5, e tipicamente têm uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de 0,25 a 30. Em algumas concretizações, a resina polimérica termoplástica pode incluir polieteretercetona (PEEK), polieterimida, polietersulfona, poliarilenosulfeto polietercetona (PEK), polietercetonacetona (PEKK) polietercetonaetercetonacetona (PEKEKK) e/ou outros polímeros à base de arileter arilcetona. Outros exemplos adequados de polímeros termoplásticos que podem ser empregados incluem polieterimida (PEI), polietersulfona (PES), poliarilenosulfeto (PAS), poliamidaimida (PAI), poliftalamida e outros polímeros termoplásticos termicamente estáveis. A resina polimérica termoplástica pode incluir adequadamente misturas de dois ou mais polímeros termoplásticos, tais como aqueles descritos acima. Os particulados de reforço podem incluir fibra de vidro e/ou fibra de carbono (por exemplo, fibras moídas e/ou cortadas). Em certas concretizações, as pellets de geometria controlada têm uma forma de seção transversal com um envelope retangular tendo uma razão de aspecto de 2 a 10, e razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de 0,5 a 3.

[0008] O uso de pellets de geometria controlada pode abaixar os custos de produção, aperfeiçoar as propriedades em um material de grau simples, que pode ser usado para moldagem por compressão e,

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5/31 em muitos exemplos, pode também ser usado para moldagem por injeção e/ou operações de extrusão. O uso de pellets de geometria controlada pode abaixar o estresse residual na compressão de artigos moldados e pode permitir moldagem por compressão de artigos de tolerância herméticos. Os pellets de geometria controlada tipicamente exibem polímero completo úmido fora das fibras de reforço. Em muitos exemplos, os presentes pellets de geometria controlada compostas podem permitir produção de compressão de artigos moldados com estrutura muito uniforme e tensão aperfeiçoada, propriedades de resistência à flexão e/ou impacto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0009] A figura 1 mostra exemplos de seções transversais de um número de concretizações dos presentes pellets compósitos tendo A) formas de seção transversal retangular, B) elíptica, C) triangular, D) hexagonal, e E) elíptica oblata. Nas figuras 1(B) - 1(E), o envelope retangular para a forma de seção transversal particular é mostrada em linhas tracejadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA [00010] A figura 1A mostra uma seção transversal de face de molde de uma concretização de um pellet compósito do presente pedido, onde a forma e dimensões da seção transversal do pellet são derivadas da matriz de extrusão através da qual o material é extrudado. A espessura (T) do pellet compósito é a dimensão estreita do perímetro do retângulo (isto é, a altura), e a largura (W) é a perpendicular e dimensão maior do perímetro do envelope retangular. O comprimento axial (L) do pellet compósito é medido ao longo da direção axial da extrusão. Geometrias adequadas para pellets compósitos do presente pedido não são limitados a geometrias puramente retangulares, mas também incluem geometrias de seção transversal geralmente planas (substancialmente planar) produzidas pela extrusão através de um

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6/31 orifício adequadamente moldado, incluindo, mas não limitado a várias concretizações mostradas na figura 1.

[00011] Os termos pellet de geometria controlada, micropellet de geometria controlada, pellet compósito, e pellets de razão de aspecto controlada, são usados no presente pedido permutavelmente, e se referem a um pellet do presente pedido.

[00012] Os termos partícula e particulado são usados aqui para descrever materiais moldados que não são um pellet de geometria controlada, mas são de um tamanho que permitiria incorporação em um pellet de geometria controlada, por exemplo, um material, tal como uma fibra de carbono ou fibra de vidro.

[00013] O termo envelope retangular, conforme aqui usado, descreve um retângulo dentro do qual outra forma geométrica, tal como, por exemplo, uma elipse, um triângulo, um hexágono, ou uma elipse oblata, pode ser inscrita, tal que o retângulo e a outra forma de seção transversal geométrica têm a mesma razão de aspecto. O envelope retangular é delineado tal que o retângulo tem a forma mais delgada possível, isto é, a largura do retângulo W é minimizada. O termo envelope retangular pode ser usado para caracterizar a forma de seção transversal de uma face geralmente planar dos presentes pellets de geometria controlada, por exemplo, para caracterizar a forma de seção transversal de face de molde dos presentes pellets de geometria controlada.

[00014] O termo razão de aspecto pode ser aqui usado para se referir à razão da largura (W) de um envelope retangular da seção transversal da pellet a sua altura (T, isto é, a espessura do envelope retangular da seção transversal da pellet), W:T. Onde o envelope retangular se refere à forma de seção transversal da face da pellet de sua razão é referido aqui como a razão de aspecto da seção transversal.

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7/31 [00015] O termo razão de aspecto pode também ser usado para se referir à razão do comprimento da pellet extrudada na direção axial (L; isto é, o comprimento na direção do eixo maior do extrusor) para largura (W) de um envelope retangular da seção transversal do molde da pellet. Para ajudar a evitar confusão nesta razão, L:W pode ser referida aqui como a razão de comprimento axial/largura de seção transversal.

[00016] O termo forma de seção transversal de face de molde pode ser usado aqui para se referir à forma da(s) face(s) da pellet produzida(s) por extrusão através de um orifício adequadamente moldado - conforme oposto à forma da pellet ao longo de seu comprimento axial, isto é, ao longo da direção axial da extrusão.

[00017] Os presentes pellets compósitos podem ter características físicas únicas. Os pellets podem incluir uma forma de seção transversal de face de molde tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 1,5 e um razão de comprimento axial/largura de seção transversal de 0,25 a 30. Em alguns exemplos, os presentes pellets compósitos podem ter uma área de seção transversal de face de molde não maior do que 5 mm².

[00018] Os presentes pellets compósitos podem encontrar utilidade em uma variedade de aplicações. Por exemplo, os pellets podem ser usadas nos processos de moldagem por compressão, onde tais pellets podem proporcionar uma alternativa ao uso de pós de polímero termoplástico e misturas de pós de polímeros com fibras secas. Os presentes pellets compósitos podem ser usados nos processos de moldagem por compressão em conjunto com os pós de polímero. Os pellets de geometria controlada podem ser usadas para produzir artigos moldados com propriedades físicas intensificadas, tais como, por exemplo, resistência à impacto, resistência á tensão, alongamento à tensão, módulo de tensão, resistência à flexão e/ou módulo de flexão,

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8/31 superiores àquelas de artigos moldados similarmente formados, ou somente de pós de polímero ou misturas de pós de polímero com fibras secas com a mesma composição química como as pellets. As pellets podem também serem receptíveis a uso em outros métodos de processamento incluindo, por exemplo, moldagem de injeção e operações de extrusão. Outras aplicações para os pellets compósitos do presente pedido podem incluir, por exemplo, o uso de pellets compósitos como concentrados de cor, concentrados de fragrâncias, meio de moagem ou polimento, ou meio de filtro.

