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Title:
IMPROVEMENT INTRODUCED IN A PROCESS FOR OBTAINING THERMO-STRUCTURAL COMPOSITES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/102871
Kind Code:
A1
Abstract:
An improvement introduced in a process for obtaining thermo-structural composites, including the combination of synthetic materials (F), which are coupled, heated and pressed in moulds (M) under fusion temperatures and pressure, said thermo-structural composite (1) being obtained by means of formation of the substrate (S), by moulding synthetic fibres (F), foams, etc, preferably non-woven (NW) + PE film + glass fibre + semi-rigid PU foam soaked in a chemical formulation (FO) containing diphenylmethane diisocyanate (MDI) in a proportion of between 30% and 80% and methylene chloride (MC) in a proportion of between 20% and 70%; to process the product, a catalyst is used which is prepared using Dabco Crystal in a proportion of between 1% and 30%; with water added in a proportion of between 70% and 99%, said substrate (S) optionally having finishes (5) and smaller, complementary structural elements (6) added to it.

Inventors:
TRAMBUSTI FAUSTO RAPHAEL (BR)
Application Number:
BR2019/050496
Publication Date:
May 28, 2020
Filing Date:
November 18, 2019
Export Citation:
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Assignee:
FORMTAP INTERNI SIST AUTOMOTIVOS S/A (BR)
International Classes:
B29C44/06; B29C43/20; B32B5/14; B32B17/02; B32B27/12; B32B27/32; B32B27/40; B60J3/00; B60R13/00
Domestic Patent References:
WO2001032392A12001-05-10
WO1998025748A11998-06-18
Foreign References:
BR0306286A2005-08-16
US3608008A1971-09-21
US3847720A1974-11-12
US4804506A1989-02-14
Attorney, Agent or Firm:
NOBEL PROPRIEDADE INTELECTUAL LTDA (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", proven iente da un ião de d iversos materiais sintéticos (F), aos q uais passam por uma fase de acoplamentos (un ião dos materiais), para posteriormente se rem aquecidos e prensados em moldes ( M) de taman ho específico para cada peça a ser moldada, a temperaturas e pressão adequadas à fusão destes ditos elementos, CARACTERIZADO pelo fato do compósito termo estrutural (1) ser obtido a partir da formação do su bstrato (S), com a moldagem de fibras ( F) sintéticas, espu mas, etc, preferencialmente Non Woven (NW - TNT) + Filme PE + Fibra vidro + Espuma semi-rígida PU embebida em uma formulação química (FO) de Difenilmetano Di Isocianato (MDI) na proporção entre 30% e 80% e Cloreto Metileno (CM) na proporção entre 20% a 70%; sendo que para o processamento do produto, é utilizado um catalisador preparado à base de Dabco Cristal na proporção entre 1% e 30%; adicionando-se água na proporção entre 70% e 99%, podendo dito substrato (S), durante a fase de moldagem a quente, receber a adição de acabamentos (5) e, após a fase de moldagem, receber a adição de elementos estruturais menores e complementares (6).

2) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de se obter, no compósito termo moldado (1), áreas específicas e pontuais (2), com maior resistência à impactos, acrescentando, durante o processo de montagem das camadas de fibras (F) que formarão o substrato (S), uma ou mais camadas de fibras (3), nas respectivas áreas específicas e pontuais (2).

3) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", de acordo com as reivind icações 1 e 2, CARACTERIZADO pelo fato de se obter, no compósito termo moldado (1), áreas específicas e pontuais (2), com maior resistência à impactos, com a aplicação (4) de ajustes dos parâmetros de dosagem da formulação química (FO) que embeberá a espuma semi-rígida PU, durante o processo de montagem das camadas de fibras (F) que formarão o substrato (S).

4) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE

COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", de acordo com qualquer uma das reivind icações anteriores, CARACTERIZADO por permitir, durante a fase de moldagem a quente, a aplicação no substrato (S) de revestimentos ou acabamentos (5), q ue podem ser tecidos, vin il, cou ro, cou rino, plásticos, revestimentos plásticos, pintu ras adeq uadas, etc., onde a superfície externa do substrato (S) se funde com a superfície do material de revestimentos ou acabamentos (5) .

5) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE

COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", de acordo com qualquer uma das reivind icações anteriores, CARACTERIZADO, pelo fato de, após a conformação do substrato (S) + acabamento (5), e para a finalização do compósito termo estrutural (1), poder ser adicionado, através do processo de colagem por Hot Melt ou soldas por sobre-injeção, elementos menores, estruturais e complementares ( 6), tais como, elementos de articu lação como no caso dos q uebra -sóis, elementos de fixação, como no caso das colu nas, painéis de porta, porta pacotes, painel de instru mentos, etc., sendo que tais elementos menores estrutu rais e complementares (6) podem ser confeccionados em materiais plásticos, metál icos, resinas, etc.

REIVINDICAÇÕES MODIFICADAS

Recebidas pela Secretaria Internacional no dia 20 de Março de 2020 (20/03/2020)

1) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", proven iente da un ião de d iversos materiais sintéticos ( MS), aos q uais passam por uma fase de acoplamentos (un ião dos materiais), para posteriormente serem aquecidos e prensados em moldes ( M) de taman ho específico para cada peça a ser moldada, a temperaturas e pressão adequadas à fusão destes ditos elementos, CARACTERIZADO pelo fato do compósito termo estrutural (1) ser obtido a partir da formação do su bstrato (S), com a moldagem de fibras ( F) sintéticas, espu mas, etc, preferencialmente Non Woven (NW - TNT) + Filme PE + Fibra vidro + Espuma semi-rígida PU embebida em uma formulação química (FO) de Difenilmetano Di Isocianato (MDI) na proporção entre 30% e 80% e Cloreto Metileno (CM) na proporção entre 20% a 70%; sendo que para o processamento do produto, é utilizado um catalisador preparado à base de Dabco Cristal na proporção entre 1% e 30%; adicionando-se água na proporção entre 70% e 99%, podendo dito substrato (S), durante a fase de moldagem a quente, receber a adição de acabamentos (5) e, após a fase de moldagem, receber a adição de elementos estruturais menores e complementares (6).

2) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de se obter, no compósito termo moldado (1), áreas específicas e pontuais (2), com maior resistência à impactos, acrescentando, durante o processo de montagem das camadas de fibras (F) que formarão o substrato (S), uma ou mais camadas de fibras (3), nas respectivas áreas específicas e pontuais (2).

3) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", de acordo com qualquer uma das reivind icações anteriores, CARACTERIZADO por permitir, durante a fase de

FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19) moldagem a quente, a aplicação no substrato (S) de revestimentos ou acabamentos (5), que podem ser tecidos, vinil, couro, courino, plásticos, revestimentos plásticos, pinturas adequadas, etc., onde a superfície externa do substrato (S) se funde com a superfície do material de revestimentos ou acabamentos (5).

4) "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO, pelo fato de, após a conformação do substrato (S) + acabamento (5), e para a finalização do compósito termo estrutural (1), poder ser adicionado, através do processo de colagem por Hot Melt ou soldas por sobre-injeção, elementos menores, estruturais e complementares (6), tais como, elementos de articulação como no caso dos quebra-sóis, elementos de fixação, como no caso das colunas, painéis de porta, porta pacotes, painel de instrumentos, etc., sendo que tais elementos menores estruturais e complementares (6) podem ser confeccionados em materiais plásticos, metálicos, resinas, etc.

FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19)

Description:
"APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS"

INTRODUÇÃO

[001] Trata a presente invenção de u m aperfeiçoamento introd uzido em processo de obtenção de compósitos termo estrutu rais, utilizados na ind ústria automotiva, tais como, q uebra-sóis, col u nas internas ABC, partes integrantes de painéis de porta (medal hões), painéis de porta completos, porta pacotes, painel de instru mentos, consoles centrais de apoiar o braço (entre os bancos d ianteiros), podendo ainda serem apl icados em outros segmentos além do segmento automotivo, como forros de tetos e paredes na decoração de imóveis na construção civil, e em eletrodomésticos como fogões, geladeiras, fornos e m icro-ondas, q ue apresentam redução de peso, bem como, melhor performance acústica e térmica, além de alta resistência a impactos.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] A técnica tradicional de obtenção de peças estruturais internas para automóveis, prevê d iferentes partes nos componentes dos interiores dos automóveis, q ue são costu me iramente fabricados pela indústria automobilística, com base em espu mas de pol iu retano (PU), pol ipropileno ( PP), fibras naturais ( madeira ou juta) e materiais plásticos injetados rígidos e/ou semirrígidos.

[003] Além disso, outros materiais são agregados a cada peça, em função da sua util ização, como por exemplo, o q uebra-sol, que possu i em seu interior, u ma armação metál ica ou plástica para articu lação; os painéis de porta automotivos, que possuem sua estrutura em polímeros, com ou sem adição de partes com compósitos de fibras natu rais, acopladas em acabamentos de tecidos, vinil ou cou ro.

[004] Os referidos elementos (pol ímeros), praticados no interior da maioria dos automóveis, são confeccionados com materiais q ue possuem grande resistência física e flexibil idade de design, mas podem apresentar "lâminas plásticas" em condições de deformações e rompimentos, quando submetidos a fortes impactos provocados usual mente por colisões.

[005] Devido ao seu peso e características de absorção de impacto, as espumas semiflexíveis são largamente usadas na fabricação de partes internas dos automóveis, tais como: painéis de instrumentos; quebra-sol, encosto de cabeça; tetos, etc., sendo que, estas espumas semiflexíveis são usualmente protegidas por uma face decorativa feita por vinil, tecidos espumados ou TNT, sendo que seus moldes, normalmente, são fabricados de aço ou alumínio.

[006] As espumas flexíveis e semiflexíveis utilizam água como agente de expansão e possuem, em sua maioria, estrutura com células abertas, sendo que a abertura destas células é crítica, uma vez que as peças acabadas não podem ser esmagadas (após a desmoldagem), para eliminar o encolhimento, mantendo, ainda as características térmicas e acústicas.

[007] A manufatura das espumas semiflexíveis é mais complexa e envolve outras etapas adicionais distintas, sendo que o processo mais utilizado emprega sistemas que utilizam derivados do MDI e polióis poliéteres reativos. Este processo é utilizado para as espumas acopladas aos tecidos, para obtenção de "toque com memória" nos acabamentos externos das peças, conferindo melhor conforto interno no interior dos veículos.

[008] Já as espumas semi-rígidas são utilizadas como absorvedoras de impacto, como em para-choques e tetos automotivos. Estas espumas são semi-rígidas em sua natureza, assemelhando-se às rígidas, podendo não recuperar a forma inicial com a mesma performance do que as espumas flexíveis, a depender da força de impacto. Como as espumas flexíveis e semiflexíveis, as espumas semi-rígidas possuem mais de 90% de células abertas em sua estrutura. A diferença é que devido a maior rigidez de sua estrutura, as espumas semi-rígidas, quando submetidas aos testes de compressão, retornam mais lentamente a forma original.

[009] Quando a espuma é submetida a um impacto, ela pode absorver e dissipar a energia de duas formas: i) por amortecimento pneumático (expulsão e reentrada do ar retido nas estruturas celulares durante a deflexão) e ii) por amortecimento mecânico (deflexão da estrutura celular), sendo que o material da face também atua como um mecanismo distribuidor de carga, para aumentar a desaceleração durante o impacto de um corpo.

