PT86733B - Processo e aparelho para a producao de um produto semi acabado termoplastico dimensionalmente estavel e produto semi acabado produzido por esse processo - Google Patents

Processo e aparelho para a producao de um produto semi acabado termoplastico dimensionalmente estavel e produto semi acabado produzido por esse processo Download PDF

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Description

PROCESSO E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE UM PRODUTO SEMI-ACABADO TERMOPLÁSTICO DIMENSIONALMENTE ESTÁVEL E PRODUTO SEMI-ACABADO PRODUZIDO POR ESSE PROCESSO
Gerd Ehnert, Manfred Ehlers e Rolf Von Paumgartten
Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.
República Federal Alemã em 10 de Fevereiro de 1987 e em 13 de Agosto de 1987, sob os Nos. P 37 04 037.5 e P 37 26 921.6, respectivamente.
INPt MOO 113 RF 16732
I · .
Memória descritiva referente à patente de invenção de Menzolit GmbH, alemã, industrial e comercial, com sede em Bahnhofstr. 31, D-7527 Kraichtal-Menzigen, República Federal Alemã, (inventores : Gerd Ehnert, Manfred Ehlars e Rolf Von Paumgartten, residentes na Alemanha Ocidental, para PROCESSO E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE UM PRODUTO SE2-.I—ACABADO TERMOPLÁSTICC DIMENSIONALMENTE ESTÃVEL E PRODUTO SEMI-ACAEADC PRODUZIDO POR ESSE PROCESSO'1.
MEMÓRIA DESCRITIVA
A presente invenção refere-se a um processo e a um aparelho para a produção de um produto semi-acaba do termoplástico reforçado com fibras dimensionalmente está vel e a um produto semi-acabado termoplástico reforçado com fibras.
As fibras de reforço são em particular com tituídas por fibras de vidro cortadas, mas é também possível usar outras fibras minerais, inorgânicas ou artificiais, ta is como fibras de carvão, aramida de poliéster. Quando no seguimento se fizer referência a fibras de vidro, elas podem ser substituídas pelas outras fibras atrás mencionadas. As fibras de vidro cortadas são usadas em grandes quantidades
para a produção de peças de plástico reforçadas com fibras de vidro são ligadas por um ligante, que tem como principal constituinte ou matriz um material termoplástico, tal como polipropileno, bem como adicionalmente negro de carvão, cera e outros aditivos e acopladores químicos. Um produto semi-acabado compressível para formar uma peça moldada numa prensa obtém-se dispersando as fibras para formar um velo e impregnando o mesmo com uma resina sintética líquida. Numa outra forma, as fibras são processadas numa fase líquida para formar uma suspensão, qué é processada para obter um material fibroso com fibras emaranhadas por meio de movimentos de agitação ou de misturação. De novo aqui são usados ligantes de resinas sintéticas líquidas ou em pó, em conjunção com uma suspensão aquosa. No último caso, a suspensão é seca depois de formar um velo de fibras emaranhadas. Em ambos os casos a espessura e a largura do velo têm de ser adaptadas às peças moldadas a obter, sendo a primeira necessária e assegurando a última que não há desperdícios exagerados. 0 velo tem depois de ser cortado em placas individuais para se adaptar às peças moldadas a produzir.
Eoi já proposto (pedido de patente alemã P 36 04 888.7) adicionar agentes de molhagem líquidos com uma proporção de no máximo 20%, em peso, para desse modo obter um material húmido, mas fluente livremente, que é embalado como produto intermédio em sacos de plástico e en viado para uma outra empresa processadora, podendo optativamente ser processado numa prensa de correia aquecida para obter material em placas pré-moldadas.
Em particular, os processos mencionados em primeiro lugar são muito complicados e envolvem custos ele vados. Em todos os processos atrás mencionados são necessá rias a preparação e a composição do produto semi-acabado, o que torna os processos inflexíveis e impedem ou tornam muito dirícil as adpptadas a outras peças moldadas.
Foi também já proposto sujeitar feixes de fibras juntamente com os ligantes contendo material termo2
plástico a movimentos de turbilhão numa câmara de turbilhão para formar um manto semelhante a 11 ou algodão em rama e embalar depois o mesmo vácuo, de preferência em sacos de plástico feitos de material compatível com o material termoplástico do ligante, em particular o mesmo material termoplástico, ou pôr o mesmo disponível directamente para o processamento ulterior (pedido da patente alemã P 37 G4 C35.9).