[00019] A forma da seção transversal dos pellets usados para moldagem por compressão pode afetar as características físicas do artigo moldado, bem como a facilidade de processamento. Por exemplo, pellets tendo seções transversais substancialmente retangulares podem ser bem adequadas para uso em operações de moldagem por compressão do pellet de geometria controlada (CGP), isto é, moldagem por compressão efetuada usando-se os pellets compósitos do presente pedido.

[00020] Referindo-se à figura 1, exemplos de formas de seção transversal de matriz exemplares de pellets compósitos do presente pedido que são A) retangulares, B) elípticas, C) triangulares, D) hexagonais, e E) elípticas oblatas são mostrados. As linhas tracejadas nas figuras IB-IE representam o perímetro de um retângulo que pode envelopar cada uma destas formas, isto é, o envelope retangular. O envelope retangular é idêntico para cada forma, 1A-1E, criando uma razão de W:T (razão de aspecto de seção transversal) de 8:1 para cada uma das formas de seção transversal mostradas.

[00021] Os pellets compósitos empregados nos presentes métodos de moldagem por compressão, indiferente de sua forma de seção transversal específica, comumente têm uma razão de aspecto de seção transversal (W:T) de pelo menos 1.5:1 e, tipicamente não maior do que

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30:1. Em algumas concretizações, a razão de aspecto de W:T pode ser 2:1 a 15:1, ou 2:1 a 10:1. Em outras concretizações, a razão de aspecto de seção transversal das pellets pode ser 2:1 a 5:1.

Tabela 1.

Dimensões de Moldes para Preparação de pellets compósitos

Molde	Dimensões do molde
MultigGeometria
Retângulo 1 (Rl)	T = 1,07 mm	W = 2,0 mm	AL = 0,76 - 2,3 mm
Retângulo 2 (R2)	T = 1,07 mm	W = 2,0 mm	AL = 0,76 - 2,3 mm
Retângulo 3 (R3)	T = 1,07 mm	W = 3,0 mm	AL = 0,76 - 2,3 mm
Retângulo 4 (R4)	T = 1,07 mm	W = 3,0 mm	AL = 0,76 - 2,3 mm
Círculo 1 (Cl)	Diâm, = 1,9 mm		AL = 0,76 - 2,3 mm
Círculo 2 (C2)	Diâm, = 1,9 mm		AL = 0,76 - 2,3 mm
furo T	Wl=2,5 mm	W2= 1,9 mm	AL = 0,76 - 2,3 mm
Outros Moldes
Retângulo 5 (R5)	T = 1,1 mm	W = 2,3 mm	AL= 1,1 -2,3 mm
00022] A razão de comprimento axial/largura c	e seção transversal

(L:W) das presentes pellets é frequentemente desejavelmente 0,25:1 a 30:1. Em algumas concretizações, a L:W pode ser 0,5:1 a 10:1. Dimensões de moldes exemplares retangulares adequadas para uso na formação dos presentes pellets compósitos estão entre os vários moldes listados na tabela 1.

[00023] Uma vantagem potencial das razões de aspecto e geometrias acima descritas para pellets compósitos quando usados em moldagem por compressão pode ser que os pellets podem facilmente acondicionar juntas mesmo com pouca ou nenhuma agitação, pressão ou temperatura aplicadas. Quando colocados em um recipiente, tal como uma ferramenta de moldagem por compressão ou outro vaso, estes materiais terão tipicamente uma porosidade de 55% ou menos

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10/31 sem a aplicação de pressão ou temperaturas elevadas. Devido a esta porosidade relativamente baixa quando o material é introduzido na ferramenta de moldagem por compressão, menos deslocamento axial das duas (ou mais) partes da ferramenta é comumente requerido. A redução do deslocamento axial requerida para compactação proporciona uma vantagem não somente na produção de partes com porosidade inferior, mas também em que permite que partes maiores sejam produzidas em uma dada prensa de moldagem conforme comparado a técnicas convencionais de moldagem por compressão, tais como produzidos de polímeros em pó e misturas de polímeros em pó com outras cargas.

[00024] A porosidade de uma pluralidade dos presentes pellets em um recipiente de dimensões fixas é uma reflexão da capacidade de pellets individuais se acondicionarem proximamente juntas sem gerar um grande volume de vazio. Esta capacidade pode também ser caracterizada em termos do fator de compressão dos pellets. Conforme aqui usado, o termo fator de compressão se refere à razão de volume inicial para volume final quando um alto volume de 10 das presentes pellets à base de resina termoplástica é moldado por compressão em um molde tubular de 114,3 mm OD x 76,2 mm (4,5 OD x 3 ID) sob uma pressão de 17 MPa (170 bar) (2500 psi) a uma temperatura 20°C acima do ponto de fusão da resina termoplástica. Desse modo, um fator de compressão de 3,3 (tal como tipicamente observado quando formas de pó de resinas termoplásticas são empregadas em operações de moldagem por compressão) significaria que o alto volume de 10 polegadas de pellets no molde foi compactado para formar grosseiramente um artigo tubular alto de 3 polegadas no final da operação de moldagem por compressão sob as condições colocadas acima. Os presentes pellets de geometria controlada são frequentemente caracterizadas por ter um fator de compressão não

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11/31 maior do que 2,5, desejavelmente não maior do que 2,2 e, em algumas concretizações, não maior do que 2,0. Isto pode permitir que partes de 5 polegadas de altura ou mais altas sejam produzidas a partir do volume alto inicial de 10 polegadas de pellets não comprimidas.

[00025] O uso dos presentes pellets de geometria controlada pode incluir uso de operações de moldagem por compressão usando pellets tendo uma geometria de seção transversal simples. Em outras concretizações, os pellets de tais geometrias podem ser empregados em conjunto com outras geometrias de pellet e/ou geometrias de partícula, indiferente se formas adicionais de pellet ou partícula se encontram nas definições de razão de aspecto descritas anteriormente. Por exemplo, a combinação de tamanhos múltiplos e/ou formas de pellets de geometria controlada pode realizar bem, ou melhor do que um tamanho ou forma simples. Tipicamente, pelo menos 40% em peso e frequentemente 50% em peso ou mais do material composto termoplástico empregado em uma operação de moldagem é compreendido dos presentes pellets de geometria controlada. Isto inclui combinar pellets de geometria controlada com pellets moldadas padrões/ou pós, que podem proporcionar o mesmo tipo de benefícios como o uso exclusivo de pellets de geometria controlada.