[010] Além das espu mas de poliuretano ( PU), pol ipropileno ( PP) e materiais plásticos injetados e rígidos, também são utilizados na indústria automobilística, materiais termo-moldados, resultantes da moldagem de várias camadas de fibras, com a adição ou não de resinas.

[011] Estes processos de fabricação resu ltam em peças com maior peso, menor resistência a impactos, menor pe rformance acústica e térmica, além, é claro, de ter um custo elevado de fabricação.

ANÁLISE DO ESTADO DA TÉCNICA

[012] Existem diversas soluções para a fabricação de estruturas termo-moldadas para automóveis e demais setores, destacando-se o PI 0413887-2, PI0502033-6 e o WO9320131A1, que prevêem um processo de fabricação de estruturas moldadas isolantes, porém, sem atingir os parâmetros necessários à segurança, isolamento térmico e acústico e redução de custos de produção. OBJETIVOS DO APERFEIÇOAMENTO

[013] O principal objetivo do presente aperfeiçoamento é obter um compósito termo estrutural, com maior resistência a impacto, inclusive, com a possibilidade de criar reforços pontuais em partes específicas da peça, que recebem maiores impactos; com alta performance acústica e térmica.

[014] Outro objetivo do presente aperfeiçoamento é a possibilidade do referido compósito termo estrutural, receber outros elementos menores, estruturais e complementares, componentes de cada conjunto tais como, elementos de articulação como no caso dos quebra-sóis, elementos de fixação como no caso das colunas e painéis de porta, etc., sendo que, os referidos elementos estruturais e complementares são passíveis de serem confeccionados em materiais plásticos, resinas, metálicos, etc.

[015] Também é objetivo do presente aperfeiçoamento, a produção de um compósito termo estrutural, que possibilite o recebimento de acabamento exterior de alto nível, sem alterar suas características de resistência, acústica e térmica.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[016] Para solucionar os inconvenientes citados e pensando em proporcionar melhorias no processo de fabricação de compósito termo estrutural, foi desenvolvido o presente "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", que apresenta um processo de obtenção de elementos de revestimento e outros componentes automotivos praticados no interior de automóveis, utilizando, de forma complementar às espumas mencionadas anteriormente (rígidas, semi-rígidas e flexíveis), com a inclusão de fibras de vidro geometricamente estruturadas e novas formu lações q uímicas derivadas do M DI, com a possibilidade de criar reforços pontuais em regiões específicas das peças, conforme necessidades inerentes a cada tipo de prod uto, cliente e mercado.

[017] O presente aperfeiçoamento prevê a possibil idade de inclusão de acabamentos nobres ao compósito termo estrutu ral, com a finalidade de mel horar o aspecto visual da peça (acabamento), podendo ser ad icionado vin il, cou ro, courino, tecidos espu mados, tecidos acoplados com vinil, manta ovata, TNT, etc, sem preju ízo da performance de resistência, térmica, acústica e densidade.

[018] Permitem, ainda, alta flexibilidade de design, curvas e vincos com ângu los agressivos, inclusive com a possibilidade de reciclagem dos materiais util izados.

[019] O compósito termo estrutural, objeto do presente, é proveniente da u nião de d iversos materiais sintéticos, aos quais passam por uma fase de acoplamentos (u nião dos materiais), para, posteriormente, serem aq uecidos e prensados em moldes específicos, a temperaturas e pressão adeq uadas à fusão destes ditos elementos.

[020] Além d isso, cada elemento especificamente, pode ou não receber outros elementos menores, estrutu rais e complementares, componente s de cada conjunto tais como, elementos de articu lação como no caso dos q uebra - sóis, elementos de fixação como no caso das col unas e painéis de porta, etc., sendo que, os referidos elementos estrutu rais e com plementares são passíveis de serem confeccionados em materiais plásticos, resinas, metál icos, etc.

