BRPI1003368B1

BRPI1003368B1 - Laminado compósito para molde, e, molde

Info

Publication number: BRPI1003368B1
Application number: BRPI1003368-8A
Authority: BR
Inventors: Gabriel Mironov
Original assignee: Suzhou Red Maple Wind Blade Mould Co. Ltd.
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR20110002774U; CN102019656B; US9061447B2; DE212010000141U1; WO2011029275A1; BRPI1003368A2; CN102019656A; KR200479696Y1; US20120205052A1

Abstract

laminado compósito para molde, e, molde. um laminado compósito para molde que tem uma camada de estrutura principal feita de fibra de vidro orientada, caracterizado pelo fato de o laminado ainda compreender uma camada superficial que compreende fibra de carbono orientada aleatoriamente.

Description

LAMINADO COMPÓSITO PARA MOLDE, E, MOLDE

Campo técnico da invenção [001] A presente invenção é relativa a uma estrutura para um molde composta de uma matriz de um material compósito de matriz de resina reforçada com fibra, em particular, tal molde adaptado para produzir grandes estruturas tal como pás para turbina eólica.

Fundamento da invenção [002] Grandes moldes compostos de material compósito, em particular material compósito de matriz de resina reforçada com fibra, especialmente aqueles utilizados para produzir pás para turbina eólica, são bem conhecidos na técnica.

[003] A grande maioria de tais moldes são produzidos a partir de laminado de epóxi fibra de vidro ou laminado de poliéster fibra de vidro, ambos os quais são excelentes condutores elétricos. Sob condições de baixa umidade atmosférica, contudo, tais moldes, especialmente aqueles grandes tais como aqueles utilizados para fazer pás para turbina eólica, podem acumular fortes cargas elétricas estáticas. Estas cargas elétricas estáticas se desenvolvem principalmente sempre que as partes acabadas são desmontadas e removidas do molde. Tal eletricidade estática pode provocar diversos problemas: 1. Cargas estáticas podem danificar equipamento eletrônico tais como sistemas de controle de aquecimento do molde. 2. Descarga estática pode formar vapores explosivos. 3. Descarga estática é desagradável para operários que podem tocar no molde.

[004] Um inconveniente adicional das ferramentas de moldagem de compósito tradicional é a utilização de revestimento de gel como uma camada superficial. Esta camada superficial de revestimento de gel é facilmente rachada ou descolada, uma vez que ela consiste somente de resina com pequenos enchimentos particulados, e não tem qualquer teor de fibra de reforço.

[005] A camada de revestimento de gel tem sido tradicionalmente necessária, uma vez que o laminado para molde de epóxi fibra de vidro, ou de poliéster fibra de vidro, não pode obter um acabamento superficial satisfatório depois de reparo e jateamento com areia. Devido à diferença em dureza entre a resina e o vidro, as fibras de vidro sempre emergem acima da resina depois de jateamento com areia, o que resulta em um acabamento superficial áspero e insatisfatório. Somente fazendo a superfície totalmente de resina com revestimento de gel pode ser obtido um molde que pode ser reparado.

Sumário da invenção [006] A intenção da presente invenção é superar estes problemas com moldes conhecidos.

[007] Conseqüentemente, a presente invenção fornece um laminado compósito para molde que tem uma camada estrutural principal feita de fibra de vidro orientada, caracterizado pelo fato de o laminado ainda compreender uma camada superficial que compreende fibra de carbono orientada aleatoriamente.

[008] Preferivelmente a camada superficial tem 0,2 - 2,0 mm de espessura, opcionalmente 0,3 - 2,0 mm de espessura. A camada superficial de fibra de carbono é tipicamente formada de um feltro de fibra de carbono. A fibra de carbono da camada superficial frontal tem, preferivelmente, um peso por superfície de 50 - 200 g/m2, opcionalmente 50 - 150 g/m2. A camada superficial pode ser conformada para fornecer a superfície de moldagem frontal do laminado para molde.

