PT1245775E - Perfilado de material sintético - Google Patents

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PT1245775E
PT1245775E PT2003876T PT02003876T PT1245775E PT 1245775 E PT1245775 E PT 1245775E PT 2003876 T PT2003876 T PT 2003876T PT 02003876 T PT02003876 T PT 02003876T PT 1245775 E PT1245775 E PT 1245775E
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Michael Koch
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Ensinger Gmbh
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Description

DESCRIÇÃO "PERFILADO DE MATERIAL SINTÉTICO" A presente invenção refere-se a um perfilado composto de metal e material sintético, com uma aba isolante sob a forma de um perfilado de material sintético, o qual, eventualmente, está realizado com uma ou várias câmaras ocas, que se prolongam paralelamente à direcção longitudinal do perfilado.
Os perfilados de material sintético são conhecidos de múltiplas maneiras e são utilizados, por exemplo, como elementos de construção (por exemplo, perfilados de armação) para o fabrico de janelas, paredes com janelas, portas, elementos de fachadas, etc., em especial também como elementos para o fabrico de perfilados de armação.
Com estas finalidades de utilização, os perfilados de material sintético são realizados construtivamente de modo a poderem absorver ou transmitir tensões de compressão e tracção, bem como momentos de flexão, em caso de flexão permanente limitada. 0 documento EP 0063234 AI mostra um tal perfilado de material sintético.
Para obter uma rigidez suficiente, os perfilados utilizados como perfilados de armação são depois reforçados ainda através de perfilados metálicos a intercalar.
Para além disso, no caso de perfilados de armação, dentro de certos limites, poder-se-ia também ter em consideração os requisitos mecânicos, por a secção transversal do perfilado ter sido aumentada, o que, em construções que suportam vidros, no entanto, é desvantajoso, uma vez que aumenta a parte da armação e a parte do vidro é reduzida.
Através da escolha do material a utilizar, no entanto, foi já determinada a carga máxima para o componente e, por conseguinte, a dimensão máxima de construção, por exemplo de uma janela.
Se tivessem então de ser suportadas cargas mais elevadas a transferir, era necessário, em especial com a utilização de perfilados de material sintético e termoplásticos reforçados por fibras curtas, intercalar perfilados metálicos ou produtos de pultrusão, para o reforço na zona interior da(s) câmara (s) ocas(s).
No conjunto, isto conduz a métodos de fabrico nitidamente mais complexos e mais dispendiosos e dificulta a simples reciclagem dos perfilados, cada vez mais exigida, após a vida útil do respectivo componente. É também problemático, na mecanização de tais perfilados, que os reforços na realização de zonas angulares não possam ser soldados como o próprio perfilado, mas que tenham de permanecer sem ligação ou então tenham de ser fabricados com uma tecnologia separada, com utilização de dispendiosos elementos de ligação de zonas angulares.
Os perfilados de material sintético enquanto abas isolantes, em virtude de resistência mecânica deficiente, estavam até agora limitados na sua função a assegurar uma distância definida de perfilados metálicos. Não podiam, por isso, ser tidos em consideração como elemento individual de construção em cálculos estáticos. Uma aba isolante deste género é conhecida, por exemplo, a partir do documento DE 4409315 AI. O objectivo da presente invenção é propor um perfilado composto de metal e material sintético, o qual se baseia num perfilado de material sintético, que pode ser produzido com um processo de fabrico simples, o qual é simples de manusear, mesmo no caso de mecanização posterior e pode ser tido em consideração como elemento individual de construção em cálculos estáticos.
Este objectivo é solucionado por um perfilado composto de metal e material sintético de acordo com a reivindicação 1. O volume parcial ou os volumes parciais são escolhidos e colocados de tal modo que (a) resulte uma máxima rigidez à flexão do perfilado de material sintético e (b) seja causado um prejuízo mínimo da resistência térmica. São preferidas as meadas contínuas de fibras inseridas por extrusão em duas paredes exteriores paralelas do perfilado.
Em caso de necessidade, pode ser inserida por extrusão uma meada contínua de fibras, mesmo numa parede transversal do perfilado que suporta carga.
Quando no contexto da presente invenção se menciona a inserção por extrusão de uma meada de fibras, então isto deve ser sempre entendido no sentido de que, pelo menos, uma meada de fibras, mas em caso de necessidade mesmo duas ou mais meadas de fibras podem ser inseridas por extrusão na mesma parede.