[00026] Em algumas concretizações, os pellets compósitos podem ter uma espessura (T) de 0,13mm a 5mm (0,005 a 0,20) Em outras concretizações, o pellet compósito pode ter uma espessura (T) de 0,25mm a 3mm (0,010 a 0,12), onde o comprimento e largura das pellets se conformam à razão de aspectos descrita acima. Os pellets compósitos tendo uma espessura de 0,5mm a 2mm (0,020 a 0.080) são muito comumente empregadas nas presentes operações de moldagem por compressão.

[00027] Para criar um tempo de fusão relativamente curto para os pellets de geometria controlada, o peso dos pellets pode

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12/31 desejavelmente ser relativamente baixo. Por exemplo, pellets pesando não mais do que 30 mg podem ser muito adequadas e, em muitos exemplos, os presentes pellets podem pesar não mais do que 10 mg. Pellets pesando 5 mg ou menos são frequentemente muito adequadas para uso nos presentes métodos.

[00028] Quando pellets de geometria controlada reforçadas com fibra com a razão de aspecto definida neste pedido são usadas para produzir artigos com reforços de fibra, elas terão orientação de fibra predominantemente, mas não exclusivamente, na dimensão de comprimento dos pellets de geometria controlada. Quando subsequentemente moldada por compressão, a direção da fibra pode estar predominantemente no plano perpendicular à direção axial de compressão. Nesta direção, as fibras podem ter uma orientação aleatória total. Isto resulta em artigos de manufatura com propriedades mecânicas excepcionais naquele plano. Pelo controle das várias razões de aspecto do comprimento, largura, e espessura, o grau de orientação pode ser controlado e ambas propriedades mecânicas e estabilidade dimensional podem ser providas para aplicações específicas.

[00029] Apesar de um plano (o plano L:W) geralmente tendo a orientação predominante da fibra, a natureza aleatória total do alinhamento da fibra é acreditada resultar em artigos de manufatura com estabilidade dimensional muito boa. As temperaturas e pressões inferiores tipicamente requeridas para compressão do molde dos presentes pellets de geometria controlada podem também proporcionar benefício adicional à estabilidade dimensional em uma variedade de artigos de manufatura, por exemplo, por redução moldada em estresse. A operação de moldagem por compressão pode adequadamente ser efetuada sob pressões na faixa de 10,34 MPa a 137,89 MPa (1.500 a 20.000 psi).

[00030] As resinas poliméricas termoplásticas adequadas para uso

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13/31 nos pellets compósitos do presente pedido incluem, por exemplo, polieteretercetona (PEEK), polieterimida (PEI), polietersulfona (PES), poli (arileno sulfeto) (PAS), perfluoro alquila vinila éter (PFA), polietileno naftalato (PEN); poliamidaimida (PAI), poliftalamida (PPA), resina termoplástica poli-imida (TPI), poliéter cetona (PEK), polietercetonacetona (PEKK), polietercetonaetercetonacetona (PEKEKK), polibenzimidazole (PBI), e misturas de duas ou mais destas resinas. Em algumas concretizações, o polímero orgânico termoplástico inclui polieteretercetona, poliarileno sulfeto, polieterimida, ou uma mistura de qualquer dois ou mais tais materiais. Por exemplo, o polímero termoplástico pode incluir uma polieteretercetona aromática, tal como um oxiariloxiariloxiaroila tipo polieteretercetona, por exemplo, uma oxifenoxifenoxibenzoila polieteretercetona. PEEK e outras poli arileter/arilcetonas (tais como polietercetonas e polietercetonacetonas) são bem conhecidas e são descritas em patentes tais como EP 0 001 879, US 6.909.015, e US 6.274.770. Em outras concretizações, a resina polimérica inclui poliarileno sulfeto, por exemplo, polifenileno sulfeto (PPS), ou sozinho ou em combinação com outra(s) resina(s) polimérica(s) termoplástica(s). Outros exemplos de resinas adequadas incluem poliolefinas termoplásticas, tais como polipropileno (PP), polietilenos, por exemplo, polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE), fluoropolímeros processáveis por fusão, tais como perfluoro alquila vinila éteres (PFA) e copolímeros de etileno trifluoroetileno (ETFE), etileno tricloroetileno (ECTFE), polietileno naftalato, poliamidaimida (PAI), poliftalamida (PPA), resina termoplástica poli-imida (TPI), polibenzimidazole (PBI), poliamidas (incluindo, mas não limitas a nylon 6, nylon 6/6, nylon 11, nylon 12, nylon 6/12), policarbonatos, e poliésteres (incluindo, mas não limitadas a, polialquileno tereftalatos, tais como polibutileno

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14/31 tereftalato (PBT) e polietileno tereftalato (PET)). A resina termoplástica pode incluir misturas de duas ou mais das resinas discutidas acima. Em algumas concretizações, o polímero orgânico termoplástico inclui polieteretercetona, poliarileno sulfeto, polieterimida, ou uma mistura de qualquer de dois ou mais tais materiais. Por exemplo, o polímero termoplástico pode incluir uma polieteretercetona aromática tal como oxiariloxiariloxiaroila polieteretercetona, por exemplo, oxifenoxifenoxibenzoila polieteretercetona. PEEK e outras polietercetonas similares (tais como polietercetonacetonas) são bem conhecidas e são descritas nas patentes tais como EP 0001879, US 6.909.015, e US 6.274.770. Em outras concretizações, a resina polimérica inclui poliarileno sulfeto, por exemplo, polifenileno sulfeto (PPS), ou sozinho ou em combinação com outra(s) resina(s) polimérica(s) termoplástica(s).