[021] Em seguida à moldagem das peças e adição dos elementos estruturais complementares, as peças prod uzidas recebem acabamentos adequados e compatíveis ao modelo do automóvel e outros segmentos diversos, tais como, revestimentos plásticos, em tecidos, vinil, couro ou corino adequados ou pinturas adequadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[022] A complementar a presente descrição de modo a obter u ma mel hor compreensão das características do presente aperfeiçoamento e de acordo com uma preferencial real ização prática do mesmo, acompa nha a descrição, em anexo, u m conju nto de desen hos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou o seguinte.

Fig. 1, apresenta o compósito termo estrutu ral acabado, com as ind icações das áreas de maior impacto e componentes estrutu rais menores adicionados;

Fig. 2 apresenta a inserção de fibras adicionais, em locais pontuais do compósito termo estrutual; e

Fig. 3 apresenta a aplicação de ajustes nas dosagens da formulação q uímica, em locais pontuais do compósito termo estrutu ral .

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[023] Conforme ilustram as figuras relacionadas e é previsto na invenção, o presente "APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM PROCESSO DE OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS TERMO ESTRUTURAIS", é proven iente da u n ião de d iversos materiais sintéticos (F), aos q uais passam por uma fase de acoplamentos (un ião dos materiais), para posteriormente serem aq uecidos e prensados em moldes ( M) específicos, a temperatu ras e pressão adeq uadas à fusão destes d itos elementos, mais particularmente de um processo de obtenção de compósitos termo estrutu rais ( 1), com a conformação do su bstrato (S) a partir de fibras ( F) sintéticas, espu mas, etc, preferencialmente Non Woven (NW - TNT), mais Filme PE, mais Fibra vidro, mais espuma semi-rígida PU embebida em uma formulação (FO) de Difenilmetano Di Isocianato (MDI) na proporção entre 30% e 80% e Cloreto Metileno (CM) na proporção entre 20% a 70%; sendo que para o processamento do produto, também é utilizado um catalisador preparado à base de Dabco Cristal na proporção entre 1% e 30%; adicionando-se água na proporção entre 70% e 99%.

[024] O presente aperfeiçoamento é compreendido pela possibilidade de obtenção de áreas específicas e pontuais (2), no compósito termo estrutural (1), com maior resistência a impactos, acrescentando, durante o processo de montagem das camadas de fibras (F) que formarão o substrato (S), uma ou mais camadas (3) de fibra (F), na respectiva área específica e pontual (2), sendo que este reforço pontual (2) também poderá ser obtido com a aplicação (4) de ajustes dos parâmetros de dosagem da formulação (FO) apresentada, que influenciam diretamente na rigidez do substrato (S).

[025] O presente aperfeiçoamento também é compreendido pela possibilidade de aplicação, nas peças a serem moldadas, du rante a fase de moldagem do su bstrato (S), de revestimentos ou acabamentos (5), q ue podem ser tecidos, vin il, cou ro, cou rino, plásticos, revestimentos plásticos, pintu ras adequadas, etc.

[026] Após a conformação do substrato (S) + acabamento (5) (tecido, vinil, couro, etc.), e para a finalização do compósito termo estrutural (1), poderão ser adicionados, através do processo de colagem por Hot Melt ou soldas por sobre-injeção, elementos menores, estruturais e complementares (6), tais como, elementos de articu lação como no caso dos quebra-sóis, elementos de fixação, como no caso das colunas, painéis de porta, porta pacotes, painel de instrumentos, etc., sendo que tais elementos menores estruturais e complementares (6) podem ser confeccionados em materiais plásticos, metálicos, resinas, etc.

[027] Apesar de detalhada o presente aperfeiçoamento, é importante entender que a mesma não limita sua aplicação aos detalhes e etapas aqui descritos, sendo que dito aperfeiçoamento é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou executada em uma variedade de modos, devendo ficar entendido que a terminologia aqui empregada é para a finalidade de descrição e não de limitação.