A presente invenção insere-se no campo de materiais e estruturas e revela um material composto e um processo para fabricação de um material com- posto. Mais concretamente, a presente invenção revela um material composto dotado de pelo menos uma primeira manta e pelo menos uma segunda manta compostas de uma mistura de fibras naturais e sintéticas, associadas entre si a partir de uma camada intermediária de base olefínica, bem como o processo para a fabricação deste material.

Descrição do Estado da Técnica

Atuaimente, os materiais desenvolvidos para aplicações estruturais, entre eles os utilizados para o revestimento de automóveis, estruturas da construção civil e naval, entre outras, compreendem uma gama diversa de componentes. Tais elementos, quando agregados, são capazes de oferecer dife- rentes propriedades e características consoantes à necessidade e aplicação a que se destinam. Tais materiais podem ser denominados como materiais compostos, tricompostos, etc.

Em essência, estes materiais compostos aplicados em estruturas e revestimentos são atuaimente fabricados a partir de pelo menos alguns dos se- guintes elementos:

• Fibras;

• Resina ou matriz;

• Endurecedores ou agentes de cura da resina;

• Desmoldantes

É oportuno dizer que os materiais compostos são definidos como materiais formados de dois ou mais constituintes com distintas composições, estruturas e propriedades e que são separados por uma ou mais interfaces. O ob- jetivo principal na produção de materiais compostos é o de combinar diferentes materiais para produzir uma peça com propriedades superiores às dos componentes unitários.

Adicionalmente, as propriedades dos compostos são controladas principalmente pelas propriedades de seus constituintes, sua distribuição, dispersão, interação destas com uma matriz bem como sua forma e tamanho. No momento em que se conhecem as propriedades individuais de cada material e o modo como os componentes interagem entre si, pode-se projetar um material ideal para uma dada aplicação. Adicionalmente, os materiais compos- tos são também projetados para atender aplicações que necessitem de um conjunto de propriedades específicas, sejam elas estruturais, térmicas, elé- tricas, tribológicas, ópticas entre outras.

Em razão disto, os métodos ou processos de fabricação deste tipo de materiais para aplicação estrutural têm fundamental participação na definição das propriedades físicas do produto final. Entre os diversos métodos disponíveis, aqueles mais pertinentes a presente invenção serão mais detalhadamente descritos a seguir.

Tomando, por exemplo, a produção do forro interno de uma porta de um veículo automóvel, onde uma das porções está virada para a parte interna da porta e a outra porção, dotada do acabamento, está virada para o habitáculo, um dos métodos de produção disponíveis diz respeito à fabricação por injeção plástica que, em termos gerais, pode ser resumida de acordo com as seguintes etapas:

a) Injeção individual de uma primeira e uma segunda manta compostas de fibras naturais e/ou sintéticas em moldes separados;

b) Pareamento das mantas obtidas na etapa a) através de processos de colagem, solda, ultra-som, vibração ou placa quente, através de ferramental e equipamento específico; e

c) Aplicação de adesivo para colagem de um revestimento, seguido de prensagem em um molde específico para a finalização da adesão de todas as camadas do material.

Embora este seja um método bastante empregado para a fabricação destes materiais, apresenta diversos inconvenientes, tais como:

i) necessidade que as duas mantas injetadas tenham dimensões exatas en- tre si para que o pareamento seja perfeito, com vista a evitar abas ou frestas ii) uso de diversos moldes para as etapas de injeção prensagem; e iii) a utilização de colas ou resinas, quando necessário, que produzem vapores tóxicos nocivos aos operadores.

Um segundo método utilizado para a fabricação de materiais compostos ob- jeto da presente invenção é alcançado pela termoformagem a vácuo. Em essência, este método consiste num processo capaz de aquecer uma manta até a temperatura de amolecimento do termoplástico para posterior colocação em um molde refrigerado multicavidade. Seguidamente, por ação de ar comprimido e vácuo, a conformação do produto é promovida. O produto é então resfriado, cortado, desmoldado e pareado com outra manta para for- mar o material composto.

Entre as desvantagens apresentadas por este processo, pode-se citar que as peças por ele estruturadas só são possíveis com um aumento da espessura das mantas. Adicionalmente, por questões de resistência do material, é necessário criar reforços com adição de elementos (tal como, por exemplo, tubos ou porções de aço), podendo ser utilizados em conjunção com nervuras que visem o aumento da rigidez da peça. Naturalmente que todas estas condições construtivas acabam por provocar um aumento no peso final da peça, o que é notoriamente reconhecido como um inconveniente. Cumpre notar também que a adição de elementos com função estrutural como o aço tem como vantagem garantir a resistência mecânica da peça, mas confere uma resistência usualmente superior ao necessário, ocorrendo um super dimensionamento que reduz o binómio peso (adição excessiva de peso) e custo (aumento do numero de etapas de produção e consequentemente do custo final da peça).

Ademais, devido ao fato de este método de fabricação gerar produtos com diferentes espessuras, decorrentes dos estiramentos que ocorrem na termoformagem e no ato da conformação, podem ocorrer trincas e deformações originadas pelas tensões residuais resultantes do resfriamento. Estes defeitos dificultam e podem até impossibilitar o posterior pareamento e prensa- gem do material para a finalização da adesão de todas as camadas do material composto. Este é um dos fatores de ruídos de vibração em veículos dado que embora uma peça possa ter um encaixe perfeito em sua monta- gem, após uma exposição ao sol as tensões tendem a relaxar, provocando a deformação da pela já montada no veículo e com isso os desagradáveis ruídos típicos dos plásticos.

Um terceiro método atualmente utilizado para a fabricação destes materiais compostos com aplicação estrutural é definido como o método folhas gémeas (mais conhecido como Twin Sheet).

Este método de fabricação consiste essencialmente em aquecer-se duas placas de material termoplástico tal qual o método de termoformagem a vácuo descrito acima. Estas placas aquecidas são então moldadas a vácuo, posicionadas paralelamente uma com a outra com as cavidades fixas a uma prensa e então conformadas. Imediatamente após esta conformação, o sistema é fechado, unindo-se as duas faces formadas em uma única peça. Do mesmo modo, este método implica na utilização de diversos moldes de conformação e bombas de vácuo dando origem a etapas que podem provo- car imprecisões nas peças que serão posteriormente pareadas e prensadas. Consequentemente, o material final obtido por este método apresenta como desvantagens uma baixa estabilidade térmica e dimensional.

