ES2211208T3 - Procedimiento y dispositivo para la produccion de plasticos o bien de componentes de plastico segun un procedimiento rtm modificado. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la produccion de plasticos o bien de componentes de plastico segun un procedimiento rtm modificado.Info
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Abstract
Dispositivo para la producción de plásticos reforzados con fibras a través de la inyección de una resina en un molde (2) con un útil de moldeo (3), para la recepción de un material de fibras (4) y con una pieza de moldeo flexible para la obturación de forma hermética a vacío del molde (2), siendo introducido el molde (2) cerrado en un depósito a presión (1), caracterizado porque el molde (2) está provisto con un conducto de inyección y de evacuación (8) combinado, y el depósito de presión (1) está provisto con un conducto de transferencia de presión (9), donde el molde (2) se puede conectar a través del conducto de inyección y de evacuación combinado (8) opcionalmente con un depósito de reserva (10) para la recepción de la resina y con un sumidero de presión (11), el depósito de presión (1) se puede conectar con el depósito de reserva (10) y el depósito de reserva (10) se puede conectar a través de conexiones (14, 15) con el conducto de inyección y de evacuación (8) y con el conducto de transferencia de la presión (9).
Description
Procedimiento y dispositivo para la producción de
plásticos o bien de componentes de plástico según un procedimiento
RTM modificado.
La presente invención se refiere a un dispositivo
y a un procedimiento para la producción de componentes de materiales
compuestos de fibras, donde se introduce un material de fibras seco
preformado en un molde y se impregna en el molde con una resina
reactiva o bien mezcla de resina.
Además, la invención se refiere a un
procedimiento con el que se pueden evitar inclusiones de gas en el
material de fibras.
Se conoce en sí la producción de materiales
compuestos de fibras de alto rendimiento a través de impregnación de
un material de fibras seco con una resina y endurecimiento de la
resina en un molde, donde el molde se puede evacuar para la mejora
de la calidad del laminado antes de la inyección de la resina.
Tales materiales compuestos de fibras, como se
emplean, por ejemplo, en la aeronáutica y en la fabricación de
automóviles, se producen actualmente con preferencia a través de dos
procedimientos, la llamada técnica Prepreg o diversos procedimientos
RTM (Moldeo por Transferencia de Resina).
En la técnica Prepreg, la producción del
componente se realiza con la ayuda de los productos semiacabados de
fibras ya impregnados con resina, los llamados Prepregs. Los
productos semiacabados de fibras utilizados en este caso son
impregnados con resina y son almacenados refrigerados hasta la
utilización definitiva.
Para la producción de una estructura compuesta
según este procedimiento se depositan los Prepregs individuales, a
partir de los cuales se constituye el compuesto, en un útil de
moldeo y a continuación se cubren con una lámina de separación
perforada. Encima se aplican las llamadas capas de tejido de
recepción o bien de aspiración, que reciben, por una parte, el
exceso de resina que sale durante el prensado de la pila de Prepreg
y, por otra parte, posibilitan la distribución uniforme del vacío y
la aspiración de las inclusiones de aire y de otras substancias.
Esta pila completa es cerrada finalmente con una lámina estanca al
aire y es endurecida acabada en un autoclave a presión y
temperatura.
Aquí es ventajoso que la alineación de las fibras
de los Prepregs, a partir de las cuales se constituye el compuesto,
se pueda alinear exactamente, y se puedan aprovechar con ello de una
manera óptima las propiedades de las fibras, para que se puedan
producir materiales compuestos con buena calidad uniforme. Sin
embargo, la alineación exacta de los Prepregs requiere un gasto
manual alto. Además, es desfavorable que los Prepregs ya
impregnados con resina deben almacenarse a bajas temperaturas, para
reducir la velocidad del endurecimiento continuamente progresivo de
la resina o bien su envejecimiento, donde el almacenamiento en sí y
especialmente el almacenamiento refrigerado incrementa los costes
de producción. Además, la duración de la conservación de los
Prepregs está limitada, debido al endurecimiento a velocidad
reducida sólo a través de la refrigeración, en la mayoría de los
casos a un periodo de tiempo menor que un año.
Para la producción según el procedimiento RTM se
produce, en una primera etapa, una preforma, que corresponde al
componente deseado, de material de fibras seco y se introduce en un
molde RTM rígido. Después de la inserción de la preforma se cierra
el molde y se inyecta la resina preparada con sobrepresión en el
molde. Para evitar las inclusiones de aire y para garantizar una
distribución mejorada de la resina se puede evacuar el molde antes
de la inyección (procedimiento de inyección de resina asistido por
vacío).