Por conseguinte, a presente invenção tem por objecto resolver o problema de proporcionar um produto semi-acabado facilmente manejável, transportável sem esfor ço e susceptível de ser processado ulteriormente de maneira grandemente automática sem que sejam elevados os custos de energia, em particular de uma maneira tal que não sejam necessárias quaisquer preparação e composição do material de partida em função das peças moldadas a produzir.
Segundo a presente invenção, o problema resolve-se por um processo que é caracterizado por se aque cer um produto inicial susceptível de ser vazado constituí do por fibras e ligantes contendo material termoplástico a uma temperatura superior ao ponto de fusão do material termoplástico apenas numa área de cobertura fina. Um aparelho segundo a presente invenção destinado em particular à realização do processo é caracterizado por possuir um dispositivo de fusão com um canal de fusão através do qual o material a processar é comprimido sob a forma de um cordão contínuo e um dispositivo de arrefecimento ligado ao dispositivo de fusão. Um produto semi-acabado que satisfaz os requisitos indicados é caracterizado por ter um revesti mento sólido de fibras e material termoplástico ressolidificado depois da fusão e um núcleo de uma mistura de fibras e polímero com o aspecto de lã ou algodão em rama.
processo segundo a presente invenção tor na possível simplificar a sequência de produção, bem como assegurar um elevado grau de automatização durante a produção das peças moldadas. Para fins de processamento ulterior, não há necessidade de uma preparação e composição do produto semi-acabado adaptadas ao produto final. Reduzem-de assim os custos, portanto. Construindo o aparelho segundo a presente invenção como um sistema fechado é possí. vel impedir a decomposição da matriz termoplástica por so breaquecimento, de modo que há um reduzido risco de incên dio e melhores condições pare o ambiente. 0 processo segundo a presente invenção permite diversas variantes relativamente ao uso de termoplásticos de melhor qualidade (por exemplo PA e PTP) e a utilização de diferentes fibras de reforço. Em particular, o produto semi-acabado segundo a presente invenção pode ser pré-aquecido para o processa mento ulterior por meio de gases quentes ou de ar quente soprados através do núcleo semelhante a um feltro de lã ou algodão até uma temperatura inferior ao ponto de fusão do polímero ou pode aquecer-se até uma temperatura acima do seu ponto de fusão, o que nao consome muita energia, em particular quando se faz a recirculação do gás de aque cimento.
material de partida pode em particular ser fornecido em embalagens de dimensões normalizadas e não precisa, como no caso da produção de folha de vidro, de se adaptar de acordo com os pesos especiais das cargas por exemplo das peças moldadas.
Se se fornecer material não apropriadamcn te comprimido, como sucede no caso de se usar o material usado de acordo com a técnica anterior, mas em vez disso directamente o feltro semelhante a lã ou algodão em rama atras referido, de acordo com uma forma de realizaçao preferida da presente invenção o produto inicial semelhante a lã ou algodão em rama é pré-comprimido e fornecido direc tamente ao cordão contínuo ou imediatamente a montante do dispositivo de fusão e prevê-se um posto de compressão. De acordo com uma variante aperfeiçoada, o posto de compressão tem um canal de compressão arrefecido, ao qual está directamente ligado o canal de fusão do dispositivo de fusão e em cuja extremidade do canal de compressão afastada do ponto de transição do canal de compressão para o canal de fusão do dispositivo de fusão é envolvido por elemento de aquecimento em todo o seu comprimento.
De acordo com uma forma de construção preferida, aplica-se vácuo quando se comprime o material de(particular) partida de modo a evitar inclusões de ar e similares. Em particular na vizinhança do posto de compr® são é possível proporcionar tubo de vácuo por meio dos quais se aplica o vácuo. De acordo com uma variante aperfeiçoada, o canal de fusão está provido em todo o seu com primento de elementos de aquecimento. O aquecimento do ma terial no canal de fusão faz-se a uma temperatura que é mais elevada que o ponto de fusão do material termoplásti co e é em particular mais elevada que 1009C acima do ponto de fusão. 0 processo segundo a presente invenção perrmi te um caudal de material a fundir muito elevado, demodo que fácil atingir um rendimento de 2 Kg por minuto ou mais.
A parede do canal de fusão é aquecida durante um curto tempo pelos seus elementos de aquecimento até bem acima do ponto de fusão do polímero do produto incial, de modo que o polímero só funde numa área de revestimento relativamente fina, mas não no núcleo interior do material semelhante a la ou algodão situado no canal. Segue-se o arrefecimento, de modo que o polímero fundido ressolidifica e é plastificado, É importante que o aquecimento seja rápido, de modo que a área exterior do polímerc funda, sem que a temperatura elevada passe para a área do núcleo e vantajosamente verifica-se depois um arrefecimenfc to rápido.
