PT1542845E

PT1542845E - Material de núcleo

Info

Publication number: PT1542845E
Application number: PT03748797T
Authority: PT
Inventors: Pieter Anjema; Peter Hubertus Lamers
Original assignee: Lantor Bv
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2007-02-28
Also published as: PL375620A1; AU2003267864A1; EP1542845B1; NO20051537L; PL208352B1; NO20051537D0; WO2004028776A1; CN1684808A; DE60310425T2; AU2003267864B2; KR101232004B1; DE60310425D1; CA2500261C; US20060099401A1; CA2500261A1; EP1542845A1; EP1403024A1; JP2006500253A; CN100408300C; KR20050084583A

Description

ΡΕ1542845 1 DESCRIÇÃO "MATERIAL DE NÚCLEO" A invenção refere-se a um material de núcleo para uso na produção de matérias plásticas reforçadas com fibras, mais em particular adequadas para aplicação em sistemas de molde fechado, em aplicações por vaporização e/ou à mão.

Os plásticos reforçados com teias fibrosas são frequentemente usados para fabricar artigos conformados tais como peças de automóvel ou industriais, por exemplo, tanques, banheiras, sinais rodoviários, painéis de revestimento, barcos, caravanas, etc.

As teias fibrosas são adequadas como reforço para todas as espécies de matérias plásticas sintéticas curadas, tais como resina de poliéster ou resina epoxi. Geralmente, a incorporação de uma teia fibrosa num material de resina resulta em maior potência, rigidez, resistência à deterioração, robustez contra fracturas, resistência ambiental, maior estabilidade perante variações de temperatura, menor peso e menor custo de fabrico do referido material de resina. 0 uso de materiais de núcleo em plásticos refor 2 ΡΕ1542845 çados com fibra já é conhecido há décadas. O seu objectivo é, por um lado, diminuir a quantidade de resina necessária, resultando numa economia de custos e de peso e, por outro, melhorar algumas propriedades mecânicas do material, mais em particular a sua rigidez ao dobrar. 0 pedido US-A-3 676 288 divulga microesferas não expansíveis que são aplicadas sobre numa teia fibrosa, ou incorporadas na mesma por meio de um ligante, por exemplo, um látex de poliacrilonitrilo. Como o ligante é seco e ligado por cruzamento, as esferas são ligadas à teia fibrosa e expandidas. 0 pedido EP-A-0 190 788 visa o uso de uma teia fibrosa, incorporando microesferas, para o fabrico de objectos reforçados com uma teia fibrosa desse tipo. De acordo com o referido pedido de patente, as microesferas estão principalmente contidas na teia e dispostas num padrão no qual as áreas da teia, que contêm microesferas, estão separadas umas das outras por áreas que, virtualmente, não contêm quaisquer microesferas.

Na produção de matérias plásticas reforçadas por fibra estão disponíveis dois métodos proeminentes, sendo um baseado na impregnação manual dos materiais de fibra (aplicação manual ou vaporização) e sendo outro baseado no uso de moldes fechados. Neste último sistema - que habitualmente é automatizado - o material de reforço em fibra é colocado num molde que é fechado e, subsequen- 3 ΡΕ1542845 temente, preenchido com resina. Uma importante vantagem destes sistemas de molde fechado reside, inter alia, na reprodutibilidade das propriedades do produto (melhores tolerâncias), em considerações ambientais, em melhores propriedades de superfície e em melhores propriedades mecânicas. Também é possível aplicar fracções de volume de fibra mais elevadas. 0 uso dos materiais de núcleo atrás descritos em sistemas de molde fechado tem, desde há muito tempo, dado azo a dificuldades em reconciliar as várias exigências que um material de núcleo deve cumprir quando aqui é usado. Estas propriedades são, entre outras: boa resistência à compressão, rápido fluxo de resina através do material de núcleo, em todas as direcções, baixa absorção de resina, menor retracção (isto é, compensando a retracção da resina), e boa capacidade de moldagem (isto é, reduzida rigidez ao dobrar).

Em particular e durante muito tempo foi muito difícil conciliar as primeiras duas exigências. E evidente 4 ΡΕ1542845 que a estrutura aberta que é necessária para se obter um bom fluxo de resina no plano do material de núcleo, tenderá a ser conseguida à custa da resistência à compressão. Além disso, uma reduzida absorção de resina, que pode ser obtida por meio de um grande volume de espuma na teia, será incompatível com o bom fluxo de resina. Também, as características de moldagem não são facilmente compatíveis com a resistência à compressão e com a reduzida absorção de resina. Para fazer face a estas exigências foi desenvolvido um material de núcleo como está divulgado no pedido EP 1 010 793 e no preâmbulo da reivindicação 1. Num modelo de realização preferido desta publicação, o material de núcleo contém microesferas distribuídas sobre o material de núcleo num padrão regular.

Contudo, descobriu-se que a qualidade da superfície destes materiais da técnica anterior, tais como o material divulgado no pedido EP 1 010 793, nem sempre é satisfatória, em particular não relativamente à apreciação visual da superfície (em particular no que respeita à ocorrência de um efeito de repetição de padrão) ou acabamento superficial. Essa apreciação visual ou acabamento superficial pode, por exemplo, ser importante em artigos conformados tais como painéis para carros, camionetas, etc. Os métodos para avaliar a apreciação visual incluem os testes de painel.

Também é possível avaliar uma indicação quantitativa do acabamento superficial por medição da difracção 5 ΡΕ1542845 da superfície. 0 valor de casca de laranja da superfície é, por exemplo, um parâmetro adequado para este fim. Instrumentos para medir o valor de casca de laranja são conhecidos na técnica e estão à venda no comércio, por exemplo, instrumentos usando a técnica D-Sight, desenvolvido pela Diffracto Ltd (Canadá). Esta técnica está debatida por Reynolds et al. em "Theory and applicatlons of a surface inspection technique using double-pass retroreflection", Optical Engineering, Vol. 32, No. 9, pp. 2122-2129, 1993 e por J.H. Heida e A.J.A. Bruinsma em "D-

Sight Technique for Rapid Impact Damage Detection on Composite Aircraft Structures", apresentado na 7a Conferência Europeia sobre Testes Não Destrutivos em Copenhaga, 26-29 de Maio de 1998; disponível na NDT.net -Junho de 1999, Vol. 4, No. 6, US-A 4.863.268, US-A 5.075.661.