Vistos os métodos atualmente conhecidos para a fabricação de materiais compostos para fins estruturais, cabe apresentar os compostos tradicional- mente utilizados nestes métodos de fabricação. Os materiais compostos com aplicação estrutural são fabricados a partir da mistura de dois ou mais materiais selecionados entre os compostos particulados, laminados, fibrosos, fibrosos laminados e os compostos desenvolvidos para fins estruturais, tais como, polímeros de alto desempenho dotados de fibras cerâmicas ou poliméricas de alto módulo elástico e resistência mecânica.

Recentemente, as fibras naturais têm se tornado uma alternativa aos componentes sintéticos utilizados para o reforço dos materiais com aplicação estrutural nos mais diversos campos (indústria naval, da construção civil e indústria automobilística).

A título de exemplo, a indústria automobilística já utiliza, por exemplo, fibras de linho, sisal e cânhamo no revestimento interno de portas e porta-malas, bem como fibras de coco e borracha nos bancos. Para as montadoras de automóveis, o uso de fibras naturais significa custos menores na fabricação dos materiais e carros menos pesados, resultando na economia de combustível e contribuindo também para um menor impacto ambiental.

A utilização de fibras naturais, misturadas a outros componentes apropria- dos, apresentam uma série de vantagens sobre outros compostos inorgânicos para o reforçamento de materiais compostos. Note-se que as fibras naturais são mais leves, de baixo custo, densidade menor do que as fibras de vidro e grafite, além de serem oriundas fontes renováveis, não abrasivas, biodegradáveis e amplamente disponíveis em território nacional. Ademais, as fibras naturais garantem boas propriedades mecânicas e de baixa condutividade térmica e elétrica.

Adicionalmente, as fibras naturais atuam nas microfissuras dos materiais, restringindo o crescimento de fissuras quando submetidas a tensões que levam à ruptura do composto, melhorando assim as propriedades mecâni- cas dos materiais em que estão presentes, como resistência à fratura, módulo de elasticidade na flexão, fadiga e resistência ao impacto. A deformação de peças após montagem, tal como acima apontado, ocorre principalmente em peças constituídas majoritariamente por polímeros. A adição de fibras naturais tem como vantagem garantir a estabilidade dimensional, bem como auxiliar na distribuição das tensões internas, diminuindo o empenamento da peça. Isso ocorre porque as fibras naturais são menos sensíveis à deformação por calor.

Neste contexto, existe hoje um interesse crescente na otimização da incorporação de materiais naturais e de materiais lignocelulósicos (fibras naturais tais como sisal, coco, banana, curauá e juta), como reforço em compostos de matrizes termofixas ou termoplásticas.

Mais concretamente, as fibras naturais são utilizadas como reforço em polímeros, substituindo parcialmente as fibras sintéticas como amianto, kevlar, boro, carbono, nylon e vidro que, apesar de possuírem boas características mecânicas, apresentam um custo elevado, são abrasivas aos equipamentos de processamento, possuem alta densidade, não são biodegradáveis, ge- ram produtos com um custo muito alto de reciclagem, além de algumas dessas fibras comprometerem a saúde humana.

Estes materiais compostos atualmente obtidos levam em sua composição resinas, em adição as fibras naturais. Estas resinas, também chamadas de matrizes, têm como principal propósito transferir as tensões impostas ao material composto para as fibras, além de servirem como suporte e proteção das mesmas. Via de regra são utilizadas matrizes de resinas termofixas ou termoplásticas.

Como principais características, as resinas termofixas possuem boas propri- edades mecânicas e estabilidade dimensional, além de serem facilmente processáveis. Elas são ainda resistentes a ataques químicos e possuem elevada resistência térmica.

As resinas termofixas são geralmente as mais utilizadas dado que sob o efeito do calor se polimerizam, ocorrendo um processo irreversível. Suas cadeias carbónicas possuem uma geometria tridimensional. Em outras palavras, temos que, os termofixos ou resinas termofixas, curam num estado irreversível porque sua estrutura molecular é interligada.

Entretanto, quando resinas poliméricas sofrem forças ou cargas de impacto, as relaxações da estrutura molecular não acompanham o processo, resul- tando em fratura ocasionada pela quebra da cadeia e/ou separação das interfaces.

Este fenómeno ocorre especialmente em resinas termofixas, devido à baixa resistência ao impacto promovida pela rede de ligações cruzadas, formadas sob a influência do calor ou de agentes de cura. Sendo assim, há necessi- dade de se empregar reforços nestas matrizes poliméricas, muitas vezes alcançados por meio de nervuras estruturais. Estas nervuras estruturais têm por objetivo dotar uma determinada região mais solicitada mecanicamente de maior resistência. Naturalmente que tal solução requer um molde mais complexo e maior quantidade de material, refletindo-se num peso maior e um custo superior. A aplicação de matrizes a base de resinas termoplásticas para o mesmo fim também é possível e a escolha dependerá das propriedades esperadas para o material composto final.

Assim, a estrutura e as propriedades da interface matriz/fibra influenciam significativamente as propriedades finais do material composto, sendo que a boa adesão interfacial aumenta a transmissão de tensão da matriz para a fibra, aumentando o desempenho mecânico do composto. Caso não haja esta interação, o material estará sujeito a falhas catastróficas, como por exemplo, propagação de trincas em maiores escalas, podendo levar a fratu- ra do material composto.

Usualmente, a interação entre as fibras e seu substrato ocorre via adesão mecânica, sendo este o mecanismo de adesão mais comum. A junção ocorre através da penetração do "adesivo" em forma líquida nos poros, rugosi- dades e fissuras do substrato. Após a evaporação do solvente ou reação química, a resina solidifica, promovendo maior adesão naqueles pontos onde a ancoragem foi mais acentuada.

Apesar dos estudos aplicados com a finalidade de aperfeiçoar a utilização de fibras naturais na mistura base dos materiais compostos, os problemas enfrentados pelas tentativas de incorporação de fibras naturais à mistura base são devidos à natureza higroscópica da celulose e a sua temperatura de degradação térmica, alta variação de propriedades e baixa resistência a microorganismos. Em relação à baixa temperatura de degradação térmica, durante um processamento a temperaturas relativamente baixas, da ordem de 200°C, a degradação da fibra natural limita o seu uso competitivo em termoplásticos de engenharia em substituição às fibras inorgânicas, por exemplo, as fibras de vidro.