Outras vantagens e características da pre sente invenção podem ver-se nas reivindicações e na descrição seguinte de uma forma de reclização do aparelho segundo a presente invenção para produzir quantidades adaptadas de um material mold'vel termoplástico reforçado com fibras, fazendo-se referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

Claims (1)

  1. Outras vantagens e características da pre sente invenção podem ver-se nas reivindicações e na descrição seguinte de uma forma de reclização do aparelho segundo a presente invenção para produzir quantidades adaptadas de um material mold'vel termoplástico reforçado com fibras, fazendo-se referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:
    A fig. 1, esquematicamente uma vista latje ral do aparelho segundo a presente invenção; e
    A fig. 2, um corte de um produto semi-aca bado.
    0 aparelho segundo a presente invenção ( 51) para a produção de um produto semi-acabado dimensionalmente estável a partir de material termoplástico refor çado com fibras tem um posto de compressão (52), um canal de fusão (64) e um posto de arrefecimento (54). O posto de compressão (52) tem uma câmara de recepção e pré-compressão (56) na qual desemboca uma conduta de alimentação (57) e que tem uma unidade de êmbolo e cilindro (58) provida de um êmbolo de pré- compressão (59) que pode ser ae cionado de uma maneira apropriada, em particular hidraul_i camente. Na sua zona terminal (61) afastada do êmbolo (59Ϊ à câmara de alimentação e pré-compressão (56) segue-se uma câmara de compressão (62). Esta tem um êmbolo de compressão e alimentação (63), que de preferência é também operado hidraulicamente.
    Um canal de fusão (64) do dispositivo de fusão (53) está ligado à câmara de compressão (62) em fo£ ma de canal. 0 canal de fusão (64) é envolvido por elemen tos de aquecimento (66), por meio dos quais se aquece o material termoplástico reforçado com fibras (67) nele con tido, até uma temperatura superior ao seu ponto de fusão na sua superfície exterior.
    0 referido posto de arrefecimento (54) es tá ligado ao canal de fusão. Na extremidade afastada do dispositivo de fusão (53), o posto de arrefecimento (54) é seguido por um dispositivo separador (72), que tem um cursor (74) de preferência accionado hidraulicamente. 0 canal pode ter uma forma aleatória quadrada ou rectangular em secção transversal, mas de preferência tem uma see ção transversal circular»
    A matéria prima é fornecida através da conduta de alimentação (57). Isso pode fazer-se por porções, fornecendo a conduta de alimentação (57) uma dada quantidade de material para a câmara de pré- compressão (56) e sendo depois pré-comprimido pelo êmbolo de pré—compressão (59). A montante da conduta (57) pode prever— -se um depósito que contém o material a processar, por exemplo numa forma livremente fluente. Um cursor de bloqueio é de preferência proporcionado na extremidade da conduta de alimentação neste caso. 0 material a processar é um material termoplástico com um material de enchimento de fibras de vidro, que existe na forma susceptível de ser vazado livremente fluente e em particular é embalado em sacos de plástico (pedido de patente alemão P 36 04 888.7).
    Pode ser um material de feltro semelhante a lã ou algodão em rama, produzido sujeitando um ligante contendo fibras e o material termoplástico a movimentos de turbilhão, que é fornecido directamente ao aparelho segundo a presente invenção a partir de uma câmara de tur bilhão, ou que está disponível em embalagens de sacos de plástico (pedido de patente alemão P 37 04 035.9). Desde que o produto de partida esteja em sacos de plástico ele pode ser vazado para fora dos mesmos e zornecido abrindo os sacos, por exemplo por corte. Mas de preferência usam-se sacos de plástico feitos de um material que seja compatível com o material termoplástico do ligante ou, em particular, desse mesmo material. Neste caso, podem forne cer-se o material juntamente com o saco de plástico dire£ tamente através da conduta de alimentação (57) para a câmara de recepção e de compressão (56).