Em conformidade, é um objecto da presente invenção fornecer um material de núcleo que possa ser usado como alternativa a materiais de núcleo conhecidos, em particular no fabrico de objectos conformados onde a apreciação visual da superfície seja relevante. Mais em particular, um dos objectos é fornecer um material de núcleo desse tipo em que o material seja adequado para uso em sistemas de molde fechado, aplicações por vaporização e/ou aplicações à mão.

Num aspecto particular, um objecto da invenção é fornecer um material de núcleo que possa ser usado no 6 ΡΕ1542845 fabrico de um artigo conformado - tipicamente envolvendo a impregnação do material de núcleo com uma resina - tendo uma casca de laranja melhorada.

Mais em particular, é um objecto fornecer um material de núcleo que seja adequado para uso no fabrico de um artigo conformado para se obter um artigo conformado tendo um valor de casca de laranja, como aqui definido, inferior a 30.

Descobriu-se que um ou mais destes objectos pode ser realizado por um material de núcleo - que em geral é moldável e, preferivelmente, tem uma elevada resistência à compressão - cujo material de núcleo contém membros de material relativamente denso e canais, sendo aberto. Nomeadamente, de acordo com a invenção, os membros e canais têm dimensão específica, tendo nomeadamente membros relativamente pequenos e canais relativamente pequenos.

Em conformidade, a presente invenção refere-se a um material de núcleo, em particular um material de núcleo adequado para uso em sistemas de molde fechado, aplicações por vaporização e/ou aplicações manuais, sendo o referido material de núcleo em geral moldável - e tendo preferivelmente uma resistência à compressão superior a 30% à pressão de 1 bar - onde o material de núcleo é baseado em pelo menos uma teia fibrosa contendo uma estrutura em espuma dentro da teia, sendo a referida estrutura em espuma formada por uma pluralidade de membros, cujos membros são 7 ΡΕ1542845 separados uns dos outros por canais que são permeáveis a resina, onde os membros têm um diâmetro médio - tal como definido pelo diâmetro do circulo envolvente, no plano do material - inferior a 1,5 mm, preferivelmente de 0,2-1 mm, e onde os canais têm um diâmetro médio inferior a 0,75 mm, preferivelmente de 0,3-0,5 mm.

Descobriu-se que um material de núcleo desse tipo é muito adequado para melhorar a qualidade superficial e/ou melhorar a apreciação visual, preferivelmente no que respeita a reduzir o efeito de repetição de padrão, em laminados. Mais particularmente, descobriu-se que um material de núcleo desse tipo é muito adequado para fornecer um artigo conformado tendo um valor de casca de laranja inferior a 30.

Por razões práticas, o diâmetro médio dos membros será, tipicamente, de pelo menos 0,5 mm.

Os membros e canais podem ser distribuídos de maneira mais ou menos regular, por exemplo, com uma repetição de padrão inferior a 1 cm, mais particularmente inferior a 0,5 cm, ou de maneira irregular como é definido a seguir.

Para os outros parâmetros, em particular a permeabilidade, a natureza dos materiais de que é feito o material de núcleo, a forma dos membros, o volume livre da teia, aplicam-se as condições descritas a seguir. ΡΕ1542845

Preferivelmente, no material de núcleo os membros são irregularmente distribuídos dentro ou por cima da teia.

Descobriu-se que o material de núcleo da invenção é muito adequado para melhorar a qualidade superficial e/ou melhorar a apreciaçao visual, preferivelmente no que respeita a reduzir o efeito de repetição de padrão em laminados • Mais particularmente, descobriu-se que um material de núcleo desse tipo é muito adequado para produzir um artigo moldado tendo um valor de casca de laranja inferior a 30.

Para os outros parâmetros, em particular a permeabilidade, a natureza dos materiais de que é feito o material de núcleo, a forma dos membros, o volume livre da teia, aplicam-se as condições a seguir descritas.

Descobriu-se que um material de núcleo de acordo com a invenção mantém muito boas capacidades de moldagem, resistência à compressão e uma permeabilidade adequada, mesmo no caso de uma distribuição irregular dos membros, enquanto a qualidade da superfície, em particular no que respeita a apreciação visual, é melhorada em comparação com materiais conhecidos, por exemplo, um material de núcleo provido de um padrão regular de hexágonos, tal como Soric®, onde o efeito de repetição de padrão, nas áreas entre os membros (ou seja, hexágonos), pode ser claramente visível depois da impregnação com a resina e secagem. Descobriu-se 9 ΡΕ1542845 que essa repetição de padrão não acontece, ou pelo menos tem menor incidência, com um material de núcleo de acordo com a presente invenção.

Além disso, descobriu-se que um material de núcleo de acordo com a presente invenção é mais moldável e/ou permeável em comparação com os materiais de núcleo disponíveis no comércio.

