PT1386721E

PT1386721E - Processo e instalação para fabrico de peças moldadas reforçadas por fibras

Info

Publication number: PT1386721E
Application number: PT03013427T
Authority: PT
Inventors: Richard Bruessel
Original assignee: Dieffenbacher Gmbh & Co Kg
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2003-06-21
Publication date: 2011-03-29
Also published as: US7354540B2; ATE492393T1; DE50313339D1; EP1386721B1; US20040135285A1; EP1386721A1; CN100548642C; DE10233300B4; DE10233300A1; SI1386721T1; CN1513662A; DE20321898U1

Description

ΕΡ 1 386 721/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Processo e instalação para fabrico de peças moldadas reforçadas por fibras" 0 invento refere-se a um processo para produção de peças moldadas reforçadas por fibras (SMC), no qual de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, o processo de produção é executado numa instalação de produção de mantas de resina, a partir da mistura dos componentes individuais para se obter a mistura de resina até à operação de prensagem de uma peça moldada, num processo de produção continuo e refere-se também a uma instalação de acordo com o preâmbulo da reivindicação 3 para execução do processo.

Devido às suas boas características mecânicas e ao seu preço favorável, as peças moldadas, produzidas de acordo com o processo SMC, os materiais de plástico reforçados por fibras de cura térmica mais amplamente utilizados. Até agora, para produção de peças SMC é, em primeiro lugar, produzida a matéria-prima constituída por uma massa de resina (mistura de resina) com fibras de vidro cortadas incluídas. Esta mistura de resina é aplicada sobre películas finas de plástico transparente (películas de suporte) e submetida a um processo de cura. 0 processo de cura actual demora entre 4 e 5 dias e serve para o espessamento dos materiais de enchimento adicionados à mistura de resina. A mistura de resina consiste em resinas, soluções de termoplásticas, materiais de enchimento, melhoradores de escoamento, agentes antiaderentes integrados, inibidores e endurecedores. Esta é agitada para originar um líquido bem disperso a uma temperatura predeterminada e na instalação de produção de mantas de resina é ainda adicionado um meio de espessamento em pó ou líquido e por meio de lâminas espalhadoras, espalhada sobre a película de suporte inferior e superior e regulada em largura. 0 vidro cortado a partir de mechas contínuas, por exemplo, é doseado por mecanismos de corte sobre a camada de mistura de resina da película de suporte inferior. Depois disto, a película de suporte superior com a mistura de resina é assente sobre a camada de fibras cortadas. Através de um processo de laminagem seguinte as fibras são misturadas/impregnadas com a mistura de resina e 2 ΕΡ 1 386 721/ΡΤ como manta de resina é, em seguida, enrolada num rolo ou como produto plano semi-acabado, é submetida a um armazenamento intermédio para o processo de cura. Através do processo de cura a mistura de resina sofre um espessamento tão forte que as películas de suporte podem ser retiradas livres de resíduos e durante a compressão no processo de extrusão as fibras de vidro escoam-se em conjunto com a matriz. São cortadas mantas à medida a partir do produto semi-acabado plano ou dos rolos, adaptados às respectivas peças moldadas a produzir, são colocadas e prensadas individualmente ou em conjunto numa prensa de moldagem. A desvantagem neste processo é que o produto SMC semi-acabado só pode ser processado após um período de cura longo, aumentando, desse modo, os custos de produção. É conhecido a partir do US 5,202,071 A um processo para produção de SMC que prevê, para além de uma produção contínua de uma mistura de resina por meio de um extrusor, o carregamento do produto da extrusão sobre uma manta de fibras longas. Este composto é, então, comprimido e arrefecido num laminador, em que no exterior estão dispostas películas. Após os passos de laminagem e de refrigeração o SMC pode ser cortado e moldado numa prensa. Para além da desvantagem da condução das películas ser complicada, que antes da prensagem terão que ser retiradas manualmente, neste caso só podem ser utilizados compostos de resina, que após a extrusão têm que ser utilizados imediatamente.

