Estudo e avaliação experimental de tecnologia IMR (in-mould reinforcement)

Abstract

O presente trabalho destinou-se a desenvolver um processo que permitisse oferecer a possibilidade de impregnar reforços de fibras contínuas em termoplásticos, através da utilização de mantas secas. Para atingir este objetivo foi utilizado o processo de moldação por injeção e a compressão a quente. Assim, neste trabalho realizou-se o estudo e avaliação de materiais e tecnologias já disponíveis no mercado. Foi feita ainda uma pesquisa detalhada pelas várias áreas individuais identificadas: reforços secos, reforços impregnados e a modelação de processos. Baseado nos resultados desta investigação, definiram-se e executaram-se ensaios de processamento e através de caracterização das propriedades dos materiais resultantes, bem como foram avaliadas as várias soluções e selecionada a solução mais promissora. Tendo em consideração os pontos-chave de desenvolvimento identificados, o projeto implicou um desenvolvimento paralelo em duas áreas tecnológicas distintas e conjugadas: materiais e tecnologias de produção de termoplásticos reforçados com fibras contínuas (CFRT’s), moldação por injeção de termoplásticos e moldação por compressão a quente. No que concerne aos materiais, foi estudada a capacidade de um compósito, com matriz – reforço correspondente a polipropileno – fibras de vidro continuas. Para este estudo foi concluído que o material compósito em questão apresenta, maioritariamente nos processos executados, melhores desempenhos que o PP, sendo estes superiores quando o número de camadas de fibras é quatro ao invés de uma ou duas camadas. No entanto foram apresentados melhores resultados de propriedades mecânicas nas amostras produzidas quando provenientes da compressão a quente. Já para as tecnologias de produção de CFRT’s, foram estudadas e avaliadas as variáveis de processamento, bem como a melhor combinação entre elas, dos processos de moldação por injeção e por compressão a quente. Quanto às variáveis da compressão a quente, tem maior influência a variável temperatura do molde, sendo que a condição de processamento ideal varia consoante o número de fibras existentes no compósito e das propriedades que se pretende ver satisfeitas. Por último, no que concerne às variáveis da injeção tem maior impacto a segunda pressão. Desta forma, o objetivo principal de desenvolver um processo que permitisse oferecer a possibilidade de impregnar reforços de fibras contínuas em termoplásticos, através da utilização de mantas secas, tem potencial de ser considerada para a produção de um bom produto impregnado com as caraterísticas esperadas. No entanto e apesar de não se ter desenvolvido um processo neste trabalho, é conseguido um caminho com potencial para a definição deste novo processo de produção de CFRT’s.

The present study was aimed to developing a process and a product that offers the possibility to impregnate continuous fiber reinforcements in thermoplastics, through the use of dried layer. To obtain the main objective it was use injection molding and hot compression. In this work we carried out the study and evaluation of materials and technologies already available in the science. A detailed investigation was made by the individual identified several areas: dry reinforcements, impregnated reinforcements and modeling processes. Based on the results of this investigation, it was defined and performed assays were through processing and characterization of the properties of the resulting materials, and were evaluated several solutions and selected the most promising solution. Taking into consideration the key points of development and identified, the project involved a parallel development in two distinct and combined technological areas: materials and production technologies CFRT's, thermoplastic injection molding and hot compression molding. When it is intended to material studied was the capacity of a composite, wherein the matrix - reinforcement corresponding to polypropylene - continuous glass fibers, have superior performance than polymers in its simple form. For this study it was concluded that the composite material in question has, mainly in the processes executed is more efficient than PP, which are higher when the number of layers of fiber are four rather than one or two layers. However were presented mechanical properties when coming from hot compression. As for the production technology of CFRT's, were studied and evaluated the processing variables, as well the best combination of them, of the injection molding and hot compression molding. Regarding the variables of hot compression, the one that has more influence is the mold temperature and the optimum processing condition varies depending on the number of fibers in the composite and the properties that you want to see satisficed. Finally, with regard to the variables of the injection, the greatest impact comes from second pressure. Thus, for the primary purpose of developing a process and a product which allow to offer the possibility of impregnating a continuous fiber reinforcements in thermoplastics, through the use of dried layer, is likely to be considered to the production of a good product impregnated with the expected characteristics. However, although a process was not developed in this work, is achieved a successful way to achieve this new production process CFRT 's.