As Figuras 1 e 2 mostram exemplos de como os membros (as zonas claras) podem ser distribuídos sobre o material de núcleo. As zonas escuras representam os canais. Estes canais produzem na sua totalidade a permeabilidade num material de núcleo representado pelas Figuras 1 ou 2. A Figura 3 mostra um exemplo esquemático de um material de núcleo contendo uma pluralidade de membros de formas diferentes. A Figura 4a mostra uma fotografia de um material de núcleo disponível no comércio (Soric®, com hexágonos de 6 mm) usado no exemplo comparativo. A Figura 4b mostra uma fotografia de um material de núcleo de acordo com a invenção usado no Exemplo 1. A Figura 4c mostra outro material de núcleo de acordo com a invenção. 10 ΡΕ1542845 A Figura 5 mostra duas fotografias comparando um compósito compreendendo um material de núcleo de acordo com a invenção e um compósito compreendendo um material de núcleo Soric® (cada uma das fotografias mostra os mesmos dois compósitos mas as fotografias foram tiradas de um ângulo diferente). O material de acordo com a invenção tem, claramente, uma aparência visual mais uniforme. Isto é mais acentuado pela barra de luz na secção central da placa, que é a reflexão da luz de uma lâmpada fluorescente comum. A forma distorcida da reflexão no material da técnica anterior comparado com o material de acordo com a invenção é uma ilustração marcante da melhoria visual devida ao uso do novo material de núcleo. A Figura 6 é um compósito de acordo com a invenção, onde um material de núcleo foi usado com uma permeabilidade de cerca de 1,5 x 1CT9 m2. Não é visível nenhum efeito de repetição de padrão, fazendo com que este compósito seja visualmente muito apreciado. A Figura 7 mostra o padrão de difracção obtido por um sistema D-Sight de um compósito baseado num material de núcleo Soric® formado por hexágonos de 6 mm. O rectângulo inserido na secção média inferior da figura mostra uma representação a resolução mais elevada. A Figura 8 mostra o padrão de difracção obtido por um sistema D-SIGHT de um compósito baseado num material de núcleo Soric® formado por hexágonos de 3,5 mm. 11 ΡΕ1542845 A Figura 9 mostra o padrão de difracção obtido por um sistema D-SIGHT de um compósito baseado num material de núcleo de acordo com a invenção (o material de núcleo tendo um padrão como apresentado na Figura 1, escala 1:1).

Uma distribuição irregular tal como aqui é usada pode ser definida pela repetição do seu padrão. A repetição de padrão pode ser representada pelo comprimento (quando determinado numa direcção) ou área formando um padrão que é repetido numa porção diferente do material. Conseguiram-se bons resultados com uma distribuição irregular, caracterizados pelo facto de, em pelo menos numa direcção da direcção x e da direcção y e, preferivelmente, tanto na direcção x como na direcção y, a repetição de padrão dos membros é de pelo menos 0,5 cm, preferivelmente pelo menos 1 cm. O limite superior não é crítico. Por razões práticas, o limite superior pode ser determinado com base na técnica pela qual é feito o material de núcleo. Por exemplo, a impressão a tela é uma técnica muito adequada para fabricar um material de núcleo. O limite superior da repetição de padrão será então em geral determinado pela circunferência e/ou largura da tela. Por exemplo, são comummente usadas telas com uma circunferência de até cerca de 92,5 cm. Na prática, o limite superior será geralmente de cerca de 140 cm.

Também é possível determinar a repetição de padrão com base no número de membros que formam um padrão 12 ΡΕ1542845 de repetição. Conseguiram-se bons resultados com uma distribuição irregular onde, em pelo menos numa direcção da direcção x e da direcção y, não ocorre repetição em qualquer padrão formado por pelo menos 10 membros adjacentes e, preferivelmente, em qualquer padrão formado por pelo menos 25 membros adjacentes. Mais preferivelmente, não é visível qualquer repetição em qualquer padrão de membros numa área que, pelo menos, seja formada por 100 membros adjacentes.

Preferivelmente, a distribuição irregular é principalmente uma distribuição aleatória, isto é, uma distribuição onde não ocorre repetição de padrão dos membros dentro do plano do material de núcleo. Descobriu-se que um material de núcleo com uma distribuição aleatória é muito adequado para fabricar um artigo conformado com uma qualidade superficial muito elevada, em particular no que respeita a apreciação visual. 039 O valor de casca de laranja, ou índice D-Sight como aqui é definido, é mensurável pela técnica D-Sight (por exemplo, num sistema D-SIGHT, fornecido pela Diffracto Ltd., Canadá), ver também acima. Condições adequadas estão especificadas nos Exemplos, onde o material de núcleo provido de uma lã de vidro fibrosa (tal como uma manta de fios cortada, CSM 450 g/m2 fornecida pela Owens-corning) em ambos os lados e um acabamento superficial Gelcoat™ (fornecido pela De IJssel, Holanda). Por razões comparativas faz-se notar que um material totalmente de 13 ΡΕ1542845 vidro consistindo em três camadas da lã de vidro fibrosa dá origem a um valor de casca de laranja de cerca de 25, nesta metodologia, e o uso de um material de núcleo convencional (Soric®) um valor de cerca de 55.

Dependendo do uso pretendido, em particular no que respeita à necessidade de uma resina ser capaz de penetrar no material de núcleo num determinado espaço de tempo, a permeabilidade de um material de núcleo à resina de acordo com a invenção pode ser escolhida numa vasta gama. Particularmente, obtiveram-se bons resultados com um material de núcleo tendo uma permeabilidade, no plano do material para resina, de pelo menos 1 x 10 m . Num material desse tipo descobriu-se que as propriedades de fluxo da resina são muito satisfatórias. Para propriedades de fluxo ainda melhores, a permeabilidade é, preferivelmente, de pelo menos 1,5 x IO”9 m2, mais preferivelmente pelo menos mais de 5 x 10”9 m2. A permeabilidade é grandemente proporcionada pelos canais, formados pelas áreas que não contêm membros. A permeabilidade (k) é aqui definida de acordo com a lei de k.A Ap

Darcy para um fluxo constante como sendo q =-.—, em que η Αχ q é o fluxo de resina em m3/s, A é a superfície total do corte através do qual a resina flúi em m2, η é a viscosidade da resina em Ns/m2, Δρ é a diferença de pressão em N/m2 e Δχ é a distância sobre a qual existe a diferença de pressão e a resina flúi em m. A permeabilidade é 14 ΡΕ1542845 definida no plano do material que não é perpendicular ao material mas sim paralelo às suas superfícies superior e inferior. A capacidade de moldagem é aqui definida como sendo a capacidade de o material de núcleo se conformar com uma superfície contornada, em particular um molde. Em particular, um material de núcleo como aqui é definido é moldável se puder ser dobrado à volta de um canto com um raio de 10 mm ou menos, sem deformação irreversível substancial do material de núcleo. Isto permite que o material seja moldado ao molde de boa maneira, permitindo assim a produção de produtos com uma forma regular.