[00031] A resina polimérica termoplástica pode estar presente nos pellets compósitos de 30 % em peso a 98 % em peso em algumas concretizações, de 50 % em peso a 95 % em peso em outras concretizações. Em muitas concretizações, o material composto inclui 60 % em peso a 90 % em peso da resina polimérica termoplástica, ou de 60 % em peso a 80 % em peso em ainda outras concretizações. [00032] Em algumas concretizações, o polímero termoplástico adequadamente inclui uma polieteretercetona (PEEK), tal como uma oxifenoxifenoxibenzoila polieteretercetona, por exemplo, uma polieteretercetona, que inclui unidades de repetição de oxi-1,4-fenilenooxi-l,4-fenileno-carbonila-l,4-fenileno. Polieteretercetonas aromáticas, tais como oxifenoxifenoxibenzoila polieteretercetona, podem tipicamente serem processadas via extrusão a temperaturas de polímero de 360°C a 400°C para formar pellets. Um exemplo adequado de tais polímeros são comercialmente disponíveis como um pó e em um número de outros graus e formas variando de graus de viscosidade

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15/31 médio e padrão para facilidade de fluxo e graus de proposta geral. Polímeros de PEEK podem ser usados em compostos de extrusão e comumente exibem boa resistência ao desgaste, baixa fricção, e boa resistência química, tal como resistência à vários combustíveis e outros hidrocarbonetos.

[00033] Em algumas concretizações, os pellets compósitos podem incluir uma mistura de resina polimérica termoplástica e particulados de reforço. Particulados de reforço, por exemplo, fibras ou flocos, adequados para uso em pellets compósitos do presente pedido podem incluir, por exemplo, fibras ou flocos formados de materiais tais como carbono, silício, boro, aramida, óxido de silício, carbeto de silício, nitreto de silício, e/ou alumina.

[00034] Particulados de reforço em formas tais como, por exemplo, firas, fibras moídas, whiskers, grânulos, grãos, pós ou flocos podem ser usados em composições e métodos do presente pedido. Em algumas concretizações, particulados de reforço podem ser fibras. Em algumas concretizações, a fibra pode estar presente nos pellets compósitos de 2 % em peso a 60 % em peso, de 5 % em peso a 50 % em peso em outras concretizações, ou de 10 % em peso a 40 % em peso, em ainda outras concretizações. Em algumas concretizações, os particulados de reforço podem adequadamente compreender fibra de vidro, fibra de carbono (por exemplo, fibra de carbono moída e/ou fibra de carbono cortada), ou uma combinação destas. A fibra de vidro pode também adequadamente incluir fibra de vidro moída e/ou cortada. Outros exemplos de particulados de reforço adequados incluem flocos de vidro e/ou esferas de vidros. Em algumas concretizações, a fibra de carbono moída pode ter um diâmetro de 5 a 20 mícrons e uma razão de aspecto de 5 a 50 e, em certas concretizações, 10 a 30. Em outras concretizações, as fibras de carbono cortadas têm um diâmetro de 5 a 20 mícrons e uma razão de aspecto de pelo menos 50, por exemplo, 100 a 200. Em ainda outras

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16/31 concretizações, os particulados de reforço podem incluir fibras de vidro (fibras cortadas e/ou moídas), flocos de vidro e/ou partículas de vidro esféricas. Em algumas concretizações, os particulados de reforço podem desejavelmente terem uma dimensão maior que é não maior do que 90 % da dimensão maior do pellet. Em certas concretizações, os particulados de reforço podem desejavelmente terem uma dimensão maior que é não maior do que 90 % da largura da forma de seção transversal da matriz usada para gerar a pellet em uma operação de extrusão.

[00035] Métodos de preparação dos pellets compósitos são também providos. Os métodos podem incluir mistura dos ingredientes que formam os pellets compósitos, fusão do(s) componente(s) termoplástico(s) e processamento da mistura resultante contendo o(s) componente(s) termoplástico(s) fundido(s) de modo a umedecer os particulados de reforço presentes na mistura com o material termoplástico. Tal operação de processamento tipicamente resulta na distribuição e dispersão dos particulados de reforço no(s) componente(s) termoplástico(s). Tais métodos podem incluir mistura dos ingredientes e extrusão da mistura através de um molde que produz composto que é cortado para proporcionar pellets compósitos com uma forma de seção transversal de molde tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto (W:T) de pelo menos 1,5, e uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de 0,25 a 30.

[00036] Alternativamente, os métodos podem incluir várias etapas com os vários ingredientes sendo adicionados a qualquer dado ponto no processo. Por exemplo, uma primeira quantidade de uma resina polimérica termoplástica pode ser composta com particulados de reforço em um extrusor para produzir um primeiro extrudado. O primeiro extrudado pode, em seguida, ser misturado com outro aditivo, tal como, por exemplo, um retardador de chama, um lubrificante, uma

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17/31 microetiqueta aditiva termicamente condutiva e/ou eletricamente condutiva), um corante, ou uma fragrância, e submetido a uma segunda extrusão para produzir um segundo extrudado que é cortado para proporcionar uma pellet compósito com a forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto (W:T) de pelo menos 1,5 e uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de 0,25 a 30. A formação do composto pode ocorrer em um extrusor de rosca simples, rosca gêmea ou de outro estilo. Os métodos podem também incluir introdução dos ingredientes de qualquer estágio particular da operação, por exemplo, antes de serem alimentados ao extrusor e/ou em estágios intermediários do processo de extrusão.

[00037] Na preparação dos pellets compósitos, a mesma resina polimérica termoplástica pode ser usada na preparação de ambos os primeiro e segundo extrudados, ou resinas poliméricas termoplásticas diferentes podem ser usadas. Se polímeros termoplásticos diferentes são usados nas etapas, eles podem ser polímeros quimicamente distintos, ou graus apenas diferentes do mesmo polímero tendo viscosidades variadas, índices de fusão, ou outras propriedades poliméricas.

[00038] Após os artigos moldados terem sido formados de pellets de geometria controlada, os artigos moldados podem ser usinados por vários métodos conhecidos a um técnico no assunto, tais como, por exemplo, perfuração, rotação, formação de apara, e combinações de métodos de usinagem.

[00039] A presente invenção, desse modo, geralmente descrita, será compreendida mais prontamente por referência aos seguintes exemplos, que são providos por meio de ilustração e não são pretendidos para serem limitantes da presente invenção.

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EXPERIMENTAL [00040] Materiais. A fibra de carbono (CF) usada para produzir os compostos referidos nas tabelas seguintes foi uma fibra de carbono moída comercialmente disponível de aproximadamente 5-10 mícrons de diâmetro e tendo um comprimento médio de 100 a 300 mícrons, isto é, tendo uma razão de aspecto de 10 a 60. A polieteretercetona (PEEK) usada nos ensaios experimentais referida nas tabelas seguintes foi uma fenoxifenoxibenzoila polieteretercetona comercialmente disponível. As composições extrudadas foram preparadas por composição da PEEK com a fibra de carbono em um extrusor de rosca simples ou gêmea para formar 30% em peso de CF em pellets de PEEK do tamanho e forma indicados. Após extrusão através dos moldes similar à geometria descrita na tabela 1 e resfriamento, os materiais compostos foram cortados ao comprimento desejado, por exemplo, pellets com uma dimensão axial (comprimento axial) de 0,75 a 2,5 mm.