As meadas de fibras utilizadas de acordo com a invenção sob a forma de tiras de fibras são obtidas através da junção de um feixe de fibras de reforço, as quais são mantidas unidas por uma matriz de um primeiro material sintético.
Isto permite obter, através de impregnação do feixe de fibras de reforço, inicialmente soltas, com o primeiro material sintético ou então, na medida em que se misturam as fibras de reforço com fibras de material sintético e que se unem estas últimas por fusão, com a travessia da totalidade do feixe de fibras através de uma estação de aquecimento, de modo que as fibras de material sintético formam uma matriz que mantém unidas as fibras de reforço.
As fibras para as meadas de fibras não são necessariamente fibras continuas, mas podem também ser apresentadas e trabalhadas sob a forma de fios de desperdício, esteiras, fios entrançados ou semelhantes.
As meadas de fibras no fabrico do perfilado de material sintético podem ser trabalhadas consoante o tipo e extensão das cargas mecânicas expectáveis do componente, em uma ou várias paredes do perfilado que suporta carga, sem que tivesse de ser alterada a geometria do próprio componente, em caso de solicitações mais elevadas.
Para além disso, através da correspondente escolha dos materiais de fibras da meada de fibras existe adicionalmente a possibilidade de alterar a resistência mecânica do componente fabricado a partir dos perfilados, sem alteração da geometria no componente.
Uma outra adaptação dos valores de resistência do perfilado de material sintético aos respectivos requisitos pode ser obtida adicionalmente através da alteração do número das meadas de fibras colocadas numa ou em várias paredes que suportam carga.
Finalmente, pode também ainda ser variado o número das fibras por meada de fibras, para satisfazer requisitos de resistência alterados.
Com isso é possível, com o perfilado de material sintético reforçado com fibras utilizado de acordo com a invenção, ajustar com precisão o produto no sentido da respectiva finalidade de utilização, a partir do módulo de elasticidade e momento de inércia, sem que sejam necessárias alterações na geometria do perfilado de material sintético ou até das suas dimensões.
Frequentemente, os perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção apresentam-se como perfilados ocos de material sintético, sendo a parede que suporta carga uma parede exterior das câmaras ocas ou de uma das câmaras ocas de um tal perfilado.
Em virtude das resistências mecânicas que podem ser obtidas dos perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção, estes adequam-se, em especial, à realização de construções que suportam cargas sobre os quais têm de ser apenas ainda montados, por exemplo, painéis de cobertura metálicos no lado interior e o lado exterior.
Para além disso, os perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção actuam como abas isolantes para construções de perfilados metálicos, em especial para construções de armações. Neste caso, os perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção, em relação às abas isolantes convencionais têm a vantagem de os perfilados utilizados de acordo com a invenção, em virtude da sua resistência mecânica mais elevada serem tidos em consideração como elemento de construção em cálculos estáticos com o seu momento de inércia, de modo que os perfilados metálicos podem ser dimensionados mais pequenos.
Isto conduz não só a uma economia de custos em materiais, mas também a um peso mais reduzido da totalidade da construção.
No caso de construções de armações com painel de vidro isolante (janelas, portas, etc.) os perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção podem conter integralmente o suporte espaçador para os painéis de vidro, de modo que, eventualmente, para o acabamento do componente apenas há que montar ainda painéis de cobertura sobre os perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção.
Para além disso, o interior do perfilado oco, no qual foram encaixados os perfilados metálicos do estado da técnica, pode ser ainda subdividido numa pluralidade de câmaras ocas, através da previsão de várias abas longitudinais, o que, por um lado, resulta num ganho de resistência adicional e, além disso, em vantagens adicionais consideráveis nos valores de isolamento térmico. 0 perfilado de material sintético utilizado de acordo com a invenção pode ser suficiente sem o habitual reforço metálico ou mesmo fibras individuais incorporadas no material sintético e, em virtude da concentração do reforço de fibras em meadas de fibras, por exemplo em paredes situadas exteriormente, tem já valores de isolamento térmico consideravelmente melhores, em especial também, porque foram suprimidos perfilados metálicos encaixados para a melhoria das caracteristicas mecânicas.