Embora a capacidade de moldagem atrás definida seja em geral suficiente para uso em sistemas fechados, é uma vantagem que a presente invenção proporcione um material de núcleo com uma capacidade de moldagem muito melhor, tal como uma capacidade de moldagem que permita dobrar à volta de um canto com um raio de apenas 5 mm ou menos. A resistência à compressão é aqui definida como a capacidade de resistir a uma força que tende a esmagar ou a travar. É medida determinando a altura do material antes de se aplicar uma pressão e durante a aplicação da pressão de 1 bar perpendicular ao plano do material. A resistência à compressão é calculada como sendo de 100% x (altura do material à pressão de 1 bar)/altura do material a pressão nula). 15 ΡΕ1542845 A resistência à compressão pode ser escolhida numa vasta gama, dependendo do tipo de aplicação e das propriedades desejadas. Bons resultados foram, entre outros, conseguidos com um material de núcleo tendo uma resistência à compressão de pelo menos 40% à pressão de 1 bar. Especialmente no caso do material de núcleo ser adequado para um sistema de molde fechado, é altamente preferido que a resistência à compressão seja de pelo menos 60% à pressão de 1 bar, ainda mais preferivelmente cerca de 70% ou mais à pressão de 1 bar. Descobriu-se que uma resistência desse tipo é altamente vantajosa devido a uma muito reduzida tendência dos canais a serem comprimidos uns contra os outros, comprometendo assim a entrada de resina nos canais aquando do processamento num molde fechado. Em conformidade, é altamente preferido um material de núcleo que tenha uma resistência à compressão de, respectivamente, mais de 75%, pelo menos 80%, pelo menos 90% ou pelo menos 95% à pressão de 1 bar. Não obstante, em certas circunstâncias pode-se optar por um material de núcleo tendo uma resistência à compressão relativamente baixa, por exemplo, cerca de 50% ou menos.

Em particular, no caso de um material de núcleo adequado para um sistema de aplicação manual ou por vaporização, uma resistência à compressão relativamente baixa é em principio suficiente, em particular uma resistência à compressão de 30% a 1 bar ou mais. 16 ΡΕ1542845 A presente invenção combina o cuidadoso equilíbrio das propriedades dos vários componentes, fibras, ligante, estrutura de espuma e afins para se obter um equilíbrio adequado entre propriedades tais como resistência à compressão, capacidade de moldagem e permeabilidade no material de núcleo, por um lado, e se obter uma elevada qualidade superficial num artigo conformado a partir desse material de núcleo, por outro. As condições adequadas podem ser determinadas pelo profissional especializado por considerações de rotina e tendo em conta as informações divulgadas nesta descrição e nas referências citadas.

Se uma boa qualidade superficial for importante mas houver também o desejo de limitar o uso de resina e/ou o peso do compósito final, pode-se preferir usar um material para os membros com material relativamente leve como, por exemplo, uma estrutura de espuma de microesferas; um material com membros relativamente grandes, por exemplo, na gama de l-3mm; um material com canais relativamente estreitos entre os membros, por exemplo, inferiores a 1 mm; e/ou um volume livre relativamente baixo, por exemplo, na gama dos 40-60% em vol.

Se a qualidade superficial for da maior importância e a economia de peso ou custo for de menor importância, pode-se escolher um material de núcleo com membros relativamente pequenos, por exemplo, na gama de 0-5,2 mm 17 ΡΕ1542845 (no caso de um material de núcleo onde o padrão não seja irregular: 0,5-1,5 mm), um elevado grau de irregularidade do padrão do membro e/ou uma resina com uma reduzida tendência a retrair depois da cura, por exemplo, uma resina de epoxi.

Se a capacidade de moldagem e a qualidade superficial deverem ser relativamente elevadas pode-se escolher usar canais relativamente largos, em combinação com membros relativamente pequenos, por exemplo, com um diâmetro médio inferior a 1 mm, um elevado grau de irregularidade e/ou um material de fibra relativamente flexível, por exemplo, compreendendo fibras de poliéster e ligante de acrilato.

Os membros formam "ilhas" dentro ou por cima da teia, sendo esses membros pelo menos grandemente rodeados por canais através dos quais pode fluir a resina. Os canais estão grandemente isentos de material de teia ou de fibras, embora algum material de fibra possa estar presente para conferir consistência suficiente ao material de núcleo. Em regra, o teor em material nos canais deve ser suficientemente reduzido para permitir uma permeabilidade suficiente que permita uma penetração suficiente da resina; preferivelmente, deveria permitir uma permeabilidade de pelo menos 1 x 1CT9 m2.

Os membros são tipicamente constituídos por uma estrutura de espuma de células fechadas, por exemplo, a partir de um material que é utilizável como material 18 ΡΕ1542845 ligante tal como aqui é divulgado. Os membros também podem compreender microesferas ou ser formados a partir das mesmas. Estas microesferas serão debatidas a seguir.

Os membros contribuem largamente para a resistência à compressão do material de núcleo e são em geral substancialmente impenetráveis à resina. Em qualquer caso, os membros têm uma permeabilidade substancialmente inferior a 1 x 1CT9 m2.