Em DE 199 49 318 AI é mostrada uma instalação para produção de SMC de acordo com o preâmbulo da reivindicação 3, em que é aplicada nas películas resina com um lâmina espalhadora e entre esta resina são aplicadas fibras de reforço, em que após a junção destas películas com resina localizada no interior são processadas num tipo de sanduíche, sendo esta cortada e enrolada em rolos. Depois as películas têm que voltar a ser afastadas das camadas SMC.

Também é desvantajoso que o produto semi-acabado enrolado num rolo se deforme durante o processo de cura. Se o rolo estiver assente no solo, existem pressões sobre as camadas SMC inferiores e, portanto, um deslocamento lateral do material. Se os rolos estiverem suspensos num veio, o 3

ΕΡ 1 386 721/PT efeito negativo durante o armazenamento de cura é o oposto. 0 material escoa-se para baixo e as camadas do material na região inferior dos rolos apresentarão gramagens mais elevadas do que as camadas das camadas superiores. Estas gramagens inevitavelmente diferentes obrigam a cortar as mantas para cada molde não apenas no comprimento, mas também a pesar as mesmas, de modo que em cada peça produzida seja mantido o mesmo volume e assim a mesma espessura. Enquanto a gramagem das bandas for constante, as peças de banda SMC necessárias, podiam ser cortadas automaticamente com um calibrador de comprimento, o que reduz significativamente os custos de produção e aumentaria a qualidade das peças moldadas. Esta composição de mantas cortadas à medida com diferente secção de espessura é também a razão pela qual a produção de peças moldadas SMC não foi até agora automatizada de forma suficiente. Uma outra desvantagem existente até agora na produção SMC deve ser vista nas películas de suporte não reutilizáveis que são também consideradas como factor de custos no processo de produção. 0 invento tem por objectivo proporcionar um processo, por meio do qual seja possível proporcionar mantas de resina (produto SMC semi-acabado) serem disponibilizadas com a plasticidade adequada para, num processamento seguinte directo e imediato, dar origem a peças moldadas e proporcionar uma instalação para a execução de um processo deste tipo. A solução para o processo consiste no facto de, de acordo com a reivindicação 1, até à operação de prensagem de uma peça moldada, a mistura de resina ser preparada num procedimento continuo, com os seguintes passos de processo. Num primeiro passo, a mistura de resina, produzida através da mistura em conjunto intensa de componentes doseados com precisão, é misturada com um meio de espessamento de reacção rápida, a mistura de resina é, em seguida, espalhada sobre uma cinta inferior e sobre uma cinta superior por meio de lâminas espalhadoras, em camadas de mistura de resina com a respectiva espessura. Além disso, na camada de mistura de resina inferior são doseadas fibras de vidro cortadas, por exemplo, a partir de mechas continuas por mecanismos de corte e/ou fibras longas e após a junção de ambas as camadas de 4 ΕΡ 1 386 721/ΡΤ mistura de resina numa instalação de produção de mantas de resina, formada como secção de laminagem e de impregnação, é formada uma manta de resina continua. Para a cura, esta manta de resina continua é, então conduzida em forma de meandros para um processo de cura predeterminado em tempo com as cintas através de um acumulador de espessamento com temperatura controlada, em que o processo de cura é determinado pelo tempo de passagem e pela temperatura no acumulador de espessamento encapsulado e depois da divisão em mantas predefinidas de corte à medida, as mesmas são conduzidas para posterior tratamento, por exemplo, para uma prensa de moldagem aquecida originando as peças moldadas.

Com as medidas do processo de acordo com o invento é possivel produzir peças moldadas reforçadas por fibras por um processo directo e continuo, sem o armazenamento intermédio para o processo de cura.