Além deste inconveniente, os materiais compostos com aplicação estrutural atualmente compreendem componentes tóxicos, tais como resinas e substâncias desmoldantes, além de eventualmente utilizarem materiais como a fibra de vidro.

Cumpre notar que a fabricação de materiais com aplicação estrutural, de modo a obter um produto com maior rigidez, menor peso, impermeabilidade e ainda manter todas as vantagens das fibras naturais como boas propriedades termo-acústicas, estabilidade térmica e dimensional, reciclabiiidade e baixo custo não pode ser garantida, por exemplo, por uma fibra de vidro. Este material, além das restrições à conformação de peças com espessura reduzida e/ou de geometria complexa, a fibra de vidro tem um peso elevado, o que afasta a sua competitividade para aplicações, por exemplo, de revestimentos na indústria automóvel, aeronáutica, construção, entre outras.

As soluções conhecidas fazem, tal como já comentado, uso de reforços para se atingir uma resistência estrutural, conhecida como carga, que por muitas vezes excede a necessidade. Se se pensar em uma tampa de um carro, ou o forro de um automóvel, faz-se necessário também observar que as soluções até agora disponíveis não têm a necessária resistência térmica, o que origina duas situações, menor conforto para o usuário e diminuição na resistência estrutural da peça.

Até o presente momento não foi encontrada uma solução que permita alcançar, em consonância a um processo de fabricação otimizado, um material composto comercialmente viável e capaz de poder ser conformado em geometrias complexas. Material esse que garantirá uma relação entre um peso reduzido e uma resistência estrutural e térmica, podendo incorporar fibras naturais à mistura base.

Objetivos da Invenção

É, portanto, um objetivo da presente invenção prover um processo para fabricação de um material composto capaz de oferecer uma otimização das etapas de fabricação, processo esse que seja capaz de reduzir o tempo do processamento, a quantidade de material utilizado e consequentemente uma redução do custo de um produto dotado de elevada estabilidade dimensional, resistência mecânica e térmica.

É também um objetivo da presente invenção prover um processo para fabricação para um material composto isento de materiais nocivos, capaz de ofe- recer segurança ao operário e ao usuário, além de ser menos nocivo ao ambiente. Por fim, é um objetivo da presente invenção prover um material composto de base olefínica para aplicações com fins estruturais de geometria complexa ou não, material esse que pode ser composto por fibras naturais e, portanto, oferecer todas as vantagens inerentes às fibras naturais e que apre- sente menor peso, boas propriedades termo-acústicas, boa estabilidade térmica e dimensional, reciclabilidade e baixo custo e que seja, simultaneamente, um material impermeável e com alta rigidez.

Breve Descrição da Invenção

Os objetivos da presente invenção são alcançados por meio de um novo processo para fabricação de um material composto que consiste nas seguintes etapas; etapa (i) aquecimento por contato de pelo menos uma primeira manta e pelo menos uma segunda manta, cada qual composta de fibras naturais e sintéticas, o aquecimento ocorrendo até pelo menos uma temperatura de amolecimento das fibras sintéticas; etapa (ii), disposição da primei- ra e segunda mantas aquecidas na etapa (i) nas cavidades de um molde; etapa (iii), disposição de pelo menos uma camada intermediária de base olefínica no molde, entre cada primeira e segunda mantas; etapa (iv), prensagem do conjunto obtido nas etapas (ii) e (iii); e etapa (v), resfriamento do conjunto obtido na etapa (iv) até pelo menos uma temperatura de endureci- mento.

Os objetivos da presente invenção são ainda alcançados pela provisão de um material composto dotado de pelo menos uma primeira manta e pelo menos uma segunda manta, cada qual composta de fibras naturais e sintéticas, as primeira e segunda mantas sendo associadas entre si e a associa- ção entre cada primeira e segunda mantas sendo promovida por meio de uma camada intermediária de base olefínica.

Descrição Resumida dos Desenhos

A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado no desenho. A figura mostra: Figura 1 - é uma vista explodida do material objeto da presente invenção em uma primeira configuração preferencial.

Descrição Detalhada da Figura O processo de fabricação e o material composto 1 resultante desse processo, objeto da presente invenção, serão descritos a seguir com base na figura 1 , que representa uma possível configuração do material composto 1. Em linhas gerais, o processo da presente invenção utiliza um novo modo de interagir componentes já conhecidos do estado da técnica, a saber, uma mistura de fibras naturais e sintéticas e componentes de base olefínica, para criar um material aplicável estruturalmente e/ou como acabamento em diversas aplicações, tal como em interiores de veículos automotores.

Todavia, o presente processo emprega estes componentes em composição específica, em etapas sob condições particulares, de maneira a obter um material composto 1 que seja dotado de propriedades capazes de compreender todas as vantagens conhecidas do estado da técnica, sem a necessidade de adicionar elementos para garantir a função estrutural.

Adicionalmente, o material compòsto 1 será dotado de excelentes proprie- dades estruturais, menor peso, boas propriedades termo-acústicas, boa estabilidade térmica e dimensional, reciclabilidade, baixo custo e que seja, simultaneamente, um material impermeável e com alta rigidez, como pode ser visto a seguir.

Todas estas características convergem para que o material composto 1 da presente invenção tenha excelente apresentação, o que contribui para um acabamento com elevada qualidade. Em suma, por meio de um revestimento superficial, alcança-se uma excelente aparência, resistente e de baixo custo.

Em outras palavras, a presente invenção propõe um processo para fabrica- ção de um material composto 1 que compreende as seguintes etapas:

• Etapa (i), aquecimento por contato de pelo menos uma primeira manta e pelo menos uma segunda manta 1 1 , 1 1 ', cada qual composta de fibras naturais e sintéticas, o aquecimento ocorrendo até pelo menos à temperatura de amolecimento das fibras sintéticas;

· Etapa (ii), disposição das primeira e segunda mantas 1 1 , 1 1 ' aquecidas da etapa (i) nas cavidades de um molde; • Etapa (iii), disposição de pelo menos uma camada intermediária 12 de base olefínica entre cada primeira e segunda mantas 1 1 , 1 1 ';

• Etapa (iv), prensagem do conjunto obtido nas etapas (ii) e (iii) no molde refrigerado; e

· Etapa (v), resfriamento do conjunto obtido na (iv) até a sua temperatura de endurecimento.