As meadas de fibras são utilizadas, por exemplo, sob a forma de tiras e podem assim, com uma dimensão minima na direcção do transporte de calor, através do perfilado no caso de utilização, ser dotadas de valores mínimos de condutividade térmica, sem que, através das caracteristicas mecânicas que são necessárias para a finalidades de utilização, tenham de ser afectadas. As meadas de fibras, neste caso, estão providas, de um modo preferido, de elementos pré-fabricados, com ou sem um material sintético compatível ou não compatível e, eventualmente, tratadas com uma substância ligante. A falta do reforço metálico torna-se perceptível, para além disso, com um peso mais reduzido, bem como a possibilidade de poder realizar larguras frontais mais estreitas no perfilado.
Para a realização dos perfilados de material sintético é utilizado um segundo material sintético, o qual é compatível com o primeiro material sintético das meadas de fibras. No caso mais simples, o primeiro e o segundo materiais sintéticos podem ser do mesmo tipo ou até idênticos.
Além disso, consegue-se aqui uma reciclagem puramente selectiva.
Os perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção, de um modo preferido, podem estar reforçados em duas paredes exteriores do perfilado, paralelas no essencial, com uma meada continua de fibras.
As fibras de reforço podem ser escolhidas a partir de fibras de vidro, fibras de carbono, fibras metálicas e fibras de síntese, em especial fibras de aramida.
Os perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção são adequados, em especial, para o fabrico de construções de armações, janelas, portas e fachadas, incluindo fachadas tridimensionais e construções de telhados de vidro, sendo que os perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção podem ser utilizados não só como abas isolantes para perfilados compostos de metal e material sintético, mas também como perfilados de armação para os elementos de vidro e, para além disso, também como elementos de construção que suportam carga, como já referido mais acima.
Através da correspondente escolha do material sintético podem também ser abrangidos aqueles campos de aplicação, nos quais surgem temperaturas consideravelmente mais elevadas do que era o caso nos perfilados de material sintético utilizados até agora, em especial podem ser abrangidas gamas de temperatura nitidamente acima de 80 2C.
Isto corresponde, por exemplo, a construções de telhados que estão expostos a uma radiação solar reforçada. 0 reforço por meio das meadas de fibras proporciona, além disso, uma redução do coeficiente de dilatação, o que melhora em especial a utilização dos perfilados de material sintético de acordo com a invenção em maiores paredes com janelas, fachadas de grandes superfícies ou construções tridimensionais.
Ao mesmo tempo, com os perfilados de material sintético de acordo com a invenção é possível também melhorar a obstrução ao arrombamento em janelas de materiais metálicos (alumínio e aço). 0 mesmo se aplica para a obstrução à perfuração por impacto, uma vez que os materiais polímeros de acordo com a invenção representam bons absorventes de energia.
Esta última característica nos perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção é especialmente marcante, de modo que a estes perfilados se abrem outros campos de aplicação, nos quais interessa especialmente a característica de absorção de energia. A título de exemplo, refiram-se aqui componentes absorventes de energia em veículos automóveis, em especial elementos de construção nas zonas de colisão/zonas de deformação dos veículos. 0 processo para o fabrico dos perfilados de material sintético utilizados de acordo com a invenção inclui, numa primeira fase, a impregnação das meadas de reforço escolhidas de fibras com um primeiro material sintético e depois a co-extrusão destas meadas de reforço de fibras, preparadas previamente, com um segundo material sintético, compatível com o primeiro material sintético, para obter os perfilados de material sintético.
Como referido anteriormente, as meadas de fibras de material sintético estão colocadas, de um modo preferido, numa ou em várias paredes exteriores do perfilado, uma vez que ali podem contribuir da melhor maneira para o aumento das resistências mecânicas do perfilado. Em caso de necessidade, as meadas de fibras podem também ser inseridas por extrusão em paredes transversais do perfilado.
De acordo com a invenção, o produto do módulo de elasticidade e momento de inércia para o respectivo perfilado é ajustado para um valor definido previamente através da disposição da ou das meadas de fibras no perfilado, através do número das meadas de fibras e/ou através da escolha dos materiais das fibras da meada de fibras, com geometria do perfilado definida previamente.
Esta e outras vantagens da presente invenção são ainda explicadas em seguida em pormenor, com base nos desenhos.