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Propriedades Físicas - Compressão de Artigo moldados

Tabela 2.

Propriedade	ASTM TEST	30% de Fibra de Carbono PEEK - CGP*	30% de CF Seco Misturado com Pó de PEEK	Aperfeiçoamento com	Pellets Comerciais de PEEK com 30% CF	Aperfeiçoamento com
		Moldado por Compressão	Moldado por Compressão	Tecnologia CGP	Extrusão	Tecnologia CGP

Densidade relativa	D972	1,41	1,42		1,41
Resistência Impacto Izod entalhe de 3,175 mm (1/8)	D256	(1,55 ft-Lb/in) 82,74 kN	(1,03 ft-Lb/in) 54,98 kN	49,8%	(1,12ft-Lb/in) 59,78 kN	38,3%
Resistência à tensão	D638	19475	14000	39,0%	19000	2,5%
Resistência à tensão	D638	19475	14000	39,0%	19000	2,5%
Alongamento de tensão	D638	5,93	2	195,0%	5	18,6%

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Módulo de Tensão	D638	2078550	800000	159,0%	1100000	88,0%
Resistência à Flexão	D790	35,631	30,000	18,7%	25,750	38,0%
Módulo de Flexão	D790	1327247	1300000	2,0%	1250000	6,0%

Resistividade de Volume	D257	1E5 ohm.cm	1E5 ohm.cm		1E5 ohm.cm	—
Temperatura de Deflexão	D648	(600°F) 315,6^oC	(450°F) 232,2 ^oC	(+ 150°F) 65,6 ^oC	(518°F) 270 ^oC	(+ 132°F) 55,6 ^oC

CGP - controlled geometry pellets - pellets de geometria controlada.

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21/31 [00041] Os resultados de vários testes de propriedades físicas de compressão de artigos moldados preparados com 30% de pellets de geometria controlada de CF/PEEK (mostrados na tabela 2) são comparados aos testes das propriedades físicas para artigos preparados de PEEK por (a) moldagem por compressão de uma mistura de uma forma de pó de PEEK com 30% de CF seco e (b) extrusão de 30% de pellets CF/PEEK moldadas cilíndricas padrões. Os materiais de artigos formados a partir dos presentes pellets de geometria controlada foram preparados de pellets compósitos de CF/PEEK tendo as geometrias de seção transversal listadas na tabela 1.

[00042] Os pellets de geometria controlada de PEEK podem ser moldadas por compressão, moldadas por injeção, e extrudadas para formar formas de estoque. Estas características positivas permitem que um processador com processos múltiplos simplifique seu controle de relação. Além disso, na moldagem por compressão com os pellets de geometria controlada, a necessidade de misturar resinas em pó com cargas de reforço como uma etapa de produção separada é eliminada, a medida que as pellets de geometria controlada são providas ao comprador já fundidas compostas. Os pellets de geometria controlada podem também serem secadas mais efetivamente em secadores de alimentação dessecativos utilizando convecção forçada, um processo que não pode ser usado com misturas de pó de polímero/fibra que devem, ao invés, serem secadas em fornos com pouca a nenhuma convecção que não removem muita umidade como os secadores de convecção forçada. Os pellets de geometria controlada melhores secadas podem eliminar incidências de porosidade devido a umidade ser retida nas misturas de pó, a umidade não presente em micro pellets secadas em secadores dessecativos; isto efetivamente aumenta o rendimento e economias na moldagem por compressão de moldes.

[00043] Os compostos de grau de moldagem por compressão típicos

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22/31 são misturas mecânicas de pó misturadas em misturadores de alta densidade. Quando misturas de resina em pó/fibra seca são usadas, o polímero e reforços fibrosos são umedecidos somente durante o processo de moldagem por compressão quando o polímero se funde, não proporcionando, desse modo, fibra efetiva e completa ou carga úmida que é crucial para obtenção de propriedades uniformes do artigo moldado. As misturas em pó produzem resistência mecânica mais baixa do que os pellets de geometria controlada compostas fundidas. Além disso, devido ao fato que as misturas em pó são uma mistura mecânica, os compostos sofrem de assentamento e separação de ingrediente durante transporte, as operações de armazenagem antes do processo de moldagem ocorrem. Isto força o usuário das misturas em pó a terem de remisturarem os compostos imediatamente antes da secagem e moldagem; os pellets de geometria controlada do presente pedido eliminam esta etapa, reduzindo, adicionalmente, os custos de produção. Uma emissão de moldagens rejeitadas devido a separação e/ou migração de ingrediente pode frequentemente ser totalmente eliminada usando os presentes pellets de geometria controlada, aumentando, desse modo, o rendimento.

[00044] Moldes de estoque termoplásticos de alto desempenho moldados por compressão de pellets de geometria controlada podem reduzir o custo de produção, aumentar o rendimento e resultar em propriedades mais altas devido às fibras serem pré-umedecidas com polímero antes da moldagem por processo de compressão. Os artigos formados por moldagem por compressão dos presentes pellets de geometria controlada podem proporcionar um aumento nas propriedades de tensão e flexão de mais do que 50% quando comparado ao mesmo produto quando moldado de uma mistura em pó típica, conforme mostrado na tabela 2. Os pellets de geometria controlada de PEEK moldadas por compressão podem ter propriedades

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23/31 mecânicas tão boas ou melhores do que as formas extrudadas. Isto é uma novidade, visto que as formas extrudadas normalmente teriam propriedades mecânicas mais altas do que formas moldadas por compressão. Isto demonstra as vantagens potenciais dos pellets de geometria controlada. As propriedades observadas nos artigos moldados por compressão preparados por dois grupos diferentes com duas técnicas de moldagem por compressão diferentes exibem propriedades muito similares com somente variações estatísticas leves, demonstrando um produto muito uniforme em relação aos artigos formados de misturas termoplásticas em pó.

[00045] Os pellets podem também serem moldadas por injeção com temperaturas de estoque mais baixas, visto que as pellets oferecem recuperação de rosca mais rápida da máquina de moldagem por injeção. Os pellets de geometria controlada podem ser produzidas com fibras moídas relativamente menores, esta e as temperaturas de estoque mais baixas produzem formas moldadas por injeção com estresse muito mais baixo do que formas moldadas com pellets padrões. O benefício disto é que os pellets podem permitir a usinagem e fabricação de componentes de tolerância muito hermética que não distorçam ou mudem as dimensões durante usinagem e durante serviço. Isto pode também se aplicar a formas extrudadas manufaturadas a partir dos presentes pellets.