Comparado con la tecnología Prepreg, el
procedimiento RTM se caracteriza por la utilización de materiales
de fibras y de resina de costes favorables así como por la
capacidad de combinación libre de los componentes. De esta manera,
con el procedimiento se puede conseguir una flexibilidad muy grande.
Así, por ejemplo, se pueden emplear mezclas de resinas altamente
reactivas, que reducen los tiempos de ciclo para el proceso de
inyección a pocos minutos o se pueden emplear, para aplicaciones
críticas de temperatura, sistemas de matrices especialmente
resistentes a la temperatura.
Sin embargo, el gasto de aparatos es
relativamente alto, puesto que para la generación del vacío y para
la inyección de la resina son necesarios conductos separados,
respectivamente, que deben sustituirse a intervalos de tiempo,
puesto que se deposita allí resina endurecida. Además, se pueden
producir inclusiones de gas en lugares, en los que coinciden
frentes de flujo de resina en el material de fibras.
En la patente US 4.902.215 se describe un
dispositivo asistido por vacío para la producción de plásticos
reforzados con fibras, siendo insertado el material de fibras
prefabricado en un útil inferior de moldeo, y siendo aplicada encima
una cubierta flexible para el cierre hermético a vacío del moldeo.
En el funcionamiento, se introduce resina en el interior del molde
a través de la cubierta flexible y se impregna con resina el
material de fibras que se encuentra allí. Para el apoyo del flujo
de la resina se propone la aplicación de un medio de distribución de
la resina como distanciado entre la superficie del material de
fibras y la cubierta, estando configurado el medio en forma de
rejilla y a través de la estructura de la rejilla se forman canales
verticales y laterales, a través de los cuales se puede distribuir
el material de resina líquido sobre toda la superficie del material
de fibras.
De una manera opcional, entre la superficie del
material de fibra y el medio de distribución de la resina se puede
prever otra capa, que sirve para la estructuración del material de
fibras y que es permeable para la resina de plástico líquido.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de
poner a disposición un procedimiento de producción nuevo, de coste
favorable y que se puede automatizar en gran medida, que es
adecuado también para la producción de componentes de superficies
grandes, que ofrece, especialmente en combinación con materiales de
fibra son impregnados, posibilidades mejoradas con respecto a la
producción, construcción y configuración de conceptos nuevos de
materiales compuestos reforzados con fibras, teniendo en cuenta
especialmente una manipulación sencilla y una idoneidad especial
para una fabricación en serie, así como un dispositivo para la
realización de este procedimiento.
Un segundo cometido de la presente invención es
poner a disposición un procedimiento y un dispositivo para la
producción de plásticos o piezas reforzados con fibras, que
posibilitan, con un gasto reducido en conductos y conexiones, una
conducción segura del proceso con extensión controlada de la resina
y en los que, además, se reduce al mínimo la aparición de
componentes que no se pueden utilizar de nuevo como conductos con
resina endurecida y, por lo tanto, se puede mejorar la
rentabilidad.
Adicionalmente, un cometido de la presente
invención consiste en poner a disposición un procedimiento, con el
que se pueden evitar las inclusiones de gas, especialmente también
en componentes de plástico que tienen superficies grandes.
Este cometido se soluciona a través de las
características de las reivindicaciones 1 y 10. Las formas de
realización preferidas son objeto de las reivindicaciones
dependientes respectivas.
La invención se refiere muy en general a un
desarrollo del procedimiento RTM conocido.
Para el procedimiento según la invención, se
introduce, por ejemplo como en los procedimientos RTM conocidos, el
material de fibras a moldear en un molde y se introduce la mezcla
de resina reactiva, con la que debe impregnarse el material de
fibras, en el molde.
Sin embargo, según la invención, la evacuación
del molde y la inyección de la resina se lleva a cabo a través de
un único conducto, que se puede conectar de forma opcional con un
sumidero de presión, por ejemplo una bomba de vacío, o con un
depósito de reserva para la resina.
A través de la utilización de un único conducto
para la evacuación y la inyección de la resina se puede reducir en
una medida considerable el gasto de aparatos así como la aparición
de piezas obstruidas con resina, que deben limpiarse y
sustituirse.
Según una forma de realización especialmente
preferida, sobre el material de fibras, especialmente en los
puntos, en los que coinciden frentes de flujo de resina, pueden
estar previstos medios (llamados a continuación cavidades locales),
que pueden absorber en sí las inclusiones de aire y las
contaminaciones, que se han acumulado a lo largo de los frentes de
flujo, desde el material de fibras.