Mostram em particular:
Figura 1: uma representação esquemática de uma instalação de produção para perfilados ocos de material sintético para perfilados compostos de metal e material sintético de acordo com a invenção;
Figura 2: um perfilado oco de material sintético de acordo com a invenção utilizado na ligação com uma construção de perfilado metálico;
Figura 3: um outro perfilado oco de material sintético de acordo com a invenção utilizado na ligação com uma construção de perfilado metálico; e
Figuras 4 a 6: um perfilado oco de material sintético alternativo de acordo com a invenção, que pode ser utilizado na ligação com uma construção de perfilado metálico de acordo com a figura 3. A figura 1 mostra esquematicamente um dispositivo 200, com o qual podem ser fabricados num processo continuo perfilados ocos, que podem ser utilizados de acordo com a invenção, sendo que pode ser trabalhado continuamente. As fases distintas do fabrico das tiras de fibras impregnadas estão integradas no dispositivo, de modo que as tiras de fibras entram directamente do fabrico para a extrusão dos perfilados e ali podem ser aproveitadas, sem armazenagem intermédia. O dispositivo 200 contém uma reserva de bobinas 202 de fibras, as quais são reunidas numa estação 204 de impregnação para formar duas tiras de fibras e ali, respectivamente, são impregnadas separadamente com um primeiro material sintético. A partir da estação 204 de impregnação, as duas tiras de fibras entram em canais 206 e 207 numa ferramenta 208 de forma, a qual funciona, por exemplo, de acordo com o processo e o dispositivo, como está descrito no documento DE 3801574. A ferramenta 208 de forma é adicionalmente alimentada lateralmente com material sintético em fusão, de um segundo material sintético compatível com o primeiro material, proveniente de um extrusor 210, de modo que então as tiras de fibras incorporadas no segundo material sintético deixam a ferramenta 208 de forma integradas no perfilado 212 de material sintético de acordo com a invenção (representado apenas esquematicamente).
Ainda que aqui o dispositivo esteja descrito apenas de maneira a integrar duas tiras de fibras no perfilado 212 oco de material sintético que pode ser utilizado de acordo com a invenção, é no entanto, facilmente concebível que possam ser ligadas a montante da ferramenta 208 de forma algumas estações 204 de impregnação mais complexas ou outras e, assim, podem ser trabalhadas na periferia as tiras de fibras que forem necessárias no perfilado oco de material sintético que pode ser utilizado de acordo com a invenção.
Correspondendo ao número das fibras que devem ser utilizadas na tira de fibras individual, assim o número das bobinas 202 de reserva é aumentado ou reduzido, de modo que mesmo em relação à adaptação do produto do módulo de elasticidade e momento de inércia, podem ser adaptadas às características exigidas do perfilado oco de material sintético.
Finalmente, na figura 1 é também evidente que a restante adaptação do perfilado oco de material sintético nas suas características aos requisitos colocados em utilização pode ser realizada de modo muito simples, por se poder substituir as bobinas 202 de reserva por bobinas de reserva com outras fibras, que apresentam outras características mecânicas. A figura 2 mostra uma construção composta de acordo com a invenção, designada no conjunto pelo número de referência 230, constituída por uma aba 232 isolante, um perfilado 234 metálico oco e um perfilado 236 metálico plano. A aba 232 isolante apresenta em todas as quatro zonas 238 de canto nervuras 239, configuradas em forma de cauda-de-andorinha na secção transversal, as quais encaixam em guias 240, 241 complementares em forma de cauda-de-andorinha dos perfilados 234, 236 ocos ou planos. A união obtida neste caso, no conjunto, ou seja, também com a aba isolante, pode absorver forças, de modo que na concepção dos componentes 234 e 236 metálicos podem ser descontadas as forças absorvidas pela aba isolante. A união é realizada resistente a esforços transversos. Isto significa um acréscimo em resistência mecânica e a opção de minimizar as dimensões dos componentes metálicos para a finalidade de utilização prevista. A figura 3 mostra esquematicamente uma construção 250 composta de perfilado de acordo com a invenção, configurada idêntica em relação à construção da figura 2, com um perfilado 234 metálico oco e um perfilado 236 plano, os quais estão os dois ligados um ao outro através de duas abas 252, 253 isolantes e mantidos à distância. Estas abas isolantes podem ser substituídas por diversas formas de realização de perfilados de material sintético a utilizar de acordo com a invenção, por exemplo, por aquelas representadas nas figuras 4 a 6. A figura 4 mostra uma aba 254 isolante, que pode surgir no lugar das abas 252, 253 isolantes e que contém em paredes 256, 257 exteriores reforços 258, 259 de meadas de fibras inseridas por extrusão. Além disso, o espaço interior do perfilado 254 oco está subdividido com abas 260, para reduzir o transporte de calor por convecção. Ao mesmo tempo, as abas contribuem para um reforço do perfilado 254 oco e aumentam o seu momento de inércia. Em alternativa, as abas 252, 253 na figura 3 podem ser substituídas por perfilados 270 planos de acordo com a invenção, como são mostrados na figura 5. Este perfilado 270 apresenta uma parede 272 que suporta carga, sob a forma de uma aba, que se prolonga entre as réguas 274, 275 de rodapé em cauda-de-andorinha do perfilado 270. Os reforços de fibras sob a forma das meadas 276, 277 de fibras de acordo com a invenção são inseridos por extrusão na parede 272 que suporta carga. Neste caso as meadas de fibras, como no caso da meada 27 6 de fibras, podem prolongar-se para dentro, até à zona da régua 274 de rodapé ou então estar colocadas exclusivamente na zona 272 de parede, como no caso da meada 277 de fibras. A escolha da disposição depende do tipo da solicitação da aba 270 isolante e da função que esta tem de satisfazer na união do conjunto com os perfilados 234 e 236 metálicos.