[00046] As formas moldadas por compressão produzidas de pellets de geometria controlada podem exibir resistência mecânica mais alta, isto permitindo o uso de formas moldadas por compressão de PEEK em aplicações não previamente possíveis com formas moldadas derivadas de misturas em pó, tal como no caso de vedações de labirinto de turbo compressor à base de PEEK que requer desempenho mais alto para temperaturas de serviço acima de 350°F.

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Concretizações Ilustrativas [00047] Referência é feita nas seguintes concretizações ilustrativas da matéria objeto aqui descrita. As seguintes concretizações descrevem concretizações ilustrativas que podem incluir várias características e vantagens da matéria objeto conforme presentemente descrita. Consequentemente, as seguintes concretizações não devem ser consideradas como sendo compreensivas de todas as concretizações possíveis ou, de outro modo, limitam o escopo dos materiais de métodos e revestimentos aqui descritos.

[00048] Uma concretização proporciona pellets compósitos compreendendo resina polimérica termoplástica e particulados de reforço tendo uma dimensão maior que é não maior do que 90% da dimensão maior do pellet. Os pellets compósitos podem ter uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto (W:T) de pelo menos 1,5 e ima razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de 0,25 a 30. Os pellets compósitos podem ter uma espessura de 0,1 a 8 mm (0,5-3 mm). Os pellets compósitos podem ter uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de 1,5 a 10 e uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal de 0,25 a 5. Os pellets compósitos podem ter uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de 2 a 5 e uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal de 0,5 a 3. Os pellets compósitos frequentemente têm uma forma substancialmente retangular de seção transversal. Em outras concretizações, os pellets compósitos podem ter uma forma triangular achatada de seção transversal, uma forma hexagonal achatada de seção transversal e/ou uma forma elíptica de seção transversal. Em certos exemplos, as pellets têm um peso médio de 1 a 20 mg e, frequentemente, não maior do que 10 mg. Tais pellets podem ter uma forma retangular de seção

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25/31 transversal com uma razão de aspecto de 2 a 5; uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal de 0,5 a 2; uma espessura de 0,5 a 2 mm; uma largura de 1 a 5 mm; e/ou um comprimento axial de 1 a 5 mm. Tais pellets compósitos tipicamente compreendem 50 a 90 % em peso da resina polimérica termoplástica; e 10 a 50 % em peso dos particulados de reforço. Os particulados de reforço compreendem fibras que podem ter um comprimento médio de 0,05 a 3 mm. Em muitas concretizações, os pellets compósitos têm um fator de compressão não maior do que 2,2 e o fator de compressão pode ser 2,0 ou menos.

[00049] Os pellets compósitos compreendem resina polimérica termoplástica; e particulados de reforço tendo uma dimensão maior que é não maior do que 90% da dimensão maior da pellet; no qual os pellets compósitos têm uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto (W:T) de pelo menos 1,5 e uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de 0,25 a 30, mais comumente 0,25 a 5. O material à base de resina termoplástica pode compreender pelo menos 60 % em peso de polieteretercetona, polieterimida, polietersulfona ou uma combinação destes. Em algumas concretizações, os pellets de geometria controlada podem ter um comprimento axial não maior do que 5 mm e uma espessura de 0,25 mm a 3 mm.

[00050] Os pellets compósitos compreendendo resina polimérica termoplástica; e uma pluralidade de fibras de reforço aleatoriamente orientadas; no qual os pellets compósitos têm uma espessura não maior do que 2 mm; uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto (W:T) de pelo menos 1.5; e uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de 0,5 a

3. A resina polimérica termoplástica pode incluir PEEK, PEI, PES, PPS, PAS ou uma mistura de duas ou mais destas.

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26/31 [00051] Os pellets compósitos compreendendo 50 a 90 % em peso de resina polimérica termoplástica; e 10 a 50 % em peso de uma pluralidade de fibras de reforço aleatoriamente orientadas; no qual os pellets compósitos têm um fator de compressão não maior do que 2,2; uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto (W:T) de pelo menos 1,5; e uma espessura de 0,5 a 2 mm. A resina polimérica termoplástica pode incluir PEEK, PEI, PES, PPS, PAS ou uma mistura de duas ou mais destas. As fibras de reforço aleatoriamente orientadas podem incluir fibras de carbono moídas e/ou cortadas.

[00052] Em uma concretização exemplar, o material composto termoplástico inclui uma pluralidade de pellets de geometria controlada, que incluem polímero orgânico termoplástico e uma pluralidade de fibras de carbono. Os pellets compósitos exibem um fator de compressão não maior do que 2,5. O material composto termoplástico pode incluir 60 a 80 % em peso de fenoxifenoxibenzoila polieteretercetona como o componente de polímero orgânico termoplástico. Em outras concretizações, o material composto termoplástico pode incluir 60 a 80 % em peso de uma mistura de fenoxifenoxibenzoila polieteretercetona com um ou mais outros polímeros termoplásticos orgânicos.

[00053] Em algumas concretizações, o polímero orgânico termoplástico inclui polieteretercetona, poliarileno sulfeto, polieterimida, ou uma mistura de qualquer dois ou mais tais materiais. Por exemplo, o polímero termoplástico pode incluir uma polieteretercetona aromática tal como ariloxiariloxiaroila polieteretercetona, por exemplo, 4-(4fenoxifenoxi) benzoila polieteretercetona. Em algumas concretizações, o polímero termoplástico pode incluir poliarileno sulfeto, tal como polifenileno sulfeto, ou sozinho ou em combinação com um ou mais outros polímeros termoplásticos, por exemplo, polieteretercetona.

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27/31 [00054] Outra concretização proporciona um método de produção de um artigo moldado compreendendo: moldagem por compressão de um material à base de resina termoplástica para proporcionar um artigo moldado; no qual o material à base de resina termoplástica compreende uma pluralidade de pellets de geometria controlada, que incluem resina polimérica termoplástica e particulados de reforço; as pellets tendo um comprimento axial não maior do que 5 mm e uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 1,5. Os particulados de reforço comumente têm uma dimensão maior que é não maior do que 90% da dimensão maior do pellet.