Para el procedimiento y el dispositivo según la
invención, se puede recurrir en principio a moldes conocidos en sí,
como se utilizan para el procedimiento RTM o la técnica
Prepreg.
Los moldes adecuados comprenden un útil de moldeo
comparativamente rígido, sobre el que se deposita el material de
fibras a moldear, una parte flexible del molde, con la que se puede
cerrar el molde de forma hermética a vacío y conexiones para un
conducto de inyección y un conducto de vacío.
Por ejemplo, en el documento WO 97/12754 (PCT/EP
96/04213) se encuentra una descripción detallada de una forma del
tipo indicado al principio así como de parámetros adecuados del
procedimiento, especialmente presión, etc., como se pueden aplicar
en principio también para la presente invención.
La invención se ilustra a modo de ejemplo en los
dibujos y se describe a continuación con la ayuda de los dibujos. En
este caso:
La figura 1 muestra un ejemplo de realización del
dispositivo según la invención durante la fase de inyección.
La figura 2 muestra un fragmento del dispositivo
durante la fase de evacuación.
La figura 3 muestra ampliada una sección
transversal a través de un lugar del molde mostrado en la figura 1
con cavidad local.
La figura 4 muestra otra forma de realización del
dispositivo de sujeción, donde la figura superior muestra el
dispositivo de sujeción durante la fase de evacuación y la figura
inferior lo muestra durante la fase de inyección.
La forma de realización preferida representada en
la figura 1 para la realización del procedimiento según la
invención (designado a continuación también como procedimiento de
Inyección de Conducto Único (SLI)) presenta un molde 2, que está
introducido en un depósito de presión 1 -aquí un autoclave.
Para la ilustración de la estructura de ensayo se
representa en la figura 1 solamente el útil de moldeo 3 del molde 2
y se ha omitido la pieza flexible del moldeo, con la que se puede
cerrar habitualmente el molde de forma hermética a vacío.
El útil de moldeo 3 está formado de acuerdo con
el contorno de la superficie exterior de un componente a fabricar,
siendo determinante la calidad de la superficie del útil para la
calidad de la superficie del componente. El útil debería estar
constituido por un material de forma estable como chapa o también
plásticos. Para estructuras más complejas, ha dado buen resultado
plástico reforzado con fibras, que se puede desmoldear, por
ejemplo, sobre un patrón del componente.
El útil puede estar realizado macizo o como
cáscara de pared fina, puesto que se carga esencialmente sólo a
través del peso propio.
La estabilidad de forma se puede garantizar o
apoyar a través de apoyos o soportes 5, sobre los que descansa el
útil de moldeo 3.
En componentes de superficie grande, por ejemplo
aquéllos con extensión longitudinal grande, el útil de moldeo 3
puede estar compuesto también por varios elementos individuales, que
pueden estar fijados adyacentes sobre un bastidor de apoyo. Puesto
que las uniones en este caso solamente están cargadas esencialmente
por el peso del molde y del componente o bien del material de
fibras, en general son suficientes uniones encoladas sencillas.
Para la distribución mejorada de la resina,
pueden estar previstos sobre el material de fibras 4 elementos de
conductos 6 con orificios para la salida de la resina, que se
retiran de nuevo del material de fibras después de la impregnación y
endurecimiento.
A través de la posición de estos elementos de
conducto 6 sobre el material de fibras 4 se puede determinar e
influir sobre el desarrollo de los frentes de flujo de la resina a
través del material de fibras 4.
Para el cierre del molde se coloca sobre el útil
de moldeo 3, después de que han sido colocados sobre éste el
material de fibras 4 así como los elementos de conductos 6 y, dado
el caso, una o varias cavidades locales 7 para la recepción de
inclusiones de gas, una pieza moldeada 30 comparativamente flexible
-no se muestra en la figura-, que se puede unir de forma hermética
a vacío con el útil de moldeo. Por ejemplo, la pieza moldeada
flexible 30 puede agarrar el útil de moldeo 3 por arriba y por
abajo. La junta de obturación en la región marginal se puede
realizar a través de una cinta de sellado o cinta adhesiva.
En el caso más sencillo, la pieza moldeada
flexible (30) puede ser una lámina cortada a medida de acuerdo con
la periferia exterior del útil 3, que puede estar cerrada
herméticamente sobre la superficie del útil con cintas de sellado o
cintas adhesivas.