Finalmente, é explicada como outra variante a construção com uma aba isolante como está evidente na figura 6. Aqui uma aba 280 isolante é formada por dois elementos 282, 283 de construção, os quais representam perfilados de material sintético que podem ser utilizados de acordo com a invenção. Estes são idênticos na estrutura e colocados com simetria de rotação e completam-se um ao outro, para formar uma aba 280 isolante, que se assemelha na sua estrutura à aba 230 isolante da figura 2. O elemento 282 ou 283 de construção individual é constituído por uma parede 284, a qual suporta em cima e em baixo réguas em cauda-de-andorinha, com as quais pode ser estabelecida uma união em ligação não-positiva e/ou positiva ou deslizante com perfilados 234 e 236 metálicos. Adjacente a uma das réguas 286 em cauda-de-andorinha prolonga-se da parede 284, em ângulo recto, uma parede 288 que suporta carga. Esta parede 288 contém um reforço 290 de meada de fibras inserido por extrusão, o qual confere à parede 288 o momento de inércia necessário.
Lisboa, 5 de Março de 2015

Claims (9)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Perfilado composto de metal e material sintético, com uma aba isolante de perfilado, sob a forma de um perfilado de material sintético, sendo que o perfilado de material sintético apresenta uma parede que suporta carga, bem como, eventualmente, uma ou várias câmaras ocas, que se prolongam paralelamente à direcção longitudinal do perfilado, sendo que a parede que suporta carga está reforçada com uma meada continua de fibras, para a absorção de tensões por flexão e esforços transversos num volume parcial, sendo a meada de fibras uma tira de fibras, na qual as fibras individuais se apresentam com uma direcção preferencial na direcção longitudinal da tira de fibras, sendo a união entre a aba isolante de perfilado e os componentes metálicos do perfilado composto de metal e material sintético realizada resistente a esforços transversos e sendo o perfilado de material sintético reforçado por uma meada de fibras inserido como elemento de construção que suporta carga.
  2. 2. Perfilado composto de metal e material sintético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por duas paredes exteriores do perfilado de material sintético, paralelas no essencial, estarem reforçadas, respectivamente, com uma meada continua de fibras.
  3. 3. Perfilado composto de metal e material sintético de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por uma parede transversal do perfilado de material sintético que suporta carga estar reforçada com uma meada continua de fibras.
  4. 4. Perfilado composto de metal e material sintético de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por as fibras de reforço serem escolhidas a partir de fibras de vidro, fibras de carbono, fibras metálicas e fibras de síntese, em especial fibras de aramida.
  5. 5. Perfilado composto de metal e material sintético de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma ou várias das câmaras ocas do perfilado de material sintético serem revestidas de espuma.
  6. 6. Perfilado composto de metal e material sintético de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o material do revestimento de espuma conter substâncias de reforço.
  7. 7. Perfilado composto de metal e material sintético de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o perfilado de material sintético compreender integralmente como elemento funcional um suporte espaçador para painéis de vidro.
  8. 8. Construção em armação para compartimentação, com enchimentos transparentes ou não transparentes, em especial sob a forma de um elemento de fachada, de uma janela de vidro isolante ou de uma porta de vidro isolante, fabricada com utilização de um perfilado composto de metal e material sintético com as caracteristicas de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
  9. 9. Construção de telhado de vidro, fabricada com utilização de um perfilado composto de metal e material sintético com as características de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7. Lisboa, 5 de Março de 2015
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