Os membros podem ter qualquer forma. Conseguiram-se bons resultados com um material de núcleo onde pelo menos a maioria dos membros são seleccionados a partir do grupo consistindo em membros com cortes circulares, elípticos e poligonais paralelos ao plano do material. Claro que podem ser utilizadas combinações dos mesmos. Membros preferidos com cortes poligonais são membros com cortes triangulares, tetragonais, pentagonais, hexagonais, heptagonais ou octogonais. A distribuição irregular pode ser obtida usando membros com uma forma mais ou menos uniforme, com a mesma dimensão ou diferente. Conseguiram-se, por exemplo, bons resultados com um material de núcleo onde pelo menos a maioria dos membros e, preferencialmente, substancialmente todos os membros, tenham um corte circular ou elíptico paralelo ao plano do material. A distribuição irregular pode ser obtida usando 19 ΡΕ1542845 uma variedade de membros de forma diferente. Conseguiram-se bons resultados com um material de núcleo onde pelo menos a maioria e preferivelmente substancialmente todos os membros têm um corte poligonal paralelo ao plano do material. Os membros com formas diferentes num material de núcleo desse tipo são preferivelmente seleccionados a partir do grupo de triângulos, tetrágonos, pentágonos e hexágonos.

Descobriu-se que resultados particularmente bons relativamente à qualidade superficial são obtidos com um material de núcleo tendo um padrão irregular onde pelo menos a maioria dos membros tem um diâmetro de 0,2 - 1 mm. 0 limite inferior do diâmetro dos membros não é particularmente critico. Para aplicações típicas, pelo menos a maioria dos membros terá um diâmetro mínimo de pelo menos cerca de 0,2 mm. Por razões práticas, o diâmetro será geralmente de pelo menos cerca de 0,5 mm. Factores, diversos da qualidade superficial, para os quais possa ser relevante o diâmetro dos membros, dependem da medida em que se pretenda restringir o uso de resina num sistema de molde fechado.

Preferivelmente, pelo menos a maioria dos canais entre membros tem um diâmetro médio inferior a 2 mm (no caso de um padrão irregular), mais preferivelmente inferior a 1 mm (no caso de um padrão irregular) , ainda mais preferivelmente inferior a 0,5 mm. O limite inferior dos canais não é particularmente crítico, desde que a 20 ΡΕ1542845 permeabilidade se mantenha suficientemente elevada, tal como aqui é definida. Um limite inferior adequado pode ser rotineiramente determinado pelo profissional especializado, dependendo da resina e das condições do molde. Tipicamente, a maioria dos canais terá um diâmetro médio mínimo de pelo menos 0,3 mm. As vantagens de se usar um diâmetro relativamente elevado, por exemplo 0,5 até 2 mm (0,5-0,75 no caso de o material de núcleo não ter um padrão irregular) pode ser um rápido fluxo da resina através do material e uma capacidade de moldagem relativamente elevada. As vantagens de um diâmetro relativamente reduzido, por exemplo, na gama de 0,3 até 0,5 mm pode incluir absorção de resina relativamente reduzida e uma qualidade superficial mais elevada. A espessura do material de núcleo pode variar dentro de vastas gamas, por exemplo, entre 1 e 4 mm, preferivelmente entre 1,5 e 3 mm, embora materiais mais espessos ou mais finos possam ser fabricados de acordo com a invenção. Usualmente, os membros estendem-se pelo menos até à maioria da espessura do material.

Preferivelmente, a teia fibrosa contendo uma estrutura em espuma tem um volume livre inferior a 80% em vol., mais preferivelmente 50-70% em volume. A este respeito, entenda-se que volume livre significa o volume do material a que a resina pode aceder. O resto do volume será formado pelos membros (e por algumas fibras). 21 ΡΕ1542845

Uma teia preferida compreende pelo menos 20% em peso de fibras, até 80% em peso de material ligante que, eventualmente, é transformado em espuma. A estrutura de espuma de células fechadas que formam os membros pode ser preparada a partir de microesferas (eventualmente expansíveis) que são introduzidas na teia usando um material ligante eventualmente transformado em espuma. Têm sido obtidos bons resultados com um material de núcleo contendo microesferas tendo uma temperatura de activação de pelo menos 120°C, onde o volume livre na teia é, no máximo, de 80% em volume. A teia pode ser ligada mecanicamente, fisicamente ou quimicamente.

Muito preferido é um material de núcleo compreendendo pelo menos 30% em peso de fibras, até 70% em peso de material ligante, também contendo eventualmente microesferas expansíveis. Na prática, a quantidade de microesferas expansíveis será geralmente inferior a 15% em peso, preferivelmente 1-10% em peso baseado no peso total do material de núcleo.

Preferivelmente, as microesferas são expansíveis e, mais preferivelmente, têm uma temperatura de activação de pelo menos 120°C.

Conseguiram-se muito bons resultados com um material de núcleo onde microesferas termoplásticas expandidas, por exemplo, de um polímero termoplástico 22 ΡΕ1542845 baseado num alquilmetacrilato, tal como metacrilato de metilo, acetonitrilo (tal como poli-acetonitrilo (PAN)), cloreto de vinilideno ou uma combinação dos mesmos estão presentes na teia, tendo as referidas microesferas uma temperatura de expansão inicial inferior à temperatura de cura do ligante. As microesferas estão disponíveis no comércio, por exemplo, Expancel™ da AKZO-NOBEL. 0 material de núcleo da invenção pode ser preparado usando técnicas conhecidas por produzirem os materiais de núcleo da técnica anterior para a produção manual de matérias plásticas reforçadas de fibra. A preparação pode, por exemplo, ser baseada na metodologia tal como é descrita no pedido EP 1 010 793.

Preferivelmente, o material é fabricado por impressão em tela rotativa.