Cumpre notar que o preço de custo de processamento de um material composto é fundamental para que possa ser utilizado pelo mercado. Assim, um processo que ofereça dificuldade em obter geometrias complexas gera um custo excessivo, reduzindo a competitividade no mercado.

O peso excessivo do material também acarreta em limitações, haja vista que, por exemplo, a indústria automóvel busca constantemente a redução de peso. Portanto, existe um compromisso no que diz respeito à elevados valores de resistência estrutural, peso, custo e conformabilidade.

Por outro lado, um peso maior nem sempre significa uma maior resistência. Embora o aumento da gramatura gere um aumento na resistência mecânica, tomando, por exemplo, uma gramatura de 800g, será necessário um tempo de aquecimento de 30 segundos, ao passo que para uma gramatura de 2500 gramas serão necessários 70 segundos. Esta diferença de tempo exclui as chances de sucesso comercial da segunda opção por conta do custo excessivo de produção.

Ademais, apesar da maior carga, a gramatura de 800g pode conseguir maior resistência mecânica que a de 2500g. Isto decorre do projeto, da influência das nervuras para aumento de resistência e, principalmente, da capaci- dade de adesão da camada intermediária 12. Note-se que, tomando, por exemplo, uma placa plana do material composto da presente invenção, quando esta é flexionada pelas pontas, ocorre uma força de tração na região central entre as primeira e segunda mantas 1 1 ,1 1 ', força essa que é suportada pela capacidade de adesão da camada intermediária 12. Assim, o sucesso de cada projeto e de sua resistência mecânica depende não apenas do peso da peça, mas antes da relação de adesão entre as mantas e camada intermediária 12. Por outras palavras, a alta capacidade de adesão da camada intermediária 12 possibilita ao material composto 1 obter alta resistência mecânica. Tal afirmação se deve ao fato de que as forças aplicadas em alguma camada exterior do material composto 1 são transmitidas por meio de tração para a camada intermediária 12, de modo a tentar "escorregar" uma camada em relação a outra, o que impede que isso ocorra é, principalmente, a alta capacidade de adesão entre as camadas.

Cumpre notar, também, que a disposição em camadas adjacentemente dispostas do material composto 1 alcança propriedades mecânicas muito maio- res que a somatória das propriedades de cada camada isoladamente.

DAS FIBRAS UTILIZADAS

As referidas primeira e segunda mantas 1 1 , 1 1 ' utilizadas no presente processo são compreendidas pela mistura de fibras naturais e sintéticas, tal como previamente discutido no estado da técnica.

A mistura de fibras naturais e sintéticas das mantas 1 1 e 1 1 ' é composta por uma proporção da mistura que varia entre 20 e 70% (fibras naturais e sintéticas), sendo que, de acordo com as preferências do mercado, essa proporção varia. Um modo convencional, mas não obrigatório é de substancialmente 50% de fibras naturais e 50% de fibras sintéticas.

A título de exemplo, as mantas 1 1 e 1 1 ' utilizadas na fabricação do presente material 1 são compostas por fibras naturais, que podem ser fibras de juta, sisal, curauá, algodão, linho ou qualquer outro tipo de fibra natural apropriada para esta função, não sendo este um fator limitante à concretização da invenção.

Adicionalmente às fibras naturais, são adicionadas fibras sintéticas, que podem ser fibras de polipropileno (PP), polietileno (PE), poliésteres tais como politereftalato de estireno (PET) ou qualquer outro material sintético pertinente a esta função. Ademais, estas fibras sintéticas podem ser fibras virgens, recicladas ou uma mistura de ambas e devem ser fundamentalmente de base olefínica.

Note-se que o peso das mantas 1 1 e 1 1 ' é limitado à escolha da composição das mesmas (composição das fibras, agulhamento, proporção entre uma e outra, etc). Embora os melhores resultados em termos de qualidade sejam encontrados gramaturas cujas massas específicas sejam substancialmente 500g/m ² , podendo naturalmente ser utilizadas outras massas, consoante a aplicação. Este também não é um fator limitante, sabendo-se que para um aumento da carga será necessário o uso de maior densidade e, consequentemente um maior peso que garantirá maior resistência mecânica.

Cumpre notar que as fibras naturais sofrem menor dilatamento térmico que as fibras sintéticas, razão pela qual elimina a necessidade de se adicionar um polímero com alta resistência térmica para evitar variações dimensionais.

A baixa dilatação térmica das fibras naturais consegue compensar a dilatação térmica das fibra sintéticas, de modo que o material composto 1 não sofra dilatações térmicas indesejadas.

Ademais, as fibras naturais conseguem manter a resistência térmica das fibras sintéticas mesmo sendo dotadas de menor densidade, vantagem fundamental em diversos ramos da indústria (automotiva, aeronáutica, etc). Por fim, as fibras naturais são dotadas de poros, adquirindo alto isolamento térmico devido à presença de ar, tal característica resulta em vantagens que serão melhor descritas no decorrer deste relatório.

No tocante à utilização da fibra de vidro em substituição dos materiais da presente invenção pode-se afirmar que é industrialmente/comercialmente inviável. Isto se deve, além da dificuldade em se obter geometrias complexas ou muito finas em fibra de vidro, principalmente à elevada densidade quando comparada com o material da presente invenção. Haja vista que a fibra de vidro é dotada de densidade por volta de 1500kg/m ³ enquanto o material composto 1 da presente invenção é dotado de densidade por volta de 0,3kg/m ³ , ou seja, cerca de 5000 vezes menor.

DO PROCESSO ETAPA (i)

Em consequência da composição determinada da primeira e segunda mantas 1 , 1 1 ', a etapa (i) tem o objetivo de aquecer a manta até o início do seu amolecimento, através do aquecimento por contato, no qual o calor é transferido de desde a porção externa da mantas (11 , 11 ') para o seu interior. O aquecimento é realizado desta forma garantindo o amolecimento das fibras sintéticas, sem que sejam deterioradas as fibras naturais.