La pieza moldeada flexible (30) es deformable con
preferencia elásticamente y puede estar constituida, por ejemplo,
por un material polímero elástico. Especialmente adecuados son
materiales que no pueden ser humedecidos a través de la resina,
como por ejemplo goma de silicona.
A través de la pieza moldeada flexible (30) se
pueden configurar estructuras complejas como proyecciones,
nervaduras, puntos de cruce de proyecciones, etc. A tal fin, se
pueden prefabricar las estructuras complejas como elementos
moldeados especiales y luego se pueden unir con láminas lisas o con
placas suficientemente flexibles, por ejemplo a través de
vulcanización para formar la pieza moldeada flexible acabada.
El material de fibras 4 puede ser confeccionado
antes de la inserción en el molde 2 y puede ser prefabricado de
acuerdo con las propiedades de resistencia requeridas del
componente deseado, por así decirlo, como guarnición conveniente de
fibras.
Para la configuración de estructuras complejas
como proyecciones se pueden colocar tiras de fibras formadas de
manera correspondiente sobre el material de fibras plano 4 y se
pueden fijar por mejor de agujas, costuras o similares. A
continuación se utiliza, en general, el concepto de material se
fibras.
A través de la evacuación o evacuación a
distancia del molde 2 antes de la introducción del molde cerrado en
el depósito a presión 1 se puede asegurar el apoyo fijo y a prueba
de deslizamiento del material de fibras 4 y de la pieza moldeada
flexible en el útil de moldeo 3.
Para la producción del componente se lleva el
molde 2, preparado como se ha descrito anteriormente, al depósito a
presión 1. A continuación se produce en el molde 2 el vacío final
deseado y se establece en la cámara de presión del depósito a
presión una presión adecuada.
En el dispositivo según la invención, se lleva a
cabo la evacuación del molde así como la inyección de la resina a
través de un único conducto 8 (designado a continuación como
conducto de inyección y de evacuación o bien conducto IuE).
Este conductor IuE está conectado, por una parte,
a través de una conexión en el depósito a presión 1 con el elemento
de conducto 6 y, por otra parte, opcionalmente con un sumidero de
presión 11, por ejemplo una bomba de vacío, o un depósito de
reserva 10 para la resina a inyectar.
El depósito a presión 1 se puede conectar con el
depósito de reserva a través de un conducto de transferencia de
presión 9.
En la forma de realización representada en la
figura 1, el conducto de transferencia de presión 9 y el conducto
IuE 8 se pueden conectar con el mismo sumidero de presión 1. Para
la evacuación del espacio interior del molde se interrumpe la
comunicación del conducto IuE 8 con el depósito de reserva 10 y se
abre la conexión con el sumidero de presión 11.
La evacuación del espacio interior del molde se
realiza hasta una presión negativa, que es adecuada para la
impregnación del material de fibras con la mezcla de resina. La
presión negativa producida en el molde 2 debería ser menor que 50
hPa (con preferencia entre 10 y 1 hPa), lo que corresponde a un
vacío técnico.
En el funcionamiento, se forma en la cámara de
presión del depósito a presión 1 una presión adecuada, que debería
estar, por ejemplo, en el orden de magnitud de 0,3 a 1,0 MPa, y en
particular aproximadamente en 0,6 MPa; por lo tanto, una presión de
0,6 MPa = 6 bares corresponde a la presión interior admisible de
autoclaves grandes, como se emplean en la industria aeronáutica.
Después de alcanzar las presiones finales en el
espacio interior del molde y en el depósito a presión se interrumpe
la comunicación del conducto de transferencia de presión 9 y del
conductor IuE 8 con el sumidero de presión y se lleva a cabo, en
una segunda etapa, la inyección de la resina.
Para la preparación de la inyección se introduce
en primer lugar la resina o bien la mezcla de resina en el depósito
de resina 10 y se cierre el depósito de forma hermética a vacío,
por ejemplo, con una tapa 13.
El depósito de reserva 10 es evacuado igualmente,
pudiendo utilizarse la presión negativa en el depósito para la
desgasificación de la resina antes de la inyección.
Para controlar la temperatura de la resina, se
puede aislar y/o calentar el depósito o cazoleta 12, que contiene
la resina o bien todo el depósito de reserva 10.
La tapa 13 dispone de conexiones 14 y 15 para el
conducto IuE 8 y el conducto de transferencia de presión 9, a
través de los cuales se puede establecer la comunicación del
depósito de reserva 10 con el molde 2, por una parte, y con el
depósito a presión 1.