    A seguir à alimentação da câmara de recepção e pré-compressão (56) como foi descrito, o material é pré-comprimido por meio do êmbolo (56), como se descreveu, e comprimido para o interior do canal de compressão (62). O êmbolo (59) mantém-se na sua posição inferior próximo da parede terminal do canal (62). 0 êmbolo (63) toma então a seu cargo a compressão principal do material, deslocando-se no sentido do canal de fusão e, por um lado, comprimido mais o material, enquanto que por outro lado desloca o material para o interior e através do canal de fusão (64). Durante esta compressão principal, pode simul taneamente aplicar-se no vácuo ao canal de compressão (62) para ajudar a compressão. No posto de fusão (53,64) apenas a superfície exterior do material é aquecida acima do ponto de fusão do seu polímero, enquanto que a temperatura num núcleo interior se mantém abaixo do ponto de fusão. Assim, apenas a superfície de revestimento do poli, mero funde, mantendo-se o material do núcleo sob a forma semelhante ao feltro.
    0 material cuja superfície exterior funde na câmara de fusão (64) é depois introduzido no posto de arrefecimento (54), onde o material anteriormente aquecido no canal de fusão (64) é de novo arrefecido. O posto de arrefecimento pode ter tubos de refrigeração através dos quais passa um meio refrigerante, sendo este meio de preferência água fria, podendo usar-se outros meios refri gerantes. Assim, a superfície exterior do material transportado no canal tornado líquido-pastoso por aquecimento é arrefecida rapidamente e solidifica para dar uma parede sólida que envolve o núcleo em forma de feltro semelhante a algodão em rama, de modo que se obtém um cordão dimensj. onalmente estável. Este é ejectado na extremidade do dispositivo de arrefeciemfíto (54) afastada do canal de fusão (53) e pode aí ser cortado em porções aleatórias por meio de um dispositivo de corte (72). Num canal de operação do aparelho (51) segundo a presente invenção com uma secção transversal circular forma-se um produto semi-acabado (81) (fig. 2) na forma de um cilindro com uma superfície exterior de revestimento rígida e plastificada e um núcleo (83) interior semelhante a feltro ou algodão em rama comprimido do material inicial não fundido. O produto semi-acabado (81) é dimensionalmente estável e pode nesta forma ser transportado e processado e, em particular, completamente aquecido e fundido , de modo que a partir do mesmo podem formar-se as peças moldadas desejadas. Uma vantagem importante do produto semi-acabado segundo a presente invenção é que mesmo no núcleo (83) semelhante a feltro não há qualquer separação das fibras misturadas de manei ra homogénea, por um lado, e os ligantes contendo políme ro, por outro, mantendo-se pelo contrário a mistura homogénea mesmo durante um armazenamento prolongado e no transporte, enquanto que na produção final pode haver um consumo de energia relativamente reduzido, o aquecimento rápido pelo menos o pré-aquecimento do núcleo interior por gases inertes quentes, tais como hélio ou azoto, bem como por ar quente, o que até agora nao era possível. A manutenção da distribuição homogénea é em particular auxiliada pelo facto de o núcleo semelhante a feltro ou al. godão em rama ser mantido na sua forma comprimida e compactada pela cobertura exterior plastificada. Verificou-se que não fica à vista que qualquer material semelhante a feltro, nem é empurrado para fora na interface dos cilindros que o dispositivo de corte (72) separa. Optati vamente pode também haver uma estrutura fina e plastificada em forma de grelha, rede ou ninho de abelha em consequência da utilização de um cursor quente que funde uma película superficial fina das faces terminais separa das dos produtos semi-acabados (81).
    REIVINDICAÇÕES
    - lâ -
    Processo para a produção de produtos semi-acabados dimensionalmente estáveis a partir de um material termoplástico reforçado com fibras, caracterizado por se aquecer um produto inicial que flui livremente, formado de fibras e um ligante e contendo um material termoplástico, apenas até acima do ponto de fusão do material plástico numa área de cobertura fina.
    Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado por o produto inicial ser pré-comprimido e imedia tamente adicionado a um cordão contínuo da mistura de fibra- li q ante.
    Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2 caracterizado por se fazer uma separação da porção do produto semi-acabado depois do arrefecimento.
    Processo de acordo com uma das reivindicações
    1 a 3, caracterizado por o produto inicial ser fornecidos em porções cujo dimensão não corresponde à quantidade de uma carga do produto semi-acabado a produzir.
    Processo de acordo com a reivindicação 4, carac terizado por o produto inicial ser fornecido como porções comprimidas, semelhantes ao feltro, em sacos feitos de um material compatível com o material termolástico do ligante e, em particular, do mesmo material.
    Processo de acordo com uma das reivindicações
    1 a 5, caracterizado por o produto inicial ser fornecido como um feltro semelhante a algodão ou semelhante a lã.