Num método preferido para produzir um material de núcleo, são introduzidas microesferas expansíveis numa teia fibrosa, usando um material ligante, seguindo-se a expansão das microesferas e a cura do ligante. Num método muito preferido as microesferas começam a expandir-se a uma temperatura inferior à temperatura de cura do material ligante. O material de núcleo pode ser adequadamente preparado num método onde um material não tecido seja impresso com um ligante de espuma ou sem ser de espuma, também contendo microesferas expansíveis, tais como microesferas poliméricas, de vidro ou de cerâmica. 23 ΡΕ1542845

No caso do uso de microesferas expansíveis, é preferido usar o seguinte processo. Primeiro, é preparada uma dispersão de microesferas expansíveis num material ligante, sendo essa dispersão eventualmente transformada em espuma. A temperatura inicial de expansão das microesferas é, preferivelmente, inferior à temperatura de cura do material ligante. Subsequentemente, o material não tecido, com uma espessura inferior à espessura final necessária, é submetido a uma impressão em tela com a dispersão. Seguidamente, o material é seco e aquecido até à temperatura de expansão das microesferas. Quando expandirem, a temperatura é mais aumentada tendo como resultado fazer com que o material ligante cure e retenha as microesferas na teia. Desta forma, pode ser preparado um material de núcleo de acordo com a invenção. A temperatura de expansão inicial das microesferas está, preferivelmente, entre 120 e 190°C. A temperatura de cura do ligante é, preferivelmente, superior a 170°C. A teia fibrosa a ser usada de acordo com a invenção será usualmente um material não tecido, que pode ser reforçado, baseado em fibras convencionais. 0 fabrico de materiais não tecidos adequados foi, por exemplo, descrito pelo Dr. H. Jõrder, "Textilien auf Vliesbasis" (D.V.R. Fachbuch, P. Kepper Verlag) . Também é possível usar uma combinação de uma teia fibrosa não tecida com uma tela de reforço, uma dentro da outra ou uma por cima da outra. - 24 - ΡΕ1542845

As fibras da teia são preferivelmente seleccio-nadas a partir do grupo de fibras naturais, fibras de vidro, fibras de metal, fibras cerâmicas ou fibras sintéticas, tais como fibras de acrílico, polietileno, polipropi-leno, poliéster, poliamida (aramida) , carbono ou polipro-pileno e combinações das mesmas. Mais preferivelmente, as fibras são seleccionadas a partir do grupo de fibras de vidro, fibras de poliéster, fibras bicomponentes de poliéster-polietileno e combinações das mesmas. Conseguiram-se muito bons resultados com fibras de poliéster. Descobriu-se que as fibras de poliéster têm muito boa aderência com a resina e tendem a ter um teor em humidade favoravelmente baixo.

De acordo com um método muito conveniente, o material não tecido é baseado numa combinação de fibras de poliéster e fibras bicomponentes de polietileno-poliéster (ou outras fibras ou pós que fundam a baixa temperatura). Estes tipos de teias têm sido ligados termicamente pelas fibras bicomponentes. Ao aquecer a teia até à temperatura inicial de expansão das microesferas, que é acima do ponto de fusão da ligação de polietileno, a teia fica solta e expande-se facilmente. Depois da expansão e cura o material final volta a ter a sua boa ligação, resultando na vantajosa combinação de propriedades da invenção. Ao mesmo tempo, a teia é muito fácil de manusear nas fases iniciais do processo, graças à ligação térmica. 25 ΡΕ1542845

As microesferas que podem ser produzidas numa teia fibrosa de acordo com a invenção consistem, preferivelmente, pelo menos num material de resina sintética termoplástica que é sólido a temperatura ambiente. Exemplos de resinas adequadas incluem poliestireno, copolímeros de estireno, cloreto de polivinilo, copolímeros de cloreto de vinilo, copolímeros de cloreto de vinilideno, etc.

Em microesferas expansíveis, usualmente é incorporado um agente de sopro. A presença deste agente de sopro é responsável por uma expansão das microesferas quando é curada uma teia fibrosa compreendendo as microesferas. Assim, as microesferas são pressionadas para dentro da teia fibrosa em forma não expandida, por exemplo, por meio de uma pasta, tal como uma pasta de espuma. 0 agente de sopro pode ser um agente de sopro químico ou físico, tal como azodicarbonamida, isobutano, isopentano, pentano, fréon, iso-octano, etc.

As microesferas têm, vantajosamente, um diâmetro de 4-20 μιη em estado não expandido, e um diâmetro de, preferivelmente, 10-100 μιη em estado expandido. Depois da expansão das microesferas, a sua quantidade na teia é, em geral, de 10 a 60% em volume. Esta quantidade depende da quantidade de microesferas usadas e do seu grau de expansão.

Ligantes adequados para este fim sao, por exemplo, polímero de acrilato de alquilo inferior, borracha 26 ΡΕ1542845 de estireno-butadieno, polímero de acrilo-nitrilo, poliuretano, resinas de epoxi, cloreto de polivinilo, cloreto de polivinilideno e copolímeros de cloreto de vinilideno com outros monómeros, acetato de polivinilo, acetato de polivinilo parcialmente hidrolisado, álcool polivinílico, polivinilpirrolidona, resinas de poliéster, etc. Eventualmente, estes ligantes podem ser produzidos com grupos acídicos, por exemplo, pela carboxilação dos ligantes. Um agente de carboxilação adequado é, por exemplo, anidrido maleico. Além disso, a composição de tipo pasta do ligante contém eventualmente água, surfactantes, estabilizadores de espuma, enchimentos e ou espessantes, como foi descrito no pedido EP-A-0 190 788. A presente invenção refere-se ainda a um laminado consistindo pelo menos num material de núcleo de acordo com a invenção, laminado com pelo menos uma manta fibrosa. O laminado pode ser formado de qualquer maneira e, preferivelmente, sendo cosido ou colado a pelo menos uma manta a um ou a ambos os lados do material de núcleo. Métodos adequados para formar o laminado são conhecidos na técnica.

Uma vantagem de produzir um laminado é a sua facilidade de uso. Um laminado permite a fácil colocação da combinação de material de núcleo e mantas num só passo. Assim, o fabricante de um compósito não tem de agrafar diferentes camadas (por exemplo, respectivamente, manta inferior, material de núcleo, manta superior) ao molde em passos separados. 27 ΡΕ1542845

Em princípio, pode ser usada qualquer manta fibrosa que seja adequada à preparação de um compósito. Mantas fibrosas preferidas incluem lãs de fibra de vidro, lãs de fibra de carbono, lãs de fibra de poliaramida e híbridos das mesmas, por exemplo, lãs de fibra de vidro-carbono, lãs de fibra de vidro-poliaramida ou lãs de fibra de carbono-poliaramida.