Para a execução do processo com sucesso todos os passos do processo têm de ser executados com coerência. Isto é válido tanto para os passos do processo conhecidos como para os novos com as consequências seguintes:

As receitas para a mistura da resina têm que ser rigorosamente respeitadas, porque: • A mistura de resina tem que ser misturado de modo intenso e um meio de espessamento de reacção rápida adequado tem que ser também misturado na dosagem suficiente, e • um tempo de cura curto e um aquecimento controla da manta de resina continua no acumulador de espessamento continuo tem que ser ajustado aos componentes individuais utilizados e as suas partes percentuais na mistura de resina têm que ser ajustadas previamente e respeitadas com controlo técnico das medições. 0 aquecimento controlado na manta de resina provoca, por um lado, uma diminuição de viscosidade durante um periodo de tempo limitado, que possibilita a rápida dilatação dos materiais de enchimento e, por outro lado, inicia a reticulação do plástico. 5 ΕΡ 1 386 721/ΡΤ

Através da utilização de vários cintas de suporte e do seu comprimento seleccionável no acumulador de espessamento, o processo de cura pode ser temporizado e/ou regulado através da variação da velocidade de produção. A instalação para execução do processo é formada, de acordo com a reivindicação 3, por estações de mistura para os componentes da mistura de resina, • por duas lâminas espalhadoras, que espalham a mistura de resina sobre uma cinta inferior e outra superior, • por um dispositivo para aplicação de fibras de vidro cortadas sobre a camada de mistura de resina inferior, • por uma secção de laminagem e impregnação para formar uma manta de resina continua, • por um acumulador de espessamento continuo para o processo de cura da manta de resina que passa em forma de meandros através os suportes de cinta com temperaturas controladas, • por um mecanismo de corte para cortar com o comprimento certo e moldagem adaptada à forma de mantas na saída da manta de resina para fora do acumulador de espessamento contínuo, e • por uma prensa de moldagem, na qual as mantas cortadas à medida colocadas individualmente ou em conjunto são prensadas para formar as peças moldadas.

Esta instalação tem a vantagem de permitir uma execução selectiva, precisa e controlada do processo ser concretizada com sucesso numa produção contínua. Com o acumulador de espessamento contínuo, de acordo com o invento, foi em especial, possível dispor o processo de cura predeterminado em tempo, num percurso vertical em forma de meandros, dependente do comprimento necessário dos suportes de cinta com temperatura controlável e colar os mesmos numa caixa compacta. 0 processo de cura pode ser concebido para o tempo de cura adequado pela disposição dos suportes de cinta e da sua concepção no que se refere ao seu comprimento e quantidade. Uma outra vantagem relativa aos custos e à simplificação da instalação deve ser também considerada pelo facto de não serem utilizadas películas não recuperáveis para a moldagem e 6

ΕΡ 1 386 721/PT ο transporte da manta de resina contínua; embora isso fosse possível, em vez disso estão previstas cintas sem-fim para utilização permanente.

Seguidamente são apresentadas as vantagens do processo e da instalação: • Aumento da capacidade do processo para a obtenção de peças moldadas de melhor qualidade. • Aumento da eficiência do processo, evitando os produtos semi-acabados e, assim, redução dos custos das peças moldadas. • Inexistência de armazenamento de produtos semi-acabados a diferentes temperaturas, inexistência de oscilações de material, devido a materiais com armazenamento diferenciado, tais como, produtos de verão/produtos de inverno. Não são necessárias capacidades intermédias de armazenamento. Possível existência no processamento SMC de várias receitas. • Devido ao processo ser contínuo é excelente a homogeneidade das mantas de resina. Isto origina peças moldadas muito uniformes com operações de rectificação muito reduzidas. • A reprodutibilidade é assegurada pela reduzida quantidade de material no processo. • As dificuldades presentes no transporte de produtos semi-acabados, tais como os efeitos das oscilações de temperatura, tempo de armazenamento, humidade são perfeitamente evitadas. • Aumento da qualidade de superfície através do comportamento de escoamento reprodutível. • Alimentação das várias estações de prensagem possível através de mantas de resina individuais preparadas em conformidade. • A disponibilização directa e contínua da mistura de material de cura por calor reforçado com fibras evita as oscilações na qualidade do material durante o seu processamento.

Como vantagem e resultado de todos os passos do processo e características da instalação de acordo com o invento, as mantas cortadas à medida com a plasticidade correcta podem ser conduzidas para um processo directo SMC para tratamento 7 ΕΡ 1 386 721/ΡΤ posterior dando origem a peças moldadas de endurecimento por calor reforçadas por fibras, isto é, o processo directo SMC de acordo com o invento está em condições de disponibilizar para processamento posterior materiais de endurecimento por calor reprodutíveis com reforço de fibras longas.

