PT97774B - Processo de realizacao de uma chapa com uma estrutura de camada multipla, designada por chapa-sanduiche, e produto obtido atraves do referido processo - Google Patents
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Description
USINE ACIERS DE CHSTILLON ET SUEUSNON “PROCESSO DE REALIZAÇÃO DE UMA CHAPA COM UMA ESTRUTURA DE CAMADA MÚLTIPLA, DESIGNADA POR CHAPA-SANDUfCHE, E PRODUTO OBTIDO ATRAVÉS DO REFERIDO PROCESSO
HEM^IA_DESÇRmyA t-vSSLUDG
O presente invento dis respeito a um processo ds fabrico duma chapa com uma estrutura de camada múltipla, designada por chapa-sanduíche, s a uma chapa obtida através dí3 referido processo, composta por folhas metálicas laminadas que formam o substrato e que se acham ligadas entre si por meio duma alma que assegura a coesão da estrutura, sendo o referido processo caractsrisado por compreender as operaçSes que consistem em revestir pelo menos uma folha metálica com uma suspensão que é constituída por partículas dum polímero que apresenta caracteristicas ds aderência que se acham em suspensão num msic de dispersão aquoso s/ou orgânico, em aplicar sobre a folha revestida com a suspensão uma outra folha a fim de se formar uma estrutura de camada múltipla, e depois em comprimir a estrutura e elevar a temperatura da estrutura de cansada múltipla a fim de se provocas· a evaporação parcial ou total do meio aquoso s/ou orgânico e a aglomeração das partículas contidas na suspensão»
presente invento diz respeito a uss processo de fabrico duma chapa com uma estrutura de camada múltipla, designada por chapa-sanduiche, e a uma chapa obtida através do referido processo, chapa essa composta por pelo menos duas folhas metálicas laminadas que formam o substrato e que se acham ligadas entre si por meio ds pelo menos uma alma que assegura a coesão da estrutura.
As chapas com uma estrutura de camada múltipla são desenvolvidas no sentido de dar resposta a três ahjectivos principais?
- atenuação da tendência que têm para entrar em ressonância amortecimento dos ruídos (indústria automóvel, electromecânica, elsctrodomé-s ticos,. a =)
- imposições de ordem estética e sensitiva no que diz respeito ao aspecto, ao tacto, â sonoridade.
A tomada destas considerações em linha de conta orienta no sentido da elaboração de materiais susceptíveis de absorver uma parte da energia vibratória quando o referido material ê submetido a vibrações.
A dissipação da energia vibratória sob a forma d© calor tem lugar num material viscoel-ástico, por exemplo um polímero, e a escolha judiciosa desse polímero permite adaptar as propriedades de amortecimento em função dos níveis de temperatura e das frequências de utilização.
X
Com a finalidade de elaborar chapas com unta estrutura de camada múltipla que apresentem as três anteriormente referidas características, foram real içados conjuntos constituídos por folhas metálicas associadas a uma alma por exemplo de resina epóxi ou fsnólica. Estas resinas orgânicas ou são poiimerizadas entre as folhas metálicas comprimidas e aquecidas ou introduzidas entre as referidas folhas após poiimerização, sob a forma duma película»
A fim de reduzir a resistência eléctrica das resinas introduzidas entre as folhas, s isso com o objectivo de permitir realizar a soldadura ponto por ponto, é já conhecido o processo que consiste em carregar essas resinas com micro-partículas condutoras da electricidade, como por exemplo esferas de níquel, sendo poiimerizáveis as resinas que se acham colocadas entre as folhas metálicas e se acham carregadas ou não com partículas condutoras resinas.
A utilização de tais chapas com uma estrutura de camada múltipla não é necessariamente conveniente nos casos de aplicação em que as folhas metálicas a partir das quais aquelas são construídas apresentem, por exemplo, o inconveniente de se separarem da alma de resina devido a falta de aderência, em especial quando as referidas estruturas de camada múltipla são submetidas a esforços mecânicos, quer por ocasião da sua deformação permanente após estampagem quer sob o efeito duma energia vibratória dentro duma determinada gama de frequências» objectivo do inventa consiste portanto na obtenção de chapas com uma estrutura de camada múltipla capazes de apresentar características fónicas e mecânicas bem definidas associadas a um fabrico simplificado graças â natureza dos materiais utilizados na constituição da alma.