Descobriu-se, entre outras coisas, que um material de núcleo de acordo com a invenção é muito adequado para fabricar laminados finos, enquanto se obtém uma superfície com uma aparência lisa altamente desejável. Por exemplo, um laminado de acordo com a invenção pode muito adequadamente ter uma espessura total de 2 até 10 mm, preferivelmente 3 até 6 mm. Entre outros, obtiveram-se bons resultados com um laminado de um material de núcleo com uma espessura de 1-2 mm coberto dos dois lados com uma manta, preferivelmente de uma lã de vidro, com uma espessura de aproximadamente 0,4-0,8 mm, por exemplo, uma lã de vidro de aproximadamente 225-600 g/m2, tipicamente cerca de 450 g/m2. Assim, um laminado pode ser obtido com uma espessura de cerca de 2-3 mm, tendo-se descoberto que esse laminado tinha uma qualidade superficial muito boa depois de ter sido curado com uma resina, em particular com uma resina de epoxi. A invenção também abrange um método para fabricar um artigo conformado, onde uma teia fibrosa tal como atrás 28 ΡΕ1542845 foi descrita é impregnada com uma resina liquida e um endurecedor para esse fim.

Resinas liquidas adequadas para impregnarem uma teia fibrosa de acordo com a invenção são quaisquer matérias plásticas sintéticas que podem ser aplicadas em forma liquida e ser curadas. Exemplos são resinas de poliéster, resinas de feniléster, resinas de poliuretano, resinas fenólicas, resinas de formaldeido de melamina e resinas de epoxi. Considerando as especificações de um artigo conformado a ser fabricado, um artesão especializado será capaz de seleccionar adequadamente uma resina apropriada.

Endurecedores adequados para uso num método de acordo com a invenção são quaisquer endurecedores que podem ser usados para curar a resina líquida escolhida. 0 especialista conhece estes sistemas. Faz parte do conhecimento normal do especialista na técnica ser capaz de combinar resina e endurecedor de maneira a obter resultados óptimos. A presente invenção refere-se ainda a um artigo conformado baseado num material de núcleo de acordo com a invenção, em particular um artigo conformado que pode ser obtido por um método de acordo com a invenção onde um material de núcleo de acordo com a invenção é impregnado com uma resina e curado. Em particular, a presente invenção refere-se a um artigo conformado desse tipo tendo um valor 29 ΡΕ1542845 de casca de laranja ou índice D-Sight inferior a 30, preferivelmente inferior a 25, mais preferivelmente de 10-20, como determinado pela técnica D-Sight (por exemplo, num sistema D-SIGHT, fornecido pela Diffracto Ltd., Canadá), usando as condições especificadas nos Exemplos. A invenção será agora elucidada pelos exemplos não restritivos que se seguem.

Exemplo Comparativo

Material de núcleo Soric® (Lantor, Veenendaal, Holanda) tal como apresentado na Figura 4a com membros hexagonais tendo um diâmetro de aproximadamente 6 mm e uma permeabilidade de 5 x 1CT9 m2 foi colocado entre duas camadas de lã de vidro fibrosa (manta de fios cortados) (peso do material: 450 g/m2; fornecido pela Owens-Corning). Este laminado foi impregnado com resina de poliéster (Synolite 6811-N-l, resinas de DSM) num sistema de molde fechado por injecção em vácuo a uma pressão de 0,2 bar.

Aplicou-se a um dos lados do molde um acabamento superficial (Gelcoat™ yt 701 negro; da De IJssel) de cerca de 0,5 mm. A Figura 5 mostra o aspecto do compósito (marcado como "material de núcleo prévio"). O valor de casca de laranja/índice de D-sight da superfície foi determinado usando um sistema D-SIGHT com as seguintes marcações de parâmetro: 30 ΡΕ1542845 Ângulo da câmara: 30°, altura da Câmara: 570

Ponto de aplicação: linha "vermelha"

Tamanho do fragmento: Canto esquerdo superior: x=115, y=2 71 Canto direito inferior: x=385, y=386 WDI 28x24

Tamanho do bloco 10x5

Descobriu-se que a casca de laranja era de 55,3. O gráfico representando o compósito tal como é observado por meio do sistema D-SIGHT está apresentado na Figura 7.

Um segundo exemplo comparativo foi efectuado da mesma maneira mas com um material de núcleo tendo hexágonos com um diâmetro de cerca de 3,5 mm e uma permeabilidade de cerca de 5 x 1CT9 m2. Descobriu-se que a casca de laranja era de 33,7. Um gráfico representando o compósito tal como foi observado por meio do sistema D-SIGHT está apresentado na Figura 8.

Um terceiro exemplo comparativo foi efectuado da mesma maneira mas agora com um laminado inteiramente de vidro (três camadas da mesma lã de vidro). Descobriu-se que a casca de laranja era de 24,9 (não apresentada nas Figuras). ΡΕ1542845 31

Fabrico do material de núcleo

Foi preparada uma teia consistindo em 80% em peso de fibras de poliéster e 20% em peso de ligante (acrilato).

Foi efectuada uma mistura de ligante-microesferas misturando 5 kg de microesferas expansíveis (Expancel™, AKZO-NOBEL em 95 kg de dispersão de acrilato. O teor em sólidos foi de cerca de 52% em peso. A mistura de ligante-microesferas foi aplicada à teia por impressão em tela rotativa, pela qual a mistura foi comprimida para dentro da teia. A tela continha orifícios redondos distribuídos irregularmente com um diâmetro aproximado de cerca de 0,6 mm, numa densidade de cerca de 40 orifícios por cm2.

Depois da impressão a teia foi seca a cerca de 110°C e, subsequentemente, foi expandida até uma espessura de cerca de 2 mm a uma temperatura de 200 °C. Simultaneamente, a teia foi curada.