Note-se que o tempo de aquecimento para que seja alcançada a temperatura de amolecimento da manta de fibras naturais e sintéticas é definida caso a caso. Sua seleção é dada em função da gramatura e composição das mantas e do processo para aquecimento por contato.

Neste sentido, a gramatura do material é definida em função das caracterís- ticas mecânicas requeridas no produto final. Quanto maior a gramatura, mais energia se consome para se obter a melhor condição de moldagem (temperatura de amolecimento). Mediante as condições necessárias, pode- se aumentar o tempo de aquecimento, a temperatura ou ambos.

ETAPA (ii)

O objetivo da etapa (ii) é o de conferir uma disposição correta das mantas já aquecidas e amolecidas na primeira etapa (i) em um molde.

De modo preferencial, mas não obrigatório, o molde utilizado na etapa (ii) é um molde com um sistema de refrigeração. Tal molde pode ser em alumínio, obtido por simples usinagem, podendo também ser utilizado um molde de aço ou qualquer outro que se mostre funcional. Alternativamente, o molde pode ser mais simples, isto é, sem refrigeração, sendo que são as condições do processo que ao serem manipuladas irão prescindir ou não do resfriamento do molde.

ETAPA (iii)

A etapa (iii), por sua vez, trata do posicionamento de uma camada intermediária 12 de base olefínica, tal como definida acima, entre cada primeira e segunda mantas 11 , 11' da etapa (i). Cumpre notar que neste momento as mantas 1 , 11' encontram-se aquecidas e amolecidas e corretamente posicionadas nas cavidades do molde.

Note-se que a inércia da temperatura das mantas 11 , 11', mais concretamente a temperatura correspondente ao amolecimento das fibras sintéticas presentes na composição das mantas 11 , 11', promove a fusão, na etapa (iv) da camada intermediária 12 de base olefínica apropriada.

No tocante à camada intermediária 12 de base olefínica da etapa (iii), esta é disposta entre cada primeira e segunda mantas 11 ,11 ', sendo formada es- sencialmente de compostos olefínicos. Neste sentido, a escolha da composição desta camada intermediária 12 deve ser consonante à escolha das fibras sintéticas das mantas 11 e 11' descritas acima. Esta escolha decorre do fato de a associação das mantas 11 ,11', ocorrer por meio da interação química entre a camada intermediária 12 e a porção sintética da primeira e segunda mantas 11 ,11'. Uma afinidade entre estas duas porções garantirá uma correta/estável associação das mantas 11 ,11'. Assim, este é um dos pontos fundamentais da presente invenção.

De modo preferível, mas não obrigatório, esta camada intermediária 12 pode ser uma espuma de polipropileno (PP), polietileno (PE) ou qualquer outro componente fisicamente reticulado apropriado para esta função. A vantagem de se utilizar uma espuma reside no fato de o seu posicionamento ser mais pratico, além de sua estocagem ser também mais compensatória.

Naturalmente que a camada intermediária 2 pode ter sua espessura e densidade ajustada a cada aplicação, buscando melhorar a razão entre resis- tência mecânica, isolamento termo-acústico, peso e custos. Além disto, as espumas de base olefínica (correspondentes a camada intermediária 12), por exemplo, de PP ou PE podem ser reticuladas que, quando aderidas à manta da face externa, melhoram a resistência ao impacto, resultando em uma melhoria do módulo de elasticidade (E- Módulos).

Alternativamente, entre as etapas (i) e (iii), há a possibilidade de se posicionar pelo menos uma camada de revestimento 13 em uma face externa do material composto 1 a ser fabricado, simultaneamente com a disposição das mantas aquecidas 11 , 11 '.

Note-se que a camada de revestimento 13 é posicionada em contato com pelo menos uma cavidade do molde. É importante destacar que a adesão da camada de revestimento 13 é simultânea à moldagem, não sendo ne- cessária a aplicação de adesivos. Assim, a adesão da camada de revestimento 13 é promovida exclusivamente pela fusão das fibras sintéticas.

A camada de revestimento 13 aplicada tem função estética, melhorando visualmente o aspecto da peça, além de, dependendo da escolha do mate- rial utilizado para o revestimento, oferecer benefícios complementares no sentido de melhorar propriedades termo-acústicas, conforto ao toque, entre outras. Como um exemplo, pode-se incorporar uma manta de material não- tecido (agulhado) com uma mistura de fibras de polipropileno (PP) e polite- reftalato de etileno (PET). Ou então, as características desejadas podem ser alcançadas através da utilização de tecidos, tri-nitro tolueno (TNT), vinil e termoplásticos olefínicos (TPO) como revestimentos e, dependendo da aplicação, também carpetes, couro, etc.

ETAPA (iv)

Por conseguinte, a etapa (iv) trata da prensagem do conjunto obtido com as mantas 11 ,11', camada intermediária 12 de base olefínica e, se existente, da camada de revestimento 13.

O tempo da prensagem, bem como outras variáveis físico-químicas que compreendem este método são inerentes às características dos materiais, tal como a fibra sintética das mantas 11 ,11 ', o componente do revestimento 13, a camada intermediária 12 de base olefínica.

Neste sentido, assume-se que a prensagem, bem como a próxima etapa (v), são realizadas por um tempo suficiente para dar início ao endurecimento do material, garantindo a qualidade final do produto. Note-se que já a partir do início da etapa (iv) até o final do presente processo, a função refrigerante do molde é ou não necessária, ou seja, o molde já se encontra refrigerando para remover calor do conjunto prensado. Tal decorre da necessidade de se acelerar o resfriamento das mantas, promovendo assim o endurecimento das camadas já associadas.

ETAPA (v)

Por fim, a etapa (v) consiste em manter o conjunto prensado ainda no molde até o completo resfriamento, para que a desmoldagem ocorra com sucesso. Na verdade, este resfriamento tem início com a prensagem em si da etapa

(iv) .

Tanto o tempo de resfriamento como a temperatura que será alcançada para garantir a perfeita desmoldagem são valores dependentes dos materiais escolhidos para a fabricação do material composto 1 final, de acordo com tal necessidade.

Alternativamente, é importante notar que embora as etapas (i) a (v) tenham sido discriminadas para um melhor entendimento da invenção

Uma das modalidades preferíveis desta invenção decorre da vantagem des- te processo para fabricação também poder ser feito de modo contínuo, o qual consiste em realizar os procedimentos equivalentes as etapas de (i) a

(v) em apenas três etapas que ocorrem simultaneamente.