Para la inyección de la resina se acopla el
conducto IuE a través de la conexión 14 en la tapa 13 en el
depósito de resina 12 y se impulsa el depósito de resina con
presión. De una manera más conveniente, la impulsión con presión del
depósito de reserva 10 se realiza con la presión del depósito a
presión. Con la impulsión de la presión se inicia el proceso de
inyección.
La presión en el depósito de reserva 10 se puede
regular a través de un reductor de la presión 18 en el conducto de
transferencia de presión 9.
Las conexiones 14 y 15 para el conducto IuE 8 y
el conducto de transferencia de presión 9 pueden estar configuradas
de forma opcional, con tal que el depósito de reserva se pueda
cerrar de forma hermética a vacío.
Como se muestra en la figura 1, la conexión 14
para el conducto IuE 8 puede estar configurada como casquillo
acoplable con una caperuza oscilante.
La conexión 15 para el conducto de transferencia
de presión 8 puede ser un simple orificio en la tapa 13, que puede
recibir el conducto de transferencia de presión. En este caso, se
puede interrumpir la comunicación entre el conducto de
transferencia de presión y el depósito de reserva de una manera
sencilla a través de un mecanismo de bloqueo 16, por ejemplo una
llave de bloqueo, estando colocado el mecanismo de bloqueo en un
lugar adecuado en el conducto de transferencia de presión 9, por
ejemplo como se muestra en la figura 1 ligeramente por encima de la
tapa 13.
En la forma de realización preferida mostrada en
la figura 1 del dispositivo según la invención para el
procedimiento SLI según la invención, la conexión 14 se puede
conectar con el conducto de transferencia de presión 9 y a través de
éste con el sumidero de presión 11. La conexión del sumidero de
presión 11 con la conexión 14 o con el depósito de presión 1 se
puede regular a través de un mecanismo de regulación 17, por
ejemplo una llave de varios pasos.
En otra forma de realización preferida, como se
muestra en las figuras 4 y 5, el depósito de reserva 10 se puede
introducir de forma móvil en un dispositivo de sujeción.
Este dispositivo de sujeción comprende un cierre
superior 26, que forma la tapa para el depósito de reserva y
contiene las conexiones 14 y 15, así como una pieza de fondo, que
presenta una estampa móvil 25 y un cierre inferior 28.
En el dispositivo de sujeción mostrado en la
figura 4, el espacio 29 entre la estampa 25 y el cierre inferior 28
está conectado, a través de un conducto 27, tanto con el conducto
de transferencia de presión 9 y, por lo tanto, con el sumidero de
presión 11, como también con la conexión 14 configurada como
casquillo acoplable para el conducto IuE 8.
La figura 5 muestra una configuración, en la que
el espacio 29 se puede conectar con el depósito de presión 1 a
través del conducto de transferencia de presión. En este caso, en
el conducto 27 puede estar instalado un mecanismo de regulación,
por ejemplo una llave de conmutación.
Las partes laterales del dispositivo de sujeción
están configuradas de tal forma que el depósito de reserva 10 se
puede extraer sin problemas fuera del dispositivo de sujeción. Por
ejemplo, para este fin, al menos una parte lateral puede estar
configurada abierta.
Si se aplica ahora vacío en el espacio 29 o bien
predomina una compensación de la presión entre el espacio interior
del depósito y el espacio 29 (como se muestra en la figura 5), se
baja la estampa 25 y se puede extraer el depósito de reserva 10
fuera del dispositivo de sujeción y se puede llenar, por ejemplo,
con resina.
Para el cierre hermético a vacío del depósito de
reserva 10 se impulsa el espacio 29 con presión, de manera que se
eleva la estampa 25 y se presiona el depósito de reserva 10 en el
cierre superior 26 del dispositivo de sujeción.
Para la obturación segura puede estar prevista
una junta de obturación, por ejemplo una junta tórica, entre el
borde del depósito de reserva 10 y el cierre superior 26.
Con preferencia, la impulsión de la presión se
lleva a cabo con la presión del depósito de presión.
Para garantizar una obturación segura, la fuerza
de presión, que actúa sobre la estampa 25, debe ser mayor que la
fuerza de presión, que es ejercida a través de la presión en el
depósito de presión 10 durante la fase de inyección.
En el dispositivo mostrado en la figura 4, esto
se consigue porque se selecciona el área de la sección transversal
del espacio 29 o bien de la estampa 25 mayor que el área de la
sección transversal del depósito de reserva.
A continuación se explican con más detalle las
etapas individuales del procedimiento según la invención con la
ayuda de las figuras 1 y 2.