-< ‘ .0 invento tem assim como ofajecto uro processa de fabrica de chapas com uma estrutura de camada múltipla que έ caracterisado por compreender as seguintes operaçSes?
- revestir pelo menos uma folha metálica com uma suspensão que é constituída por partículas dum polímero que apresenta características de aderência que se acham em suspensão num meio de dispersão aquoso e/ou orgânico;
- aplicar sobre a folha revestida com a suspensão uma outra folha a fim de se formar uma estrutura de camada múltipla;
~ comprimir a estrutura de camada múltipla;
- elevar a temperatura da estrutura de camada múltipla a fim de se provocar a evaporação parcial ou total do meio aquoso e/ou orgânico e a aglomeração das partículas que se acham em suspensão no seio do meio de dispersão»
Por polímero que apresenta características de aderência , entende-se qualquer polímero que ê utilizado de maneira convencional a fim de fazer aderir dois substratos entre si» é conveniente que o valor da temperatura & qual, ê possível provocar a evaporação se ache compreendido entre 100 e 250°C e que essa temperatura se mantida durante um período de tempo que pode variar entre o de alguns segundos, de preferência entre 2 te 3 segundos, para uma temperatura de 250^0, e o de alguns minutos, de preferância entre 2 e 3 minutos, para uma temperatura de 100°C»
No caso duma forma particular de fabrico do invento efectua-se uma secagem parcial da referida suspensão antes de se proceoer c SUSBSFiSâQ.
aplicacão duma folha sobro a folha revestids coro a.
é: conveniente que a suspensão contenha partículas dum homopolímero escolhido de entre o poli(acetato de vinilo), o ooliícloreto de vinilo), o poliestireno e o polibcítadieno, ou partículas dum copolímero escolhido de entre os polímeros estireno/butadieno, acetato de vinilc/éster maleíco, éster acrílico/es— tireno, ou uma mistura de partículas de homopolímero e de copo1ímero„
A suspensão deverá ser de preferência realizada no seio dum meio de dispersão escolhido de entre a áqua, os álcoois·! as cetonasj os hidrocarbonetos aromáticos, a essência de terebentina e o butil-diglicol.
Além disso é conveniente que a suspensão contenha um composto plastificante.
composto plastificante deverá ser de preferência escolhido de entre o dibutilftalato, o tribut.ilfosfato, uís éster e um poliesisr„
Além disso é conveniente que a suspensão contenha um composto sspessante escolhido de entre um caseínato alcalino, um sal poliacrílico, a carboxinstilcelulose, a hidroxietilcelulose s a metiIcelulosa.
U invento cem xquaxmente como objecto uma chapa com uma e—t-i ururs camada íhujl cipia, Qee-xqsi-ada po!;r chapa sanouxche, que é fabricada através do processo anteriorments descrito.
Entre -as carscterísticas vantajosas da chapa de cansada múltipla ds acordo com o invento» encontra-se aquela que consiste no facto de a alma ser essencial mente constituída por partículas aglomeradas que formam uma película de extractos secos»
As partículas aglomeradas são constituídas pior um nomopolímero escolhido de entre o poliCacetato de vinilo), o poli (cloreto ds vinilo),, o poliestireno e o polibutadierio, ou. por um copolímero escolhido de entre os polímeros sstireno/butadieno, acetato de vinilo/êstsr maleico e éster acrílicozestireno ou uma mistura de partículas de homopolímero s de copolímero» é conveniente que pelo menos uma folha seja uma folha de aço, de alumínio ou de aço carbono inoxidável» invento será melhor compreendido com a ajuda da descrição que irá ser apresentada a seguir, unicamente a titulo de exemplo, para a compreensão da qual será feita referência aos desenhos anexos nos quaiss as Figuras 1 s 2 representam os valores do coeficiente de amortecimento β duma chapa de camada múltipla de acordo com o invento, cuja alma s realizada a partir duma suspensão de poli (acetato de vinilo), sendo o referido coeficiente de amortecimento determinado, por um lado, em função da frequência (Fig» 1) s, por outro lado, em função da temperatura CFig» 25 para duas frequências dadas (3.70ÇJ Hz s 4»6®0 Hz >5 ε a Figura 3 representa os valores da energia de !! pelage obtidos por ocasião duma medição da pelage em T em função da velocidade de pelage para uma chapa elaborada de acordo com o processo característico do invento e para uma .mesma chapa submetida a um ensaio de humidade» processo de acordo com o invento, para a realização de chapas com uma estrutura de camada múltipla, designadas por chapas-sanduíche, consiste em revestir pelo menos uma folha metálica, por exemplo laminada a frio e cuja espessura se acha compreendida entre 8,1 e 8,3 mm, com uma suspensão que è constituída por partículas de homopolimsro e/ou de copolímero que se acham em suspensão num meio de dispersão aquoso ε/ou orgânico.
Assim que o revestimento feito por meio da suspensão tiver sido realizado, aplica-se sobre a folha revestida com a suspensão uma segunda folha. Depois submete-se a estrutura d® camada múltipla assim obtida a uma acção de compressão ao mesmo tempo que se eleva a temperatura, a fim de se obter um extracto seco de homopolímero e/ou ds copolímero, após evaporação duma parte ou da totalidade dos constituintes do meio aquoso e/ou orgânico, A elevação de temperatura da suspensão pode ter lugar durante a aplicação sob pressão da segunda folha metálica ou após a aplicação desta segunda folha metálica,
No caso dum modelo particular de realização a suspensão é seca prévia e parcialmente antes de se proceder á aplicação da segunda chapa»
Após secagem entre duas folhas metálicas, a suspensão vai formar uma alma que garante a coesão do conjunto e confere à chapa com uma estrutura de camada múltipla? propriedades notáveis de amortecimento e de insonorização»
È conveniente que a espessura da alma apresente um valor compreendido entre 18 e 2©8 raícron, As suspensSes para a obtenção ds alma são constituídas por partículas ds homopolímero como por exemplo o poli(acetato de vinilo), o poli(cloreto de vinilo), o poliestireno, o polibutadieno, ou partículas de ccpolimaros como por exemplo os polímeros estirenc^butadieno, acetato de vinilo/êstsr maleico, éster acrílico/estíreno, ou. duma mistura em proporção determinada das partículas anteriormente referidas.
As suspensões de acordo com o invento vão, após secagem, formar extractos secos compreendidos entre 40 e 6Θ% em volume, encontrando-se o valor do diâmetro das partículas em suspensão compreendido entre 0,í e 3 mícron.
A viscosidade das suspensões depende do extracto seco, do meio de dispersão utilizado, como por exemplo a água, os alcoóis, as cetonas, os hidrocarbonetos aromáticos, a essência de terebentina e o butil-diglicol.
A viscosidade pode ser ajustada através da adição duma Quantidade determinada dum espessante por exemplo do tipo celulósico ou acrílico, ou dum plastificante tal como o dibutilftalato, o tribut.ilfosfato, ou uma mistura ponderada dos constituintes espessantes e plastiftoantes.
A viscosidade também é função do extracto seco utilizada na suspensão. A viscosidade e as características reológicas da suspensão podem ser deste modo adaptadas a técnica usada para fazer o revestimento com a suspensão, por exemplo, por meio dum rolo a.plica.dor, de espátula ou de quaisquer outras técnicas. Também é possível ajustar a molhafoilidade da suspensão para diferentes composições de folhas de metal constitutivas da estrutura de camada múltipla.
Estas operações de ligação substrato podem ser feitas numa prensa das chapas que formam ds pratos aquecidos por ocasião da elaboração de chapas com uma estrutura de camada _ Q _ múltipla planas eu numa linha de calandragem própria para o fabrico de chapas ds grande comprimento acondicionadas sob a forma de bobinas» □s resultados dos ensaios que irão ser descritos a seguir permitirão pôr melhor em evidência as propriedades das chapas com uma estrutura de camada múltipla, designadas por chapas-sanduíche, elaboradas através do processo de acordo com o invento, sendo as folhas de que sao compostas as chapas-sandulche feitas de aço inoxidável laminado»
Foram realizadas medições ds duas características físicas? as características de amortecimento e de adesão» a> Caracterjjsjd^
As características de amortecimento são determinadas pela medição do coeficiente ds amortecimento, ou factor de penda» designado pela letra B» através da utilização dum dispositivo baseado no método que consiste em pôr em evidência os picos de ressonância sob vibração continua»
Para esse efeito vão ser dispostas verticalmsnts provetas de dimensões normalizadas, indo uma das extremidades de cada uma. dessas provetas ficar encastrada, ficando a outra extremidade livre» Estas provetas vão ser submetidas a vibrações forçadas dentro duma gama de frequências entre 1@ Hz s 5„00© Hz»
Um emissor elecfromagnético vai criar uma vibração transversal na zona da extremidade livre e um receptor idêntico vai medir a amplitude das vibrações junto da extremidade sncastrada» Durante a realização duma acção de exploração da frequência» a curva do ganho emissor/receptor Ccurva de ressonância) vai passar por vários oícoí
CUJS larqur
ís sc ha sík :□ r r es oon q '& n c .1 a directa com o coeficiente ds amortecimento, óe f,. -for a freauéncia a W F a largura do pico a maia altura, o factor ds perda será dado pela seguinte fórmulas
Por meio duma exploração muito fxna cia frequência em torno das frequências ds ressonância determinadas após umas exploração mais larga, será possível traçar uma curva representando o coeficiente ds amortecimento β em função da frequêncie.»
As Figuras í e 2 representam, por um lado, os valores do coeficiente de amortecimento £ duma chapa com tuna estrutura de camada múltipla em função da frequência s, por outro lado, osvalores do coeficiente de amortecimento £· em função da temperatura da chapa para dois determinados valores da frequência.
Ho caso do exemplo, a chapa de acordo com o invento & constituída por uma estrutura de camada múltipla formada por uma alma de 70 pm comprimida entre duas chapas laminadas de aço inoxidável de 0,2 mm de espessura,, A alma é obtida com uma suspensão cujas partículas de poli(acetato de vinilo) têm um diâmetro ds valor compreendido entre 1 s 2 μβί. A secagem da suspensão foi obtida submetendo—se o conjunto a uma pressão de 10-^ pa s a tem aquecimento a 200°C durante 2 min por forma a obter-se um extracto seco de 54%,= d coeficiente de amortecimento- ou coeficiente de oerda acha-se compreendido nc e 0,01 e 0,1, numa gama de frequências de valores compreendidos entre 2 x 10° e Í0“* He (Figura 1) e num intervalo 20 e os 120°C à frequência de temperatura compreendido entre os de 3.7Θ0 He (Fiqurs 2).
íi As caracteristicas de adesão são determinadas pela medição da energia de pslage em T»
As pelages a ÍB0° ou em T, por exemplo numa máquina ds traoção5 são mais particularmente utilizados para os materiais flexíveis que possuam dimensões e propriedades físicas capazes de lhes permitir uma flexão susceptível de atingir um ângulo de 18Θ° cu de 90° sem que apareça nenhuma fissura nas folhas exteriores» resultado da medição é o da obtenção duma força de pslage” bruta não fazendo distinção entre a força de adesão ou de coesão da pelage, e a força necessária para dobrar as folhas em forma de T»
A partir duma lei da comportamento elastoplástico, um cálculo da energia de deformação das folhas permite deduzir o valor da energia ds pslage que é necessário despender para romper as ligações de adesão metal/polímero»
A resistência & pelage expressa em N/m ou em J/m41· & a relação entre uma força e uma dimensão (largura da chapa)»
A Figura 3 apresenta uma característica da pelage em T em função da velocidade de pelage»
Em função da velocidade? ds pelage, a adesão é sensivelmente constante e de valor igual a cerca de 2 kJ/m^ após elaboração da chapa (curva 1), e de i k.J/πΈ após a amostra ter permanecido 1® dias dentro de água a 70*C (curva 2)„
No Quadro I que é apresentado a seguir encontram-se reunidas as características do exemplo anteriormente descrito assim como as das diferentes chapas feitas de acordo com o invento.
Natureza das partículas da suspensão
| Características da chapa de Camada múltipla | poli (acetato de vinilo) | polímero acetato/maleato | polímero estireno/butadieno |
| Espessura da alma (pm) | 70 | 100 | 80 |
| X das partículas (pm) | 1 0,1 - 0,2 | | I 0,5 - 2 l | 0, 15 |
| Viscosidade (mPa.s à 50 t/mn) | 5 000 + 2 000 | - | 100 ± 50 |
| Extracto seco (¾) | 54 | 55 | 50 |
| Espessura da chapa(mm) | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Referência do material da chapa | AISI 304 | AISI 304 | AISI 304 |
| Coeficiente de perda β | | 1θ'3-1θ“2 | | | 10'2-101 | | | 2.1O-3-3.1O“2 | |
| Intervalo de frequências .3 · (X10J Hertz) | I 0,1-4 | | | 0,01-4 | | I 0,01-4 | |
| Intervalo de temperaturas ( | I 20 - 150 | | | 20 - 150 | | | 20 - 150 | |
| Energia de pelage em T j (J/mz) | 2 200 | 1 000 | 800 |
| Energia de pelage em T após envelhecimento | |||
| (J/m2) | 600 | 550 | 300 |
As diversas suspensões podem ser utilizadas no fabrico de chapas com uma estrutura de camada múltipla cujas chapas-suhstrato são de aço, de alumínio ou de aço inoxidável.
As características da estrutura de camada múltipla de acordo com o invento podem ser postas em evidência num exemplo de realização tal como numa máquina de lavar loiça»
Os motores, as bombas de esgoto, as electroválvulas, os sistemas de aquecimento e de filtragem das águas residuais produzem essencialmente, neste tipo de realizações, um ruído intenso»
A cuba da máquina de lavar loiça ã realizada a partir duma chapa com uma estrutura, de camada múltipla de acordo com o invento que é constituída por elementos quinados ou estampados, cujas folhas têm uma espessura sensivelmente igual a 0,2 mm & cuja alma ê formada essencialmente por poli(acetato de vinilo) com uma espessura de cerca de ©,'i mm.
ft atmosfera húmida que reina no interior da máquina de lavar loiça por ocasião da sua utilização, faz com que seja necessário que pelo menos a folha da estrutura de que é constituída a superfície interna da cuba seja uma folha de aço inoxidável »
As características físicas da estrutura de camada múltipla da chapa da cuba são determinadas em função dos diversos factores de ruídos gerados durante o funcionamento da máquina de lavar loiça pelos elementos e meios de funcionamento tanto internos como externos de que ê constituída a. máquina de lavar loiça.
lb ss d£=i·mi ruxdo de duas máquinas ds lavar loiça do mesmo tipo, uma das quais é utilizada coíbo referência e estã equipada com uma cuba cujas paredes sao ds aço inoxidável parcialmente revestido ds betume 5 Si jcon trando-^e paredes são de chapa a outra equipaaa com uma cuba cujas com uma estrutura ds camada múltipla ds acordo com o invento, constata-se que o nível de ruídos da máquina de lavar loiça que se acha equipada com uma cuba ds chapa com uma estrutura ds camada múltipla é inferior em mais do que Í5 decibéis em relação ã outra·»
Para além duma diminuição do nível sonoro produzido pela máquina de lavar loiça, quando esta esta em funcionamento, o reduzido coeficiente de transmissão térmica das paredes sm forma de estrutura de camada múltipla vai também fazer melhorar o seu isó1amento térmico»
Será apresentado a ssquir um exemplo de realização do ί ί t.0 B
EXEMPLO é fabricada uma chapa.—sanduíche com a ajuda de duas chapas laminadas de aço inoxidável do tipo 304 íftlbl) com ® de espessura„ mm
Reveste-se uma das chapas por meio duma suspensáo de poliacetato de vinilo em água, com a ajuda duma espátula e de maneira a gue a camada de revestimento tique com uma espessura de cerca de ®s2 mm.
Aplica-ss a segunda chapa e comprime-se a estrutura de cantada, múltipla numa prensa, de pratos aquecidos e eleva—se a temperatura dessa estrutura até aos 2@0φε durante 3 min. As características técnicas da. chapa-sanduíche assim obtida são as que se encontram indicadas na coluna 1 do Quadro 1«
Claims (7)
- REIVINDICAÇÕES8 íã- Processo de fabrico duma chapa com uma estrutura de camada múltipla, designada par chapa-sanduíche, composta por folhas metálicas laminadas que formam o substrato e que se acham ligadas entre si por meio duma alma que assegura a coesão da estrutura, caracterizado por compreender as seguintes operaçõess- revestir pelo menos uma folha metálica com uma suspensão que é constituída por partículas dum polímero que apresenta características de aderência que se acham em suspensão num meio de dispersão aquoso ezou orgãnicoy- aplicar sobre a folha revestida com a suspensão uma outra folha a fim de se formar uma estrutura de camada múltiplar;- comprimir a estrutura de camada múltipla;·- elevar a temperatura da estrutura de camada múltipla a fim de se provocar a evaporação do meio aquosa e/ou orgânico e a aglomeração das partículas que se acham em suspensão no seio do meio ds dispersão.
- 2â- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se elevar a temperatura até um valor compreendido entre í©© e 25©*C e por se manter essa temperatura durante um período de tempo que pode variar entre o ds alguns segundos, de preferência entre 2 e 3 segundos, para uma temperatura de 25®°C, e o de alguns minutos, de preferência entre 2 e 3 minutos, para uma temperatura de 1©@°C<.
- 3ã~ Processo ds acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se efectuar uma secagem parcial da referida suspensão antes de se proceder â aplicação duma folha sobre a. folha rsvesXXQ3 (2O0í & Sí-ISpCSniSÃO u
- 4í2— Processo ds acordo com a reivindicação í, caracte rizado por a suspensão conter partículas dum homopolímero esco Ihi do de en tre o do1i íaceta to de vi n i1o) nilo), o poliestireno s o polibutadieno.o po1i(c1oreto de ou partículas dum copolímero escolhido de entre os polímeros estireno/butadleno, acetato de vinilo/éster maleíco e éster acrílico/estireno ou uma mistura de partículas de homopolímero e de copolímero» bâ- Processa de acorda com a-eivindicação í, caracte— jeio dum meio de disper— rizado por a suspensão ser realizada n são escolhido de entre a água, os alcoói carbonetos aromáticos, a essência de terebentina e o butil—digliC U i sProcesso de acordo _eivindicacão 1, caracte— rizado por a suspensão conter além disso um composto plastif icane acordo com a rexvxnoxcaçso ó, caracte— rizado por o composto plastificants ser escolhido de entre o dibutilf talato, o tributil fosfatos um éster e um polisstsr,,Sã— processo ds acordo com a reivindicação í, caracterizado por a suspensão conter além disso um composto sspessante»
- 9ã~ Processo de -acordo com a reivindicação 8» caracterizado por o composto sspessante ser escolhido ds entre um caseínato alcalino, um sal poliacrí1ico» a carboximetilceluloss, a hidroxietilcelulose e a metilcelulose» í®ê- Chapa com uma estrutura de camada múltipla, designada por chapa-sanduíche, csracterizada por ser fabricada através do processo ds acordo com qualquer uma das reivindicaçSes í a 9, líã- Chapa com uma estrutura de camada múltipla, de acordo com a reivindicação 1®, caracterizado por a alma ser formada essencialmsnts por partículas que formam uma película de extractos secos»
- 12â~ Chapa com uma estrutura de camada múltipla, de acordo com a reivindicação í®, caracterizado por a alma ser formada essencialmente por um homopolímero escolhido de entre o poliCacetato de vinilo), o poliCcloreto de vinilo), o poliestireno e o polibutadieno, ou por um copolímero escolhido de entre os polímeros estireno/butadieno, acetato de vinilo/éster maleico e éster acrí1ico/estireno ou uma mistura de partículas de homopo1ímero e de copolímero»
- 13â·-- Chapa com uma estrutura de camada múltipla, de acordo com a. reivindicação í®, caracterizado por pelo manos uma das folhas ser uma folha de aço»Í4ê;- Chapa com uma estrutura de camada múltipla, de acordo com a reivindicação 1®, caracterizado por pelo menos das folhas ser uma folha ds alumínio»
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