Este tipo de fabricação contínua favorece ganhos de produtividade e, consequentemente, redução de custos.

Este forma contínua de processamento do material composto 1 é muito eficaz ao se tratar da produtividade pois torna todo processo muito simples sem aumento de custo. Assim, a utilização desta solução permite atender a demandas maiores em um tempo inferior.

Tal processo alternativo é alcançado com as seguintes etapas:

· Etapa (i), disposição de pelo menos uma primeira manta 11 e pelo menos uma segunda manta 11', cada qual composta de fibras naturais e sintéticas e disposição de pelo menos uma camada intermediária 12 de base olefínica num molde, entre a primeira manta 11 e a segunda manta 11';

• Etapa (ii), aquecimento, prensagem e adesão do conjunto obtido na etapa (i); e

• Etapa (iii), resfriamento do conjunto obtido na etapa (ii) até pelo menos uma temperatura de endurecimento.

Alternativamente, a presente invenção pode ter um processo onde as mantas (1 ,11') e a camada intermediária (12) são pré-aquecidas. Na sequência este conjunto pré-aquecido é disposto em um molde juntamente com o revestimentos para que se obtenha o produto na sua forma final em praticamente uma etapa, haja vista que o conjunto pré-aquecido pode ser obtido em um processo contínuo (de escala), ficando a parte operacional de montagem e moldagem restrita a uma etapa.

Cumpre notar ainda que todas as variações acima descritas acerca das matérias primas, composição, porcentagens, tempos, temperaturas, condições de manipulação e equipamentos e demais características detalhadas para a primeira configuração do processo acima descrita, valem também para esta configuração alternativa do processo, de modo complementar ou indepen- dentente.

Há que se notar ainda que o processo para fabricação da presente invenção pode também ser blanqueado, o que se adapta a baixos volumes ou séries especiais.

Uma vez que o material composto 1 está finalizado, é possível agregar componentes plásticos e/ou metálicos (tal como acabamentos) por meio adesivo ou soldagem (vibração, placa quente, ultra som). Cabe lembrar que a rebitagem de componentes também é possível. Note-se que ao contrário das soluções do estado da técnica, o produto da presente invenção tem uma resistência mecânica muito superior. Tomando por exemplo o forro de um teto de um automóvel, usualmente a luz para iluminação do habitáculo é fixada em uma moldura (geralmente uma placa de aço), sendo que na pre- sente invenção a fixação do conjunto luminoso pode ser realizado direta- mente no material composto, sem qualquer moldura.

Cumpre notar que realizar tal acabamento no material composto 1 na própria prensa onde foi produzido o material composto 1 advém de inúmeras vantagens em relação à aplicação do acabamento numa injetora, haja vista que, na prensa, ao contrário de na injetora, o material composto 1 já está resfriado no momento de execução do acabamento, possibilitando a aplicação de maiores pressões sem que ocorra deformações indesejadas no material.

Ao fim deste processo, alcança-se o material compostol , dotado de todas as propriedades e características que serão a seguir mais bem definidas.

PRINCIPAIS VANTAGENS INERENTES AO PROCESSO DA PRESENTE INVENÇÃO Uma vantagem do presente processo consiste na adesão total entre as mantas 11 , 11'. Como consequência, o material composto 1 obtido possui uma única ancoragem, homogeneamente distribuída por toda a sua superfície. A explicação para este fenómeno decorre do fato de a camada interme- diária 12 sofrer uma fusão que garante a sua total distribuição entre o espaçamento existente entre as mantas 11 ,11', ou seja, uma coesão absolutamente homogénea.

Neste sentido, qualquer solicitação mecânica é distribuída por toda a superfície do material composto 1 , não sendo direcionada somente nos pontos de ancoragem específicos ou suportados, tal como no estado da técnica (exemplo: apenas nos pontos de colagem). Assim, o desenho da peça pode ou não fazer uso de nervuras usualmente aplicadas pelo estado da técnica, nervuras essas que buscam dar resistência adicional ao material composto 1. No momento em que toda a estrutura do material composto 1 atua de modo resistente a carga, não há motivo para direcionar essas cargas para eventuais nervuras. Reduz-se assim também a complexidade dos moldes. É ainda uma vantagem do processo de fabricação da presente invenção a eliminação de pelo menos um molde em comparação aos métodos de fabricação atualmente empregados. Isto porque, na presente invenção, o molde utilizado para comportar as mantas 11 , 11 ', a camada intermediária 12 de base olefínica e opcionalmente a camada de revestimento 13 é o mesmo molde que promove a coesão entre as camadas e simultaneamente faz a conformação final do material.

No presente processo, uma vez escolhido o molde protótipo, a adoção deste como o molde definitivo para a produção do material obtido ao final do processo necessita somente da inserção de furos para refrigeração, os quais podem ser realizados por simples maçarico. Isto promove rapidez do processo, além de redução de custos pelo fato de não ser necessário esperar dias ou semanas por um molde final.

Portanto, como vantagem adicional, o presente processo para a fabricação de um material evita o descarte desnecessário do protótipo, visto que é possível utilizar o protótipo para a moldagem final do material. DO MATERIAL COMPOSTO DA PRESENTE INVENÇÃO

O material composto 1 obtido pelo processo da presente invenção será melhor descrito a seguir, ainda com base na figura 1. Em suma, o material composto 1 da presente invenção consiste em um material agregado de vá- rias camadas que lhe conferem alta resistência mecânica, baixo peso, impermeabilidade, boas propriedades termo-acústicas, estabilidade/isolante térmica e dimensional, reciclabilidade e baixo custo.

Em essência, o material composto 1 é dotado de pelo menos uma primeira manta 11 e pelo menos uma segunda manta 11', cada qual composta de fibras naturais e sintéticas, as primeira e segunda mantas 11 , 1 ' sendo associadas entre si por meio de uma camada intermediária 12 de base olefíni- ca. Assim, o material composto 1 pode conter inúmeras mantas intercaladas associadas do descrito, ou seja, sempre intermeadas por uma camada intermediária 12.