En la primera etapa mostrada en la figura 2, la
fase de evacuación, se ajusta la formación del dispositivo, para
que el dispositivo sea evacuado directamente a través del conducto
IuE se cierre la llave de bloqueo 16 y se ajuste el vacío en el
mecanismo de regulación.
En este estado, se puede retirar la tapa 13 del
depósito de reserva 10 fuera del depósito 10, sin perjudicar la
evacuación del dispositivo.
Después de que ha sido evacuado el depósito de
reserva 10 y ha sido establecida una compensación de la presión
entre la cazoleta del depósito y la tapa 13 a través de la apertura
de la llave de bloqueo 16, se puede acoplar el conducto IuE 8 a
través de la conexión 14, por ejemplo un casquillo acoplable con
caperuza oscilante, en la resina.
Durante la segunda fase mostrada en la figura 1,
se interrumpe la conexión con el sumidero de presión y se conduce
la presión del depósito de presión, dado el caso reducida a través
del reductor de la presión 18, al depósito de reserva.
En virtud de la diferencia de la presión se
presiona la resina ahora a través del conducto IuE en el molde 2 y
se distribuye a través de los elementos de conducto 6 sobre el
material de fibras 4.
El procedimiento según la invención se puede
automatizar sin problemas, controlando, por ejemplo, los parámetros
del procedimiento como la presión de inyección y los ajustes del
depósito de presión en el depósito de reserva 10.
La modificación de la reserva de resina se puede
seguir, por ejemplo, a través de simple pesaje, por ejemplo
colocando el depósito de reserva 10 sobre una báscula 19.
Ejemplos de variantes del procedimiento
concebibles y convenientes pueden ser los siguientes:
- -
- presión de inyección máxima al comienzo de la fase de inyección, cuando el depósito de reserva está lleno al máximo;
- -
- reducir la presión de inyección hasta que se detenga el flujo de la resina cuando se ha inyectado la cantidad de resina necesaria;
- -
- iniciar el proceso de endurecimiento en el autoclave cuando ha terminado el proceso de inyección;
- -
- detener el proceso de inyección (reducción de la presión de inyección) antes de que el depósito de reserva esté vacío, para eliminar el peligro de la inyección de aire.
El proceso se puede desarrollar de esta manera de
acuerdo con un esquema de programa predeterminado sin intervención
adicional de personal de servicio.
En virtud del vacío en el molde, la resina puede
impregnar normalmente el material de fibras 4 sin problemas sin la
configuración de inclusiones de gas o de aire.
No obstante, en el vacío, en la superficie libre,
el frente de flujo de la resina, en el que actúa exclusivamente el
vacío sobre la mezcla de resina y agentes de endurecimiento, puede
desgasificar agentes de endurecimiento y los agentes de
endurecimiento desgasificados pueden conducir a inclusiones de aire
a lo largo del frente de flujo de la resina. A lo largo de los
frentes de flujo se acumulan también impurezas, que pueden estar
presentes en el material de fibras, aire residual infiltrado,
vapor, por ejemplo procedente de residuos de líquido, estireno,
etc.
Mientras las corrientes de resina pueden ser
conducidas de tal forma que los frente de flujo terminan en las
regiones marginales del material de fibras 4, esto no representa en
sí ningún problema, con tal que estas regiones marginales pueden
ser eliminadas fácilmente durante el procesamiento final del
elemento compuesto de fibras.
Sin embargo, si chocan frentes de flujo dentro
del material de fibras 4, se produce en estos lugares una
acumulación de inclusiones de gases y de impurezas, que pueden
influir en una medida decisiva en las propiedades del elemento
compuesto acabado.
Se ha encontrado que tales inclusiones se pueden
eliminar a través de la presencia de un medio 7 especialmente
concebido, las llamadas cavidades locales, fuera del material de
fibras 4.
En la figura 3 se representa una forma de
realización de una cavidad local 7 realizada según la invención. En
principio, la cavidad local 7 realizada según la invención
comprende un fondo 20, que se apoya sobre el material de fibras 4, y
sobre el fondo 20 está colocado un material 21 para la absorción de
las inclusiones de gas 22, estando el material 21 en conexión con
el material de fibras 4 a través de al menos un orificio 23 en el
fondo 20.
En caso necesario, se colocan una o varias
cavidades locales 7 sobre el material de fibras 4 en lugares
característicos, en los que confluyen frentes de flujo de
resina.