[00055] Outra concretização proporciona um método de produção de um artigo moldado compreendendo: moldagem por compressão de um material à base de resina termoplástica para proporcionar um artigo moldado; no qual o material à base de resina termoplástica compreende uma pluralidade de pellets de geometria controlada, que inclui resina polimérica termoplástica. Os pellets podem ter um comprimento axial não maior do que 5 mm e uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 1,5 e, em alguns exemplos 2 a 10. Os pellets de geometria controlada podem também compreender uma pluralidade de particulados de reforço, por exemplo, uma pluralidade de fibras de vidro e/ou de carbono aleatoriamente orientadas.

[00056] Outra concretização proporciona um método de produção de um artigo moldado compreendendo: moldagem por compressão de um material à base de resina termoplástica para proporcionar um artigo moldado. O material à base de resina termoplástica tem um fator de compressão não maior do que 2,2 e compreende uma pluralidade de pellets de geometria controlada, que incluem resina polimérica termoplástica e particulados de reforço. Os pellets têm uma forma de

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28/31 seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 1,5. Os particulados de reforço têm uma dimensão maior que é não maior do que 90 % da dimensão maior. A resina polimérica termoplástica tipicamente compreende polieteretercetona, polieterimida, polietersulfona, poliarilenosulfeto e/ou, poliftalamida. Os pellets de geometria controlada comumente têm um peso médio de 1 a 20 mg; e, frequentemente, podem ter uma forma de seção transversal substancialmente retangular com uma razão de aspecto de 2 a 5. Os pellets podem ter uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal de 0,75 a 2 e uma espessura de 0,5 a 2 mm. Tais pellets podem ter uma largura de 1 a 5 mm e um comprimento axial de 1 a 5 mm.

[00057] Outras concretizações são direcionadas a artigos moldados formados por métodos de moldagem por compressão aqui descritos. Tais artigos moldados podem ter uma resistência de impacto Izod (entalhe de 3,175 mm (1/8)) que é pelo menos 20% mais alta do que os artigos moldados por compressão ou extrudados preparados de um pó de polímero correspondente e fibras de reforço. O presente artigo moldado por compressão pode ter uma resistência à tensão que é pelo menos 20% mais alta do que um artigo moldado por compressão preparado de um pó de polímero correspondente e fibras de reforço. O presente artigo moldado por compressão pode ter alongamento de tensão que é pelo menos 50% mais alto do que um artigo moldado por compressão de um pó de polímero correspondente e fibras de reforço; e pelo menos 10% mais alto do que um artigo formado por extrusão de uma mistura de polímero correspondente e fibra de reforço. O presente artigo moldado por compressão pode ter um módulo de tensão que é pelo menos 50% mais alto do que um artigo moldado por compressão ou artigo extrudado preparado de um pó de polímero correspondente e fibras de reforço. O presente artigo moldado por compressão pode ter

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29/31 uma resistência à flexão que é pelo menos 10% mais alta do que um artigo moldado por compressão ou extrudado preparado de um pó de polímero correspondente e fibras de reforço.

[00058] Outra concretização proporciona pellets compósitos compreendendo resina polimérica termoplástica e particulados de reforço tendo uma dimensão maior que é não maior do que 90 % da dimensão maior da pellet. Os pellets compósitos têm uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto (W:T) de 2 a 10 e uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal (L:W) de 0,5 a 3. Os pellets compósitos têm um fator de compressão não maior do que 2,2. As pellets podem ter uma espessura de 0,25 a 2 mm e um comprimento não maior do que 3 mm. As pellets tipicamente incluem 50 a 90 % em peso de resina polimérica termoplástica; e 10 a 50 % em peso de uma pluralidade de fibras de reforço aleatoriamente orientadas. A resina polimérica termoplástica comumente compreende polieteretercetona, polieterimida, polietersulfona, poliarilenosulfeto, poliftalamida ou uma combinação destes. As fibras de reforço aleatoriamente orientadas podem incluir fibras de carbono, por exemplo, fibras moídas e/ou cortadas. Tais fibras têm um diâmetro de 5 a 20 mícrons e uma razão de aspecto de 10 a 200.

[00059] Em certas concretizações, os pellets compósitos podem ter adequadamente uma forma de caixa retangular (isto é, uma forma de prisma retangular reto ou cuboide). Tais pellets compósitos podem ter pelo menos duas faces planas geralmente opostas, que têm uma forma de seção transversal retangular com uma razão de aspecto de pelo menos 1,5. As outras faces da forma de caixa retangular podem ter uma forma de seção transversal retangular com uma razão de aspecto similar. Em alguns exemplos, um ou mais pares de faces opostas podem ter uma forma de seção transversal substancialmente quadrada.

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Tais pellets podem compreender resina polimérica termoplástica e particulados de reforço tendo uma dimensão maior que é não maior do que 90 % da dimensão maior do pellet. Em algumas concretizações, os particulados de reforço podem ser fibras, que têm um comprimento que é não maior do que 90% da largura do orifício na matriz empregada para produzir tal pellet em uma operação de extrusão.

[00060] Outra concretização proporciona pellets compósitos extrudados que incluem resina polimérica termoplástica e uma pluralidade de particulados de reforço dispersos na resina polimérica termoplástica. A pellet compósito tem pelo menos três faces substancialmente planares e tem um comprimento axial que é não maior do que 50% da dimensão de seção transversal de face de molde maior. Os particulados de reforço tipicamente têm uma dimensão maior que é não maior do que 90 % da dimensão maior do pellet.

[00061] Outra concretização proporciona pellets compósitos que têm uma forma de caixa retangular com pelo menos duas faces opostas tendo uma razão de aspecto de pelo menos 1,5, comumente 2 ou mais alto, e frequentemente desejavelmente 2 a 5. Os pellets compósitos incluem resina polimérica termoplástica e uma pluralidade de particulados de reforço dispersos na resina polimérica termoplástica. Os particulados de reforço geralmente têm a dimensão maior que é não maior do que 90% da dimensão maior do pellet.

[00062] Para a proposta desta revelação e a menos que de outro modo especificado, um ou uma significa um ou mais. A palavra ou quando usada sem um precedente ou (ou outra linguagem similar indicando que ou, é inequivocamente significativa para ser exclusiva por exemplo, somente um de x ou y, etc.) deve ser interpretado para ser inclusivo, isto é, ou quando aparece sozinho deve significar ambos e e ou. Do mesmo modo, conforme aqui usado, o termo e/ou deve também ser interpretado para ser inclusivo em que o termo deve

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31/31 significar ambos e e ou. Em situações onde e/ou ou ou são usados como uma conjunção para um grupo de três ou mais itens, o grupo deve ser interpretado para incluir um item somente, todos os itens juntos, ou qualquer combinação ou número de itens. Os termos usados no relatório descritivo e reivindicações, tais como tem, tendo, inclui, e incluindo, devem ser construídos para serem sinônimos com os termos compreende e compreendendo.