Alternativamente, pode-se acrescentar pelo menos uma camada de revestimento 13 em pelo menos uma face do material composto 1. Tendo uma porta de um veículo como exemplo, onde o seu forro é compreendido pelo material composto 1 da presente invenção, a porção do forro virada para o interior do veículo pode receber um revestimento 13 com vista a proporcio- nar o acabamento desejado, tal como tecido, couro, etc. Naturalmente que o revestimento 13 vai depender da aplicação do produto, mas para se ter uma idéia mais ampla das possibilidades, o material composto 1 pode também ser usado como acabamento de um teto falso de um edifício e, neste caso, o revestimento 13 pode ser de uma material capaz de receber uma pintura. A título de exemplo, as fibras naturais das mantas 11 e 11 ' podem ser fibras de juta, sisal, curauá, algodão, linho ou qualquer outro tipo de fibra natural apropriada para esta função.

Tal como anteriormente apresentado, é importante ressaltar que as principais vantagens de se utilizar as fibras naturais na composição do presente material composto 1 são: abundância, baixa dilatação térmica, alta isolação térmica, baixo custo, baixa densidade, facilidade de obtenção e manuseio, propriedades atóxicas, baixa abrasão, biodegradabilidade e o aspecto eco- lógico e renovável. Todas estas características positivas estão agregadas ao material composto 1 aqui apresentado.

Adicionalmente, são adicionadas às fibras naturais fibras sintéticas cujo material pode ser, por exemplo, de fibras de polipropileno (PP), polietileno (PE), politereftalato de estireno (PET) ou qualquer outro material sintético pertinente a esta função. Ademais, estas fibras sintéticas podem ser fibras virgens, recicladas ou uma mistura de ambas.

No tocante à camada intermediária 12 de base olefínica, ela está presente entre as primeira e segunda mantas 11 ,11', independentemente do numero de vezes que este conjunto se repita. Por outras palavras, o conjunto da primeira manta 11 unida à segunda manta 11' por meio da camada intermediária 12, pode repetir-se consecutivamente. Assim, este conjunto tricom- posto pode-se repetir várias vezes para formar o material composto 1 , bastando adicionar uma camada intermediária 12 a uma das mantas para que possa associar-se uma nova manta de modo a alcançar-se a espessura desejada. Assim, o material composto pode tanto servir para produzir uma prateleira fina quanto uma porta de uma habitação.

Naturalmente, a camada intermediária 12 de base olefínica é escolhida de acordo com a escolha das fibras sintéticas das mantas 11 ,11' visto que a associação das mantas 11 ,11 ' ocorre por meio da interação química entre a camada intermediária 12 fundida e a porção sintética fundida da primeira e segunda mantas 11 ,1 '. Uma afinidade entre estas duas porções garantirá uma correta/estável associação das mantas 11 ,11'.

De modo preferível, mas não obrigatório, a camada 12 é uma espuma de polipropileno (PP), polietileno (PE) ou qualquer outro componente fisicamente reticulado apropriado para esta função, o que significa dizer que deverá promover excelente adesão às mantas adjacentes e ser um bom isolante térmico. Há que notar que a camada intermediária pode também ser aplicada como um liquido ou mesmo por spray, conquanto que se garanta a quan- tidade necessária para a adesão entre as primeira e segunda mantas 11 ,11'. Ademais, a espessura e a densidade do material empregado na camada 12 podem variar conforme a preferência do mercado. Uma vantagem adicional da presente invenção é a capacidade de o material composto promover isolamento térmico. Se pensarmos na aplicação de um revestimento de um teto de um automóvel, esta proteção térmica adicional traduz-se em grande conforto para o usuário. Tanto pelo menor intensidade de aquecimento do veículo como pelo fato de facilitar o funcionamento de um ar condicionado, reduzindo o consumo de combustível. Ao mesmo tempo, a presente invenção não sofre as deformações tipicamente existentes nas soluções encontradas no estado da técnica.

Note-se que o fato de a camada intermediária 12 atuar como isolante térmi- co garante que o calor não transite de uma manta para a outra. Assim, as forças de tração atuantes e uma primeira manta 1 , são anuladas pelas forças contrária de uma segunda manta 1 1 ', forças essas que são superiores pelo fato de a segunda manta se encontrar a menores temperaturas e assim ser mais capaz de resistir forças/tensões internas atuantes. Este fato é fa- cilmente comprovado em um teste de bancada a quente, tipicamente realizado pelas indústrias consumidoras destes produtos compostos.

Por sua vez, pode ser aplicada uma camada de revestimento 13, tal como apontado acima, sendo a sua função tanto estética, para melhorar visualmente o aspecto da peça, quanto funcional, podendo ser uma superfície preparada para receber um reboco ou pintura, ou mesmo um acabamento metalizado. Em outro possíveis exemplos, pode-se incorporar uma manta de material não-tecido (agulhado) com uma mistura de fibras de polipropileno (PP) e politereftalato de etileno (PET). Outro exemplo, pode ser alcançado pela utilização de tecidos, tri-nitro tolueno (TNT), vinil e termoplásticos olefí- nicos (TPO) como revestimentos e, dependendo da aplicação, também carpetes, couro, etc.

Assim, a escolha do material utilizado para o revestimento 13, oferece benefícios complementares no sentido de melhorar propriedades termo- acústicas, conforto ao toque, entre outras.

VANTAGENS ADICIONAIS

Com vistas às vantagens proporcionadas pelo material composto 1 apresentado, o quesito resistência mecânica é resultado da escolha da gramatura e da proporção entre as fibras naturais e sintéticas que compõem as mantas 11 e 11' compreendidas no material composto 1 objeto da presente invenção, bem como da quantidade de mantas utilizadas.

Com efeito, variando-se a gramatura das mantas 11 e 11 ' ou a espessura da camada intermediária 12 de base olefínica entre elas, varia-se a resistência mecânica do material , característica tal que define um fator imperioso para determinadas aplicações, por exemplo, estruturais na construção civil.

Há ainda que mencionar o baixo peso apresentado pelo presente material composto 1 que advém da utilização de fibras naturais na composição das mantas 11 e 11'. A título de exemplo, os componentes principais de fibras naturais podem ser: celulose, hemicelulose, lignina, pectinas, extrativa (componentes de baixo peso molecular), todos estes componentes de baixa densidade o que, consequentemente, diminui o peso do material composto 1.