[009] Preferivelmente a fibra de vidro forma uma camada estrutural do laminado para molde, abaixo da camada superficial, a camada estrutural compreendendo fibra de vidro orientada. Opcionalmente, a camada estrutural é multiaxial. Tipicamente, a camada estrutural é composta de tecido de fibra de vidro estirado que tem um peso por superfície 400 - 2.000 g/m2.

[0010] Preferivelmente, o laminado pode ainda compreender uma camada intermediária entre a camada superficial e a camada estrutural, a camada intermediária sendo composta de uma ou mais camadas de tecido de vidro biaxial, tapete de filamento picado, ou outros tipos de tecido de vidro, e que tem um peso por superfície de 50 - 1000 g/m2. Tipicamente, a camada intermediária é adaptada para impedir marcação ou impressão sobre uma superfície de moldagem da resina superficial provocado por encolhimento de resina.

[0011] Preferivelmente, cada uma das camadas que contém fibra do laminado ainda compreende uma matriz de resina comum, na qual as fibras são colocadas. Mais preferivelmente, a matriz de resina comum é produzida por infusão de resina a vácuo. A resina tipicamente compreende uma resina epóxi, uma resina poliéster, uma resina viniléster. Opcionalmente, a resina contém partículas de carbono para melhorar a condutividade elétrica da superfície do laminado para molde.

[0012] O laminado pode ainda compreender tiras de metal condutoras colocadas em diversos pontos ao longo do laminado para molde, e que se estendem através do laminado para molde para conectar eletricamente camadas do laminado para fornecer um aterramento para a camada superficial.

[0013] A presente invenção também fornece um molde feito do laminado da presente invenção.

[0014] As modalidades preferidas da presente invenção, portanto, são relativas a uma estrutura para molde de compósito que fornece um molde de fibra de vidro com uma superfície que é eletricamente condutora, forte e atraente em aparência. Os moldes das modalidades preferidas são, em particular, grandes moldes compostos de material compósito, em particular material compósito de matriz de resina reforçada com fibra, especialmente aqueles utilizados para produzir pás para turbina eólica.

[0015] As modalidades preferidas da presente invenção podem fornecer uma maneira de baixo custo, e prática, de dissipar efetivamente a carga estática, sem modificações importantes para a estrutura de molde de epóxi fibra de vidro ou poliéster fibra de vidro.

[0016] Por meio das modalidades preferidas da presente invenção a camada de revestimento de gel também pode ser eliminada. As fibras de carbono e resina do molde podem ser suficientemente similares em dureza, de modo que uma superfície lisa e bonita pode ser obtida depois de reparo e jateamento com areia. A superfície de molde reforçada com fibra de carbono é mais forte e mais resistente a rachaduras do que superfícies de revestimento de gel atualmente utilizadas na técnica.

[0017] Um benefício adicional das modalidades preferidas da presente invenção é uma condutividade térmica melhorada da superfície do molde. A camada de laminado de fibra de carbono tem uma condutividade térmica transversal mais do que 10 vezes mais elevada do que o laminado de fibra de vidro, e isto pode ajudar a equalizar a temperatura sobre a superfície de um molde aquecido ou impedir superaquecimento local.

Breve descrição dos desenhos [0018] A presente invenção será descrita agora em detalhe a guisa de um exemplo não limitativo com referência aos desenhos que acompanham, nos quais: [0019] A figura 1 é uma seção transversal através de um laminado para molde de material compósito de matriz de resina reforçada com fibra, de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção; e [0020] A figura 2 é uma seção transversal ampliada, através de parte do laminado para molde da figura 1.

Descrição detalhada de modalidades preferidas [0021] Uma modalidade preferida da presente invenção será descrita agora à guisa de exemplo somente, com referência às figuras 1 e 2 dos desenhos, que ilustram um molde composto de um laminado para molde 2 de material compósito de matriz de resina reforçada com fibra. O molde deve preferivelmente compreender um molde para pá de turbina eólica.