[00063] Conforme aqui usado, será compreendido pelos técnicos no assunto, e variará a alguma extensão dependendo do contexto no qual ele é usado. De X a Y é pretendido significar de X a Y, onde X e Y são os valores especificados.

[00064] Um técnico no assunto compreenderá prontamente que todas as faixas discutidas podem e necessariamente também descrevem todas as subfaixas na mesma para todas as propostas, e que todas as subfaixas também formam parte e parcela desta invenção. [00065] Enquanto vários exemplos não limitativos foram ilustrados e descritos, deve ser compreendido que mudanças e modificações podem ser feitas na mesma de acordo com um técnico no assunto sem fugir da invenção em seus aspectos mais amplos conforme definida nas reivindicações que se seguem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Pellets compósitos de geometria controlada, caracterizados pelo fato de que compreendem:

resina polimérica termoplástica; e uma pluralidade de particulados de reforço dispersos na resina polimérica termoplástica;

em que a pellet compósito de geometria controlada tem pelo menos uma face substancialmente planar com uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular, que tem uma razão de aspecto de pelo menos 1,5; e o pellet compósito de geometria controlada tem uma razão de comprimento axial/largura de seção transversal de face de molde de 0,25 a 10; um comprimento axial de não mais que 5mm e uma espessura de 0,13 mm a 5 mm;

os particulados de reforço tendo uma dimensão maior que não é mais que 90% da largura da seção transversal da face planar; e pellets compósitos de geometria controlada apresentam um fator de compressão de não mais que 2,5.
2. Pellets compósitos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que a resina polimérica termoplástica compreende polipropileno, polietileno de alta densidade, polietileno de peso molecular ultra alto, fluoropolímero processável por fusão, polietercetona, poliamida, polietileno naftalato, polieteretercetona, polietercetonacetona, politercetonaetercetonacetona, polieterimida, policarbonato, poliéster, polietersulfona, poliarilenosulfeto, poliamidaimida, resina poli-imida termoplástica, resina polibenzimidazole, ou uma combinação destes.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina termoplástica moldada compreende polietercetona, polieteretercetona, poliftalamida, polieterimida, poliarilenosulfeto, ou uma combinação destes, e as fibras de reforço

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2/4 compreendem fibras de vidro e/ou fibras de carbono.
4. Pellets compósitos de geometria controlada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que os particulados de reforço compreendem fibra de vidro, fibra de carbono, ou uma combinação destas.
5. Pellets compósitos de geometria controlada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que os particulados de reforço compreendem fibras de carbono apresentando um diâmetro de 5 a 20 mícrons e uma razão de aspecto de 10 a 200.
6. Pellets compósitos de geometria controlada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que cada uma dos pellets compósitos de geometria controlada pesa não mais que 10 mg.
7. Pellets compósitos de geometria controlada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que a resina polimérica termoplástica compreende oxifenoxifenoxibenzoíla polieteretercetona; e os particulados de reforço compreendem fibras de carbono moídas e/ou cortadas.
8. Pellets compósitos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que a resina polimérica termoplástica compreende polifenileno sulfeto; e os particulados de reforço compreendem fibras de vidro e/ou de carbono.
9. Pellets compósitos de geometria controlada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que apresentam uma área de seção transversal de face de molde de não mais que 5 mm²
10. Pellets compósitos de geometria controlada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que compreende:

30 a 90% em peso da resina polimérica termoplástica; e

10 a 70% em peso de uma pluralidade de fibras de reforço dispersas;

em que os pellets compósitos têm um fator de compressão

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3/4 não maior do que 2,2;

uma forma de seção transversal tendo um envelope retangular com uma razão de aspecto de 1,5 a 5; uma dimensão axial de não mais que 5 mm;

e uma espessura de 0,5 a 3 mm.
11. Pellets compósitos de geometria controlada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo fato de que a resina termoplástica polimérica compreende polietercetona, polietercetona, poliftalamida, polieterimida, poliarilenosulfide ou uma combinação dos mesmos; e os particulados de reforço compreendem fibras de carbono, os péletes apresentam uma área de seção transversal de face de molde de não mais que 5 mm²; cada um dos péletes pesando não mais que 10 mg.
12. Pellets compósitos de geometria controlada, de acordo com a reivindicação 11, caracterizados pelo fato de que as fibras de carbono apresentam diâmetros de 5 a 20 mícrons e uma razão de aspecto de 10 a 200.
13. Método de produção dos pellets compósitos de geometria controlada, como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende:

Misturar uma mistura compreendendo resina de moldagem termoplástica e fibras de reforço;

Extrusar a mistura misturada através de um orifício da matriz com uma forma de seção transversal apresentando um envelope retangular com uma razão de aspecto de 1,5:1 a 5:1, em que as fibras de reforço apresentam a maior dimensão de não mais que 90% da largura do orifício de molde; e

Cortar a mistura extrusada para formar pellets compósitos de geometria controlada, cada pellet de geometria controlada apresentando uma razão do comprimento axial em relação à largura de

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4/4 seção transversal de 0,25:1 a 10:1.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os pellets compósitos de geometria controlada apresentam um fator de compressão de não mais que 2,2; cada pellet compósito de geometria controlada apresentando uma razão do comprimento axial em relação à largura da seção transversal de 0,5:1 a 5:1; e uma espessura de 0,5 a 3 mm.
15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a resina termoplástica moldada compreende polietercetona, polieteretercetona, poliftalamida, polieterimida, poliarilenosulfeto, ou uma combinação destes, e as fibras de reforço compreendem fibras de vidro e/ou fibras de carbono.
16. Método de produção de um artigo moldado, caracterizado pelo fato de que compreende:

moldagem por compressão dos pellets compósitos de geometria controlada, como definidas em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, para proporcionar um artigo moldado.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente usinagem do artigo moldado para formar um artigo moldado.
18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pellets compósitos de geometria controlada apresentam um fator de compressão de não mais que 2,0.
19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pellets compósitos de geometria controlada apresentam uma área de seção transversal de face de molde de não mais que 5 mm², um comprimento axial de não mais que 5mm, uma espessura de 0,25mm a 3 mm, e um fator de compressão de não mais que 2,2.