Tal diminuição da densidade, além das óbvias vantagens com relação ao baixo peso do produto final, proporciona um menor gasto energético em função do menor tempo de aquecimento necessário. Reduzindo custos e aumentando a produtividade.

Outra característica presente no material composto 1 é a impermeabilidade, que elimina o inconveniente da utilização de fibras naturaisque possuem natureza higroscópica. Isto decorre do fato que no momento da adesão das fibras naturais às fibras sintéticas e à camada intermediária 12 de base olefínica, as fibras naturais ficam encobertas por uma camada sintética impermeável. Deste modo, a absorção de umidade é desprezível, tornando os produtos laváveis, bastando para isso que o revestimento 13 seja passível a esse processo.

Neste sentido, a utilização de fibras naturais misturadas às fibras sintéticas para a composição das mantas 11 ,11' soma vantagens ao produto, ao passo que para este tipo de fibras a energia necessária para sua produção é comparativamente pequena e seus custos de fabricação são reduzidos, além de serem abundantes, mais baratas e não exigirem um grau elevado de industrialização durante seu processamento. Além disto, as fibras naturais atuam nas microfissuras do material composto 1 , melhorando assim as propriedades mecânicas deste, tais como resistência a fraturas, elasticidade e flexão, além de prover maior resistência a impactos, haja vista que as fibras naturais, por serem longas e estarem entre- laçadas, se deformam, mas não se quebram, dotando o material composto de maior limite elástico que as soluções do estado da técnica. Mais especificamente, as fibrilas de celulose que compõem as fibras naturais são alinhadas ao longo do comprimento da fibra, o que resulta em máxima resistência à tração e flexão, além de fornecer rigidez no eixo das fibras portanto, é também um material anisotrópico.

A característica de estabilidade dimensional alcançada pelo produto apresentado é também oriunda da admissão de fibras naturais na sua composição. Em outras palavras, as fibras naturais mantêm o material composto 1 sem contração, dispensando compensações na fabricação dos moldes e também inibem a dilatação quando expostas ao calor. Além disto, a camada intermediária 12 de base olefínica utilizada proporciona isolamento e conforto térmico e contribui para esta estabilidade dimensional. Note-se que os materiais não esfriam por igual em um molde, o que gera tensões internas. A solução aqui apresentada não sofre estas contrações, o que lhe garante a explicada estabilidade dimensional.

Com vistas a uma característica ainda muito importante, o conforto do material composto 1 é alcançado com bastante sucessoO eficiente isolamento termo-acústico alcançado produz uma sensação de conforto, pois seja para altas temperaturas como para temperaturas mais frias o material composto 1 atua como barreira que mantém um equilíbrio. Adicionalmente, a escolha da camada de revestimento 13 em pelo menos uma face externa do material pode modificar completamente a aplicação deste de acordo com a necessidade, conforto requerido e propriedades do material como impermeabilidade, isolamento termo-acústico, flexibilidade, resistência mecânica e rigidez. Ademais, o fator "sustentável" inerente às fibras naturais utilizadas e o fator "reciclável" alcançado pelo material composto 1 , têm atualmente consequências determinantes no custo de produção, de estocagem, de venda e na escolha do consumidor, o qual tende a optar por produtos que sejam produzidos com alguma preocupação ambiental.

De forma a obter uma noção do impacto da presente invenção, os custo de estocagem e de transporte são reduzidos pois os produtos confeccionados com o material composto 1 podem ser apoiados em apenas dois pontos já que todo o material atua como elemento de resistência. Nos materiais do estado da técnica, os pontos críticos da peça têm de ser apoiados com cuidado para não fraturarem devido à resistência estrutural do material estar concentrada em nervuras.

No tocante à reciclabilidade do material composto 1 objeto da presente invenção, o moído dos resíduos do processo de fabricação e/ou do descarte do produto final pode ser adicionado como carga em processos de injeção e/ou extrusão, ou até incinerados sem prejudicar o meio ambiente.

No mais, este material composto 1 apresentado pode ser aplicado nas mais diversas áreas, podendo ser transformado em produtos que vão desde a aplicação em automóveis até o setor de construções. Mais especificamente, este material poderá ser utilizado, além de outras áreas, na:

^■ Indústria Automotiva:

o Revestimento de Tetos

o Revestimentos de Colunas

o Porta - Pacotes

o Tampas de Porta Luvas

o Porta Objetos

o Assoalho Porta Malas

o Revestimentos de Colunas

o Isolação Termoacústica

o Revestimentos Traseiros e Laterais de utilitários

o Tapetes de Assoalho

o Acabamentos com função Estrutural

o

■ Construção civil:

o Acabamentos de Tetos o Divisórias

o Painéis, como por exemplo, termoacústicos

o Portas

o Mobiliário

■ Indústria Naval e Aeronáutica:

o Painéis para revestimento de Cabines e Laterais

o Revestimento de Tetos

o Revestimento de Bancos

o Pisos

CONFIGURAÇÕES CONSTRUTIVAS POSSÍVEIS

Seguem algumas combinações de fibras utilizadas, mas não obrigatórias, e recomendadas para um melhor funcionamento da primeira e segunda camada 11 ,11'.

· Poliéster e polipropileno (50%) + fibra natural (50%), ou

• Juta (50%) + polipropileno (50%), ou

• Polipropileno (50%) + poliestireno (25%) + juta (25%), ou

• Polipropileno (60%) + viscose (40%), entre outras.

O percentual de poliéster e fibra natural embora possam variar livremente, entretanto, admitindo o percentual mínimo de polipropileno fixado como 50%, melhores resultados são alcançados.

Tais configurações são desenvolvidas para obter melhoras resultados, tais como os citados anteriormente. As diferentes composições são também trabalhadas de modo a atender a normas e exigências de determinados mer- cados, haja vista que em função da procedência da fibra natural (tal como juta), podem ser detectados níveis de formaldeído superiores à especificação. Nestas circunstancias, pode-se trabalhar com porcentagens menores de fibra natural ou, alternativamente, com uma composição de polipropileno e viscose.

A presente invenção propõe assim um material composto 1 capaz de garantir um compromisso entre viabilidade industrial, resistência, peso e comple- xidade geométrica nunca antes alinhados por meio de duas mantas 11 , 1 1 ' e uma espuma fundida intermediariamente a essa mantas.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis varia- ções, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.