El desarrollo de la corriente de resina y, por lo
tanto, de los frentes de flujo se puede controlar a través de la
disposición de los elementos de conducto 6, de manera que se pueden
determinar sin problemas los lugares en el material de fibras, en
los que confluyen los frentes de resina.
Las dimensiones de la cavidad local 7 no son
críticas en sí, pero habitualmente se limita localmente su
extensión.
Si incide, como se muestra en la figura 3, un
frente de flujo de resina 24 sobre una cavidad local 7, entonces
una parte de la corriente de resina fluye a través del orificio 23
en el material 21 para la recepción de las inclusiones de gas 22 y
arrastra en este caso las inclusiones de gas y otras impurezas, que
se han acumulado en el frente de flujo de resina. Por lo tanto, la
cavidad local 7 representa una trampa para las burbujas de gas de
las inclusiones de gas, para las impurezas, etc.
En el caso más sencillo, el fondo 20 puede ser
una lámina perforada, como se muestra en la figura 3. El número de
los orificios en el fondo 20 se puede seleccionar, según las
necesidades, en función del tamaño de la cavidad local 7.
Con preferencia, los orificios 23 están
dispuestos de tal forma que se impide un reflujo de las inclusiones
de gas 22, etc. desde la cavidad local 7 de retorno al material de
fibras 4. Por ejemplo, el / los orificio(s) pueden estar
dispuestos en el centro, para que la corriente de las inclusiones
de gas 22 se cierre en las regiones marginales de la cavidad local
7.
El fondo puede estar constituido por un material
discrecional, que no debería ser humedecido con preferencia a
través de la mezcla de resina. Ejemplos de materiales adecuados son
metal, plástico, tejido, etc.
El material para la recepción de las inclusiones
de gas 22 puede ser un material de fibras discrecional, por ejemplo
velo de fibras. Con preferencia, se selecciona un material, cuya
resistencia al flujo para la resina es menor que la resistencia al
flujo del material de fibras 4. La resistencia al flujo reducida
favorece la entrada del frente de flujo de la resina y, por lo
tanto, las inclusiones de gas 22 en la cavidad local 7.
En una forma de realización preferida, la cavidad
local 7 empleada según la invención está configurada como bolsa de
láminas perforada.
Como se ha dicho ya anteriormente, se colocan un
número adecuado de cavidades locales 7 sobre el material de fibras 4
en los lugares, en los que se extienden o bien confluyen frentes de
flujo.
Al término de la impregnación del material de
fibras 4 con la resina y del endurecimiento de la resina se retiran
las cavidades locales 7 fácilmente después de la apertura del molde
2 fuera del elemento compuesto reforzado con fibras endurecido. Las
posibles irregularidades sobre la superficie del material compuesto,
que pueden aparecer debido a la retirada de la cavidad local 7, no
tienen importancia para la calidad de la pieza compuesta, puesto
que las cavidades locales 7 se colocan de una manera más
conveniente sobre el lado del material de fibras 4 que forma el
lado trasero de la pieza compuesta a generar, y la calidad de la
pieza compuesta acabada se determina a través de la naturaleza del
lado del material de fibras 4 que está dirigido hacia el útil de
moldeo 3.
La cavidad local 7 para la eliminación de
inclusiones de gas desde materiales de fibras 4 a impregnar con
resina se puede emplear para cualquier procedimiento o dispositivo
RTM.
Ha dado buen resultado especialmente también para
el procedimiento de Inyección de Conducto Único descrito
anteriormente, puesto que en este procedimiento la evacuación del
espacio interior del molde así como la alimentación de resina se
llevan a cabo a través de un único conducto y, de acuerdo con ello,
no existe la posibilidad de eliminar inclusiones de gas, dado el
caso, a través de un conducto de vacío separado.
En los dispositivos RTM convencionales, que están
equipados con conductos de inyección y de evacuación separados,
existe, en efecto, en principio la posibilidad de eliminar las
inclusiones de gas a través del conducto de vacío, pero en este
caso debe procurarse que no se atraiga resina al conducto de vacío
y, además, este método no es adecuado para inclusiones de gas en el
interior del material de fibras en lugares, en los que confluyen
los frentes de flujo de resina.