[0022] O laminado para molde 2 compreende uma camada superficial frontal fina 4 que compreende fibra de carbono orientada aleatoriamente. Tipicamente, a camada superficial frontal 4 tem 0,2 - 2 mm de espessura, opcionalmente 0,3 - 2,0 mm de espessura. A camada superficial frontal 4 é conformada para fornecer a superfície de moldagem 6 do laminado para molde 2. A fibra de carbono da camada superficial frontal 4 é tipicamente formada de um feltro de fibra de carbono que tem preferivelmente um peso por superfície de 50 - 200 g/m2, opcionalmente 5 -150 g/m2. Uma ou mais camadas podem ser utilizadas para alcançar tal peso por superfície uma vez que, tipicamente, feltros comercialmente disponíveis têm um peso por superfície de 50 ou 100 g/m2. Camadas de carbono mais espessas aumentam o custo de fabricação, porém permitem mais reparo e jateamento com areia da camada superficial frontal 4 durante utilização do laminado para molde 2.

[0023] Uma camada intermediária 8, composta tipicamente de uma ou mais camadas de tecido de vidro biaxial, tapete de filamento picado, ou outros tipos de tecido de vidro, e tipicamente com um peso por superfície desde 50 -1000 g/m2, é preferivelmente fornecida abaixo da camada superficial frontal 4. A camada intermediária 8 pode ser utilizada para ajudar a impedir marcação ou impressão sobre a superfície de moldagem 6 provocada por encolhimento de resina. A camada intermediária 8, em particular, preferivelmente compreende 1 - 2 camadas de tapete de filamento picado, cada camada tendo uma peso por superfície de 200 - 300 gm2, seguida por 1 -2 camadas de vidro estirado biaxial, cada uma com 400 - 1.000 g/m2 de peso. Tal laminado pode ser, por exemplo, composto de, utilizando termos comuns empregados na técnica e indústria de material compósito, termos como 2x CMS 225 seguido por 1xBX1000.

[0024] Uma camada estrutural principal 10, que atua como um reforço para a camada superficial 4, que compreende fibra de vidro orientada é adjacente à e abaixo da camada superficial frontal 4, ou a camada intermediária 8 quando presente. Preferivelmente, a fibra de vidro da camada estrutural 10 é multiaxial e foi formada em tapetes por um processo de estiramento multiaxial. A camada estrutural 10 é relativamente espessa comparada à camada superficial frontal 4 e à camada intermediária 8. A camada estrutural 10 forma a massa principal da estrutura do molde e é tipicamente composta de tecido de fibra de vidro estirado de 400 - 2.000 g/m2 em peso por superfície. Ainda mais adequado é material fibra de vidro, que é capaz de ser facilmente infundido com resina em um processo de infusão de resina a vácuo, por exemplo, vidro estirado biaxial de 1.000 g/m2, conhecido na indústria como LT1000.

[0025] Opcionalmente, uma camada núcleo sanduíche 12 é adjacente à camada estrutural 8. Além disto, opcionalmente, aqui existe uma camada traseira 14 que compreende fibra de vidro.

[0026] A camada superficial frontal eletricamente condutora 4 e a camada traseira 14 são conectadas de maneira adequada para aterramento elétrico utilizando tiras de malha metálica condutoras 16 em diversos pontos ao longo do laminado para molde 2. Tipicamente malha de alumínio é utilizada para formar as tiras de aterramento 16. Alternativamente, arames de metal condutor podem ser utilizados. As tiras de aterramento 16 se estendem para trás a partir da camada superficial 4 com a qual eles estão em conexão elétrica e com as tiras de aterramento 16 sendo localizadas abaixo da superfície de moldagem frontal 6, de modo a se projetarem a partir da superfície traseira do molde, de modo que as tiras de aterramento 16 podem ser conectadas ao potencial de terra.

[0027] Cada uma das camadas de fibra, a saber a camada superficial 4, a camada intermediária 8, e a camada estrutural 10, compreende uma matriz de resina comum, na qual as fibras são colocadas. Mais preferivelmente, a matriz de resina para todas estas camadas de fibra foram formadas em um único processo de infusão de resina a vácuo, isto é, em um só momento. A resina pode ser baseada em epóxi, baseada em poliéster, ou baseada em viniléster. Mais preferivelmente, a matriz de resina é composta de uma resina epóxi que contém pigmento de negro de fumo que compreende partículas de enchimento de carbono, que torna a resina também suavemente eletricamente condutora.

[0028] É altamente preferível incluir a camada de interface 8 entre a camada de superfície de fibra de carbono 4 e a camada estrutural 10 para reduzir marcas de encolhimento na superfície do molde 6, porém a camada de interface 8 não é essencial.

[0029] Em uma modalidade preferida da presente invenção um molde, tal como um molde para a pá de turbina eólica, pode ser feito como a seguir: a camada superficial frontal 4, opcionalmente a camada intermediária 8, e a camada estrutural 10 são depositadas para formar uma pilha; a camada núcleo sanduíche opcional 12 e a camada traseira 14 são montadas adjacentes à pilha para formar um laminado; quando requerido, arames ou tiras de malha metálica de metal condutor 16 são localizadas em diversos pontos ao longo do molde; e então o laminado completo é infundido a vácuo com uma resina, de modo que a mesma resina infunde todas as camadas de fibra em uma única etapa. É altamente preferível utilizar uma resina de infusão que contém um enchimento de carbono para melhorar a condutividade elétrica da superfície do molde, porém isto não é essencial. Preferivelmente, a resina é uma resina epóxi que contém pigmento de negro de fumo. A resina é então curada, como é bem conhecido daqueles versados na técnica, para formar o laminado final para molde.

[0030] Diversas outras modalidades e modificações da presente invenção serão facilmente evidentes àqueles versados na técnica. Alguém versado na técnica pode considerar diversas modificações dentro do escopo da presente invenção.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Laminado compósito para molde (2) compreendendo uma camada de estrutura principal feita de fibra de vidro orientada e uma camada superficial que compreende fibra de carbono orientada aleatoriamente, caracterizado pelo fato de a fibra de carbono da camada superficial ser formada de um feltro de fibra de carbono e em que a fibra de carbono da camada superficial frontal (4) tem um peso por superfície de 50 -150 g/m2, em que cada uma das camadas que contém fibra do laminado ainda compreende uma matriz de resina comum na qual as fibras são colocadas e a camada superficial adicionalmente inclui uma resina que contém partículas de enchimento de carbono para fornecer condutividade elétrica à superfície do laminado para molde, em que o laminado compósito para molde (2) compreende ainda tiras de metal condutor colocadas em diversos pontos ao longo do laminado para molde (2) e que se estendem através do laminado para molde (2) para conectar eletricamente camadas do laminado para fornecer um aterramento para a camada superficial.

2. Laminado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a camada superficial ter desde 0,2 - 2,0 mm de espessura, opcionalmente 0,3 - 2,0 mm de espessura.

3. Laminado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a camada superficial ser conformada para fornecer a superfície de moldagem frontal do laminado para molde.

4. Laminado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a fibra de vidro formar uma camada estrutural do laminado para molde (2) abaixo da camada superficial, a camada estrutural compreendendo fibra de vidro orientada.

5. Laminado, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a camada estrutural (10) ser multiaxial.

6. Laminado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de a camada estrutural ser composta de tecido ou de fibra de vidro estirado que tem um peso por superfície de 400 - 2.000 g/m2.

7. Laminado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma camada intermediária (8) entre a camada superficial e a camada estrutural (10), a camada intermediária (2) sendo composta de uma ou mais camadas de tecido de vidro biaxial, tapete de filamento picado, outros tipos de tecido de vidro e que tem um peso por superfície de 50 - 1000 g/m2.

8. Laminado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a camada intermediária (8) ser adaptada para impedir marcação ou impressão sobre uma superfície de moldagem da resina superficial provocado por encolhimento da resina.

9. Laminado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de a matriz de resina comum ser produzida por meio de infusão de resina a vácuo.

10 . Laminado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de a resina compreender uma resina epóxi, uma resina poliéster ou uma resina viniléster.

11 . Laminado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de as tiras de metal condutor (16) serem compostas de malha de alumínio.

12 . Molde, caracterizado pelo fato de ser feito do laminado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que a camada superficial forma uma superfície de moldagem frontal (6) do molde.

13 . Molde, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de ser um molde para pá de turbina eólica.