Outros objectivos e aperfeiçoamentos vantajosos do invento resultam das reivindicações subordinadas e da descrição que se segue em conjunto com o desenho. 0 desenho mostra numa vista lateral a instalação de produção de mantas de resina 1 para execução do processo. A mesma consiste nas suas partes mais marcantes, na secção de aplicação da mistura de resina A, na secção de laminagem e de impregnação B e no acumulador de espessamento 14. Na instalação de mistura para misturar os componentes individuais não representados para a mistura de resina 9, os quais já são conhecidos no estado da técnica. A instalação de produção de mantas de resina 1 mostra principalmente que na secção de laminagem e de impregnação B, bem como no acumulador de espessamento 14 não são utilizadas películas irrecuperáveis, mas antes cintas contínuas 2 e 3 reutilizáveis, que conduzem a manta de resina 10 através da instalação por meio dos rolos de inversão 22. A mistura de resina 9, previamente misturada é espalhada, em primeiro lugar, sobre a cinta inferior 2 pela lâmina espalhadora 4, dando origem à camada de mistura de resina 5. Sobre esta camada de mistura de resina inferior 5 são doseadas fibras de vidro cortadas 6 ou fibras longas. Também podem ser inseridas fibras contínuas ou mantas de fibras, principalmente, para peças de suporte. Em simultâneo é realizado o espalhamento da camada de mistura de resina 8 sobre a cinta superior 3 por meio da lâmina espalhadora 7. Depois da junção de ambas as camadas de mistura de resina 5 e 8 e da sua condução entre os cilindros 11 e 13 inferior e superior, a manta de resina 10 é conformada na secção de laminagem e de impregnação B, sendo que as fibras de vidro ou outras fibras são impregnadas com o material plástico na mistura de resina 9 e laminadas em conjunto. A manta de resina contínua 10 assim formada é conduzida para cura através de um acumulador de espessamento 14 de temperatura controlada e encapsulado, por meio de rolos de accionamento 12, os quais estão sempre em contacto com as 8

ΕΡ 1 386 721/PT cintas 2 e 3. No referido acumulador, as cintas 2 e 3 com a manta de resina 10 são accionadas igualmente, por meio dos rolos de accionamento 12 e conduzidas em torno dos suportes de cinta 15. O número e o comprimento S dos suportes de cinta 15, bem como da quantidade de calor que é conduzida para os mesmos variam de acordo com o tempo de cura predeterminado. O comprimento de toda a secção de cura S adiciona-se, por exemplo, ao comprimento das secções individuais Si a Ss dos suportes de cinta 15 utilizados. A instalação de produção de mantas de resina 1 é tornada curta e compacta dispondo os suportes de cinta 15 em forma de meandros. É também vantajoso neste caso, que as dimensões do acumulador de espessamento continuo 14 sejam fáceis de calcular para os parâmetros necessários.

Quando a manta de resina 10 já estiver curada, a mesma é solta por lâminas das cintas 2 e 3 e conduzida para o mecanismo de corte 17. No mecanismo de corte 17 a manta de resina 10 é cortada, de acordo com as especificações, em comprimento ou também em largura, é conduzida por meio da cinta de alimentação 19 como manta cortada à medida 18 para a prensa de moldagem 20 e é prensada para formar uma peça moldada e curada.

Lista de símbolos de referência: DP 1285 EP 1. Instalação de produção de mantas de resina 2. Cinta inferior 3. Cinta superior 4. Lâmina espalhadora inferior 5. Camada de mistura de resina 6. Vidro cortado a partir de mechas continuas e/ou 7. 8 9.10. 11. 12. 13. 14. 15. fibras longas Lâmina espalhadora superior Camada de mistura de resina Mistura de resina Manta de resina Cilindro inferior Rolos de accionamento Cilindro superior Acumulador de espessamento Suporte de cinta de plástico 9 ΕΡ 1 386 721/ΡΤ 9 ΕΡ 1 386 721/ΡΤ 16 . 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. S Α Β