- 1
- Depósito a presión
- 2
- Molde
- 3
- Útil de moldeo
- 4
- Material de fibras
- 5
- Apoyo / soporte
- 6
- Elemento de conducto
- 7
- Cavidad local
- 8
- Conducto de inyección y de evacuación (conducto IuE)
- 9
- Conducto de transferencia de presión
- 10
- Depósito de reserva
- 11
- Sumidero de presión
- 12
- Depósito de resina
- 13
- Tapa
- 14
- Conexión para el conducto IuE
- 15
- Conexión para el conducto de transferencia de presión
- 16
- Mecanismo de bloqueo
- 17
- Mecanismo de regulación
- 18
- Reductor de la presión
- 19
- Báscula de resina
- 20
- Fondo de la cavidad local
- 21
- Material para la recepción de inclusiones de gas y de impurezas
- 22
- Inclusiones de gas
- 23
- Orificio
- 24
- Frente de flujo de la resina
- 25
- Estampa
- 26
- Cierre superior
- 27
- Conducto
- 28
- Cierre inferior
- 29
- Espacio hueco entre la estampa y el cierre inferior
- 30
- Pieza de moldeo flexible
Claims (24)
1. Dispositivo para la producción de plásticos
reforzados con fibras a través de la inyección de una resina en un
molde (2) con un útil de moldeo (3), para la recepción de un
material de fibras (4) y con una pieza de moldeo flexible para la
obturación de forma hermética a vacío del molde (2), siendo
introducido el molde (2) cerrado en un depósito a presión (1),
caracterizado porque el molde (2) está provisto con un
conducto de inyección y de evacuación (8) combinado, y el depósito
de presión (1) está provisto con un conducto de transferencia de
presión (9), donde el molde (2) se puede conectar a través del
conducto de inyección y de evacuación combinado (8) opcionalmente
con un depósito de reserva (10) para la recepción de la resina y con
un sumidero de presión (11), el depósito de presión (1) se puede
conectar con el depósito de reserva (10) y el depósito de reserva
(10) se puede conectar a través de conexiones (14, 15) con el
conducto de inyección y de evacuación (8) y con el conducto de
transferencia de la presión (9).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la conexión (14) para el conducto de
inyección y de evacuación (8) está configurado como casquillo
acoplable.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque la conexión (15) del conducto de
transferencia de presión (9) se puede cerrar por medio de un
mecanismo de bloqueo (16) previsto en el conducto de transferencia
de presión.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el conducto de transferencia de
presión (9) está provisto con un reductor de la presión (18).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el depósito de reserva (10)
se puede retirar fuera del dispositivo durante la evacuación del
espacio interior del molde cuando las conexiones (14, 15) están
cerradas.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el depósito de reserva (10)
está conectado con una báscula (19).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el depósito de reserva (10)
está equipado con un dispositivo calefac-
tor.
tor.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el depósito de reserva (10)
está integrado de forma móvil en un dispositivo de sujeción
automática para el cierre hermético a vacío.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque el dispositivo de sujeción presenta una
estampa móvil (25), con la que se puede presionar el depósito de
reserva (10) contra un cierre superior (26) para el cierre hermético
a vacío del depósito de reserva (10).
10. Procedimiento para la producción de plásticos
reforzados con fibras a través de la inyección de una resina en un
molde (2), donde un útil de moldeo (3), sobre el que está depositado
un material de fibras (4), se cierra herméticamente con una pieza de
moldeo flexible, el molde (2) cerrado es introducido en un depósito
a presión (1) y el depósito a presión se puede conectar a través de
un conducto de transferencia de presión (9) opcionalmente con un
depósito de reserva (10) para resina o con un sumidero de presión
(11), caracterizado porque la inyección de la resina y la
evacuación del molde (2) se realizan a través de un conducto de
inyección y de evacuación (8) combinado.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque en una primera fase, se conecta el
conducto de inyección y de evacuación (8) para la evacuación del
molde (2) con un sumidero de presión y, en una segunda fase, se
lleva a cabo la inyección de la resina o de la mezcla de resina,
interrumpiendo la comunicación con el sumidero de presión (11)
después de alcanzar el vacío final en el molde (2) y conectando el
conducto de inyección y de evacuación (8) con el depósito de reserva
(10), que contiene la resina.
12. Procedimiento según la reivindicación 10 u
11, caracterizado porque el depósito de presión (1) es
impulsado con una presión que se encuentra por encima de la presión
atmosférica.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque en el depósito
de presión (1) predomina una temperatura elevada.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque el depósito de
reserva (10) es impulsado con presión y la presión que actúa sobre
el depósito de reserva (10) es controlada a través de un reductor de
la presión (18) en el conducto de transferencia de presión (9).
15. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque el depósito de
reserva (10) es evacuado antes de la impulsión con presión.
16. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque sobre el
material de fibras (4) se preve al menos un medio para la recepