ES2610221T3

ES2610221T3 - Un reforzamiento unidireccional o multi-axial cosido y un método para producir el mismo

Info

Publication number: ES2610221T3
Application number: ES13747858.2T
Authority: ES
Inventors: Rainer BERGSTRÖM
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-07-15
Also published as: BR112015001181A2; DK2874803T3; JP5921014B2; US20150183184A1; PT2874803T; MX2015000854A; WO2014013138A1; EP2874803B1; JP2015527228A; EP2874803A1; MX346380B; RU2616667C2; CA2879058C; ZA201500922B; CN104487234B; US9505193B2; CA2879058A1; CN104487234A; RU2015105791A; BR112015001181B1

Abstract

Un reforzamiento unidireccional o multi-axial cosido para la fabricación de compuestos reforzados de fibras mediante un proceso de moldeado de transferencia de resina y un proceso de moldeado por infusión al vacío, comprendiendo el reforzamiento unidireccional o multi-axial cosido (28) al menos una capa de mechas unidireccionales continuas dispuestas en el reforzamiento, y medios para facilitar, cuando se humedece un apilamiento de reforzamientos (28) con resina, el flujo de resina en una dirección transversal a la dirección de las mechas unidireccionales disponiéndose los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) transversales a las mechas unidireccionales y formando a los lados de los mismos pasos de flujo (10) que se extienden desde un borde del reforzamiento unidireccional o multi-axial cosido (28) al borde opuesto del mismo, uniéndose la al menos una capa y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) por medio de costuras, caracterizado por que los medios que facilitan el flujo de resina son medios delgados (6) para formar pasos de flujo para la resina que tienen, bajo compresión, un diámetro de 70 - 300 μm, y en que las hebras unidireccionales se disponen lado a lado.

Description

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Aglutinante - Un material polimérico en diversas formas como polvo, película o líquido. Los aglutinantes pueden estar hechos de uno o varios aglutinantes individuales que tengan diferentes características en propiedades químicas o físicas como rigidez, punto de fusión, estructura polimérica, Tg etc. El aglutinante se usa para fijar la estructura de fibras para formar una red y finalmente el reforzamiento. Los aglutinantes adecuados son epoxis termoplásticos, co-poliésteres, poliésteres insaturados bisfenólicos o sus mezclas, sólo por nombrar unos pocos ejemplos.

Tela - un material tejido que consiste en una red de fibras naturales o artificiales hechas a mano normalmente denominadas hebra o hilo. Las telas se forman, por ejemplo, tejiendo, haciendo punto, a ganchillo, por anudamiento, con agujas o presionando las fibras juntas (fieltro).

Laminado - Un material que puede construirse impregnando una o más capas de reforzamiento usando una mezcla apropiada de resina y endurecedor y dejándola endurecer bien por reacción química o enfriando la temperatura. El laminado es una estructura reforzada de fibras hecha de una matriz reforzada por fibras finas de por ejemplo vidrio, carbono, aramida, etc. La matriz puede ser epoxi, un plástico termoajustable (más normalmente epoxi, poliéster o viniléster) o un termoplástico. Los usos finales comunes de los reforzamientos de fibra de vidrio incluyen barcos, partes de automóviles, aspas de turbinas eólicas, etc.

Matriz - material que une los reforzamientos para formar un compuesto. Los compuestos usan polímeros formulados especialmente, como la resina epoxi termoajustable, la viniléster o la resina de poliéster insaturada, y resinas de fenol formaldehído o una resina termoplástica (véase “Polímero”) sólo por mencionar unos pocos ejemplos.

Monofilamento - Un hilo compuesto por un único filamento continuo típicamente hecho de material sintético, tal como poliamida (nailon), polietilentereftalato, polipropileno, polibutilentereftalato etc.

Multifilamento - Un hilo o hebra compuestos por una multitud de filamentos continuos típicamente hechos de material sintético, tales como poliamida (nailon), polietilentereftalato, polipropileno, polibutilentereftalato, etc. Especialmente, en relación a la presente invención, multifilamento significa una agrupación de filamentos que pueden o pueden no estar retorcidos y que no se han unido entre sí, pero pueden, salvo que se retuerzan fuertemente, moverse a los lados cuando se somete a compresión.

Polímero - Generalmente incluye, por ejemplo, homopolímeros, copolímeros, tales como por ejemplo, en bloque, injertos, copolímeros aleatorios y alternantes, terpolímeros, etc., y mezclas y modificaciones de los mismos. Adicionalmente, salvo que se limite específicamente de otra manera, el término “polímero” incluye todas las configuraciones geométricas posibles del material. Estas configuraciones incluyen, por ejemplo, simetrías isotáctica, sindiotáctica y aleatoria.

Reforzamiento - una red que comprende fibras de refuerzo, anclándose las fibras entre sí por medios apropiados. Normalmente se fabrican como redes continuas. Hay muchas formas de fabricar el reforzamiento en orientaciones unidireccional o multi-axial o aleatoria, por ejemplo a través de las técnicas de procesamiento textil de tejeduría, punto, trenzado y costura o uniéndolo con un aglutinante apropiado.

Fibras de refuerzo - fibras usadas junto con una matriz en la fabricación de materiales compuestos. Las fibras son normalmente fibras hechas a mano como vidrio (incluyendo todas sus variantes), carbono (con todas sus variantes)

o aramida, que puede usarse tanto como filamentos continuos como fibras no continuas. También se ha usado un amplio intervalo de fibras naturales tales como sisal, lino, yute, cocos, kenaf, cáñamo o basalto, sólo por nombrar unos pocos.

Moldeado de transferencia de resina (RTM) - Un proceso que tiene dos superficies de molde por el que se bombea una resina típicamente a bajas viscosidades y a presiones altas o bajas en un conjunto de troqueles de molde cerrado que contienen normalmente una preforma de reforzamiento seco, esto es, infundir resina en la preforma y hacer una parte compuesta de fibra reforzada.

Mecha - una agrupación sin torsión larga y estrecha de fibras o filamentos continuos, particularmente fibras de vidrio. En la presente solicitud sinónimo de haz de filamentos, en el que la selección de fibras no solamente contiene fibras de vidrio sino también fibras de carbono, basalto y aramida, más generalmente fibras continuas hechas a mano.

Grupo de mechas o grupo de haces de filamentos - uno o más haces de filamentos o mechas que están estrechamente espaciados.

Hilo de costura - Un hilo formado por 24 o 48 filamentos individuales hechos de poliéster texturizado. El hilo de costura usado normalmente en la fabricación de reforzamientos unidireccionales tiene típicamente una densidad de masa lineal de 76 o 110 dtex. El diámetro de un filamento individual es típicamente 5 - 10 μm.

Número de tex - Una unidad de medida del SI para la densidad de masa lineal de hilos y se define como la masa en gramos por 1000 metros. Tex es más probable que se use en Canadá y Europa continental, mientras que denier se

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plegamiento entre la aplicación de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados y la costura. Los medios pueden ser, por ejemplo, raíles de guía que se extienden a lo largo de los bordes de la capa 20 desde el aparato enrollando los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados alrededor de la capa y fuera de los raíles hasta la siguiente etapa de proceso, es decir, la costura 26.

Un rasgo ventajoso de la presente invención es que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se colocan en la capa en formación recta, paralela, es decir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados van lineal y uniformemente desde un borde de la capa al borde opuesto de la misma, en otras palabras los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, por ejemplo, no forman bucles encontrados típicamente en los patrones de punto. La formación esencialmente recta, es decir, lineal y plana de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados a través de las mechas de reforzamiento unidireccionales asegura un tiempo de flujo de la resina más corto entre los bordes del reforzamiento ya que la línea corta es la vía más corta entre dos puntos. Independientemente de la localización real de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se disponen a intervalos regulares, es decir a aproximadamente 2 a 50 mm, preferentemente 5 - 25 mm, más preferentemente, a aproximadamente 10 - 20 mm de distancia lateral o espaciado entre sí en ambos lados del reforzamiento. La distancia exacta debe optimizarse de acuerdo con la viscosidad de la resina y el peso en gramos de la capa. Debido a la operación de costura posterior los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados pueden desplazarse localmente a los lados dando lugar a áreas locales donde dos medios formadores de pasos de flujo discretos delgados pueden colocarse lado a lado.

Sin embargo, ha de entenderse que el análisis anterior se refiere al método más sencillo para fabricar reforzamientos. Básicamente el mismo método puede aplicarse en la fabricación de reforzamientos que tengan varias capas unidireccionales en los mismos. Si un reforzamiento multi-axial que tenga varias capas ha de fabricarse como muchos medios adicionales para formar nuevas capas al menos una teniendo nueva orientación de las mechas y los medios para colocar los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en las nuevas capas se disponen uno tras otro conforme es el número de capas adicionales.

En un caso tal los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados pueden colocarse en la superficie o las superficies superior y/o inferior del reforzamiento o entre las capas del mismo. También es posible fabricar reforzamientos multi-axiales incluyendo reforzamientos unidireccionales, biaxiales, triaxiales y cuadriaxiales que tengan medios formadores de pasos de flujo discretos delgados que vayan transversales a las fibras de reforzamiento reales. Después de que se forme un número deseado de capas, el conjunto de capas se lleva a la siguiente etapa del proceso, es decir, unión por medio de costuras.

En la etapa de unión 26 el conjunto de capas, es decir, una red multi-axial y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se cosen entre sí para formar un reforzamiento unitario 28 que tiene hebras de reforzamiento unidireccionales o multi-axiales y medios formadores de pasos de flujo discretos delgados transversales unidos entre sí. En lo sucesivo el reforzamiento 28 se enrolla en 30 para entregarlo a un cliente. De acuerdo con otra realización preferida de la presente invención los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se disponen entre dos capas de hebras en un reforzamiento unidireccional o multi-axial cosido, es decir no solamente en al menos la superficie o las superficies superior y/o inferior del reforzamiento, sino también entre las capas de hebras. En otras palabras, si el reforzamiento comprende cuatro capas de mechas, los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados pueden posicionarse entre cada capa de mechas o entre la segunda y la tercera capas, es decir al centro del reforzamiento. En la práctica, esto significa que la colocación de hebras unidireccionales para formar la red y la colocación de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados han de realizarse en una secuencia tal que, en primer lugar, se ponga una capa o unas capas, de hebras unidireccionales, en lo sucesivo la siguiente capa

o capas de hebras unidireccionales etc. Solamente después de la colocación deseada de los reforzamientos y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados las capas y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se unen por medio de costuras.

De acuerdo con una realización ejemplar la costura y el posicionamiento de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, más específicamente la longitud de las costuras y la distancia o el espaciado entre los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados adyacentes o vecinos debe disponerse de tal manera que como mucho un medio formador de pasos de flujo discreto delgado se deje dentro de la puntada. En teoría esto significa que la longitud de una puntada es menor que el hueco entre los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados vecinos. Sin embargo, ya que la colocación los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados no necesariamente resulta en medios formadores de pasos de flujo discretos delgados que van exactamente de forma lineal, la longitud de la puntada debe ser claramente menor que el hueco entre los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados vecinos. La razón para esta medida de precaución es que si dos o más medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se localizan dentro de una puntada el hilo de costura arrastra los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados juntos, es decir, lado a lado, por lo que un hueco verdadero al siguiente medio formador de paso de flujo discreto delgado adyacente es demasiado largo para la infusión apropiada de la resina.

Como se muestra esquemáticamente en la Figura 1a los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados 6 usados entre las capas de reforzamiento 2 y 4 para mejorar tanto la permeabilidad del apilamiento de reforzamientos

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Claims

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