Exemplo 1

Um material de núcleo com um padrão irregular tal como foi apresentado na Figura 1, onde os membros tinham um diâmetro médio de aproximadamente 1 mm, com uma permeabilidade de cerca de 1,5 x 10”9 m2 foi fornecido com as mantas de vidro, como atrás indicado. O laminado foi 32 ΡΕ1542845 impregnado de acordo com o mesmo processo descrito no exemplo comparativo. A Figura 5 mostra a aparência do compósito (marcado como "material de núcleo melhorado"). A Figura 5 demonstra claramente que a aparência do material de núcleo de acordo com a invenção produz um compósito cuja superfície tem uma aparência muito mais lisa, resultando numa apreciação visual mais elevada.

Um gráfico representando o compósito tal como foi observado por meio do sistema D-SIGHT está apresentado na figura 9. Descobriu-se que a casca de laranja era de 20,6.

Exemplo 2 A Figura 6 mostra outro compósito de acordo com a invenção, fabricado com um material de núcleo como apresentado na figura 4c, que também mostra uma aparência muito uniforme.

Lisboa, 15 de Fevereiro de 2007

Claims

ΡΕ1542845 1 REIVINDICAÇÕES 1. Um material de núcleo, adequado para uso num sistema de molde fechado, para aplicação por vaporização e/ou aplicação à mão, sendo o referido material de núcleo capaz de ser moldado, cujo material de núcleo é baseado em pelo menos uma teia fibrosa contendo uma estrutura de espuma dentro da teia, sendo a referida estrutura de espuma formada por uma pluralidade de membros, cujos membros estão separados uns dos outros por canais que são permeáveis a resina, caracterizado pelo facto de os membros terem um diâmetro médio - tal como definido pelo diâmetro do circulo envolvente, no plano do material - inferior a 1,5 mm e onde os canais têm um diâmetro médio inferior a 0,75 mm.
2. Um material de núcleo, de acordo com a reivindicação 1, em que os referidos membros estão irregularmente distribuídos no interior ou em cima da teia, ou seja, onde a repetição de padrão em pelo menos uma direcção da direcção x e da direcção y é pelo menos de 0,5 cm.
3. Um material de núcleo, de acordo com a reivindicação 2, em que pelo menos a maioria dos membros tem um diâmetro, como determinado pelo círculo envolvente que rodeia o membro, no plano do material, inferior a 3 mm, preferivelmente inferior a 2,5 mm.
4 . Um material de núcleo, de acordo com a rei- 2 ΡΕ1542845 vindicaçao 2 ou 3, em que pelo menos a maioria dos canais tem um diâmetro médio inferior a 1 mm.
5. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que os canais têm um diâmetro médio de 0,3-0,5 mm.
6. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que os membros têm um diâmetro médio de 0,2-1 mm.
7. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que a per- meabilidade no plano do material para resina é de pelo menos 1 x 10~9 m2.
8. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que os membros estão aleatoriamente distribuídos no interior ou por cima da teia.
9. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que o material de núcleo contém uma pluralidade de membros de formas diferentes .
10. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que o volume livre da teia é de 40-80% em volume, preferivelmente 60 até 70% em volume. 3 ΡΕ1542845
11. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores em que os cortes, paralelos ao plano do material de pelo menos a maioria dos membros, são seleccionados a partir do grupo consistindo em cortes circulares, elípticos e poligonais.
12. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que pelo menos parte dos membros contém microesferas.
13. Um material de núcleo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, em que as fibras da teia são seleccionadas a partir do grupo consistindo em fibras naturais, fibras de vidro, fibras de metal, fibras de cerâmica, fibras sintéticas e suas combinações.
14. Um material de núcleo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, tendo uma resistência à compressão a 1 bar de pelo menos 30%, preferivelmente pelo menos 60%, mais preferivelmente pelo menos 70%.
15. Um laminado consistindo pelo menos num material de núcleo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, laminado com pelo menos uma lã fibrosa.
16. Um laminado, de acordo com a reivindicação 15, em que o laminado tem uma espessura total de 1 até 10 mm, preferivelmente de 2 até 5 mm. 4 ΡΕ1542845
17. Um laminado, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, em que pelo menos uma manta fibrosa é seleccionada a partir do grupo consistindo em pelo menos um tipo de fibra seleccionado a partir do grupo consistindo em fibras de vidro, fibras de carbono e fibras de poliaramida.
18. Um laminado de acordo com qualquer das reivindicações 15-17, em que a pelo menos uma lã de vidro é colada ou cosida ao material de núcleo.
19. Um processo para preparar um artigo conformado, compreendendo o referido processo colocar um material de núcleo de acordo com qualquer das reivindicações 1-14, eventualmente em combinação com uma ou mais outras mantas não tecidas, ou um laminado de acordo com qualquer das reivindicações 15-18 num molde fechado, introduzindo uma resina liquida no molde e curando a resina para produzir o artigo.
20. Processo de acordo com a reivindicação 19, em que a resina é uma resina de poliéster, uma resina de feniléster, uma resina de epoxi, uma resina de poliuretano, uma resina de melamina-formaldeido ou uma resina fenólica.
21. Um artigo conformado que pode ser obtido por um método de acordo com qualquer das reivindicações 19 ou 20. 5 ΡΕ1542845
22. Um artigo conformado, baseado num material de núcleo de acordo com qualquer das reivindicações 1-14, ou um laminado de acordo com qualquer das reivindicações 15-17.
23. Um artigo conformado de acordo com a reivindicação 22, tendo um índice de difracção tal como é representado pelo seu valor de casca de laranja inferior a 30, preferivelmente inferior a 25, mais preferivelmente de 10-20.
24. Processo para produzir um material de núcleo de acordo com qualquer das reivindicações 1-14, compreendendo o referido processo introduzir um material transformado em espuma ou gerador de espuma numa teia fibrosa usando pelo menos um material ligante e endurecendo uma espuma na teia por meio da cura do material ligante.
25. Processo de acordo com a reivindicação 24, em que o material transformado em espuma ou gerador de espuma é introduzido na teia por impressão em tela rotativa. Lisboa, 15 de Fevereieo de 2007