    Aparelho para a produção de um produto semi-acabado dimensionalmente estável a partir de material termoplástico reforçado com fibras, caracterizado por com preender um dispositivo de fusão (53), com um canal de fusão ) (64) através do qual o material (57) a processar é introduzido sob pressão, na forma de um cordão contínuo e um dispositivo de arrefecimento (54), ligado ao dispositivo de fusão (53).
    Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por uma estação de compressão (51) estar ligada directamente a montante do dispositivo de fusão (53).
    - 9 a -
    Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a estação de compressão (51) ter um canal de compressão (62) ao qual está ligado directamente o canal de fusão (64) do dispositivo de fusão (53) e por, na extremidade do canal de compressão (62) afastada do ponto de transição entre o canal de compressão (62) e o canal de fusão (64), estar montado móvel.um êmbolo de compressão e alimentação (63).
    - 105 -
    Aparelho de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado por a estação de compressão(51) ter uma câmara de recepção e pré-compressão (56), em cujo interior desemboca uma conduta de alimentação (57) e no qual há um êmbolo de pré-compressão móvel (59) de modo tal que comprime o material fornecido para o interior de uma área (61) da câmara de pré-compressão (56) que se sobrepõe com o canal de compressão (62).
    - 116 Aparelho de acordo com uma das reivindicações
    7 a 10, caracterizado por o canal de fusão (64) do canal de fusão (53) ser envolvido por elementos de aquecimento (66) em todo o seu comprimento.
    - 126 Aparelho de acordo com uma das reivindicações
    7 a 11, caracterizado por se proporcionarem elementos de arrefecimento (81) na estação de compressão (51) para evitar a adesão do material fundido ao êmbolo de compressão e alimentação (63).
    - 13a -
    Aparelho de acordo com uma das reivindicações
    7 a 12, caracterizado por haver dispositivos separadores (72,73) colocados por trás do dispositivo de fusão (53) e do dispositivo de arrefecimento seguinte.
    - 146 -
    Aparelho de acordo com uma das reivindicações
    7 a 13, caracterizado por condutas de vácuo que desembocam no canal de compressão (62).
    - 156 -
    Produto semi-acabado formado a partir de um material termoplástico reforçado com fibras, caracterizado por um revestimento sólido de fibras e de material termoplástico, que ressolifica depois da fusão, e um núcleo, semelhante a um feltro ou a algodão, de uma mistura de fibras-polímero .
    - 166 _
    Produto semi-acabado de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o núcleo ser formado de um material comprimido.
    173
    Produto semi-acabado de acordo com as reivin- dicaçSes 15 ou 16, caracterizado por ter uma forma cilín- drica. - 183 _ Produto semi-acabado de acordo com as reivin- dicações 15 ou 16, caracterizado por ter uma forma oval. - 193 - Produto semi-acabado de acordo com uma das re-
    ivindicaçSes 15 a 18, caracterizado por a cobertura sólida
    ter uma espessura menor que 20% do raio do produto semi-a- c ab ado. - 203 - Produto semi-acabado de acordo com a reivindi- cação 19, caracterizado por a espessura da cobertura sóli- da ser no máximo 10 mm.
    A requerente declara que os primeiros pedidos desta patente foram apresentados na República Federal Alemã em 10 de Fevereiro de 1987 e em 13 de Agosto de 1987, sob os nes. P 37 04 037.5 e P 37 26 921.6, respectivamente
    Lisboa, 9 de Fevereiro de 1988 • AGEKTE «FICIAL »A MOPflIEDAOE INDUSTRIAI
    PROCESSO E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE UM PRODUTO SEMI-ACABADO TERMOPLÁSTICO DIMENSIONALMENTE ESTÃVEL E PRODUTO SEMI-ACABADO PRODUZIDO POR ESSE PROCESSO.
    Λ'
    RESUMO
    A invenção refere-se a um processo para proporcionar cargas de material termoplástico moldável reforçado com fibras adaptado a uma peça moldada que pretende produzir, e acompanhado por aquecimento, no qual um produto inicial que flui livremente de fibras e ligantes, contendo material termoplástico, é aquecido como um cordão e é separada uma carga adaptado do referido cordão e fornecida para um processamento ulterior da carga. Um aparelho tem um dispositivo de fusão com canal de fusão, através do qual o material a processar é comprimido sob a forma de um cordão contínuo, bem como uma estação de arrefecimento.
    FI6.1
    FIG.1
PT86733A 1987-02-10 1988-02-09 Processo e aparelho para a producao de um produto semi acabado termoplastico dimensionalmente estavel e produto semi acabado produzido por esse processo PT86733B (pt)

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