Lisboa, Régua de calibração

Mecanismo de corte

Manta cortada à medida

Cinta de alimentação

Prensa de moldagem

Peça moldada

Rolo de inversão

Rolos de accionamento

Comprimento de um suporte de cinta 15

Secção de aplicação da mistura de resina

Secção de laminagem e de impregnação 2011-03-22

Claims

ΕΡ 1 386 721/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Processo para produção de peças moldadas reforçadas por fibras SMC, em que o processo de produção é executado de modo contínuo numa instalação de produção de mantas de resina (1), a partir da mistura dos componentes individuais para se obter a mistura de resina (9) até à operação de prensagem de uma peça moldada, em que a mistura de resina (9), produzida por meio de uma mistura intensa dos componentes constituintes doseados com precisão, é espalhada proporcionalmente, de acordo com o especificado, sobre uma cinta inferior (2) e sobre uma cinta superior (3) por meio de lâminas espalhadoras (4; 7) para formar camadas de mistura de resina (5; 8) com a respectiva espessura, em que são doseadas fibras de vidro cortadas (6) e/ou fibras longas na camada de mistura de resina inferior (5) e após a junção de ambas as camadas de mistura de resina (5; 8) são formadas, numa instalação de produção de mantas de resina (1), disposta como uma secção de laminagem e de impregnação (B), sendo formada uma manta de resina contínua (10), em que a mesma é conduzida para tratamento adicional uma prensa de moldagem aquecida (20), após divisão em mantas (18) cortadas à medida e prensadas dando origem a peças moldadas (21), em que a manta de resina contínua (10) é conduzida, em forma de meandros, para um processo de cura com tempo predeterminado pelas cintas (2; 3) através de um acumulador de espessamento contínuo (14) de temperatura controlada, e em que o processo de cura é determinado pelo tempo de passagem e pelo calor no acumulador de espessamento (14) encapsulado e pelo agente de espessamento de reacção rápida que é misturado na mistura de resina (9) antes da aplicação às cintas inferior ou superior (2; 3) .
2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a determinação do tempo do processo de cura ser feita por meio do comprimento seleccionável dos suportes de cinta (15) no acumulador de espessamento contínuo (14) e da velocidade de produção.
3 - Instalação para execução do processo de acordo com a reivindicação 1 e 2 numa instalação de produção de mantas de resina (1), formada por estações de mistura para os ΕΡ 1 386 721/PT 2/2 componentes da mistura de resina para produção de uma mistura de resina (9), duas lâminas espalhadoras (4 e 7) que espalham a mistura de resina (9) sobre uma cinta inferior e outra superior (2 e 3), um dispositivo para aplicação do fibras de vidro cortadas (6) na camada de mistura de resina inferior (5), uma secção de laminagem e de impregnação (B) para formar uma manta de resina continua (10), um mecanismo de corte (17) para divisão adaptada à forma da manta de resina contínua (10), que dá origem a mantas (18) cortadas à medida, e uma prensa de moldagem, na qual as mantas (18) cortadas à medida, são colocadas individualmente ou em conjunto e são comprimidas, originando uma peça moldada (21), caracterizada por estar previsto um acumulador de espessamento contínuo (14) para o processo de cura após a secção de laminagem e de impregnação (B), para formar uma manta de resina contínua (10), o qual apresenta suportes de cinta (15) para a manta de resina contínua (10), dispostos em forma de meandros e com controlo de temperatura, e por o mecanismo de corte (17) para divisão da manta de resina (10), estar disposto à saída da manta de resina (10) do acumulador de espessamento (14).
4 - Instalação de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por as cintas (2 e 3) estarem dispostas de maneira contínua e serem suficientemente resistentes para funcionamento contínuo.
5 - Instalação de acordo com as reivindicações 3 e 4, caracterizada por o comprimento da secção de cura ser formado por meio de várias secções parciais (Si + S2 + S3... Sn) dos suportes de cinta (15), dispostas em sobreposição. Lisboa, 2011-03-22 EP 1 386 721/PT 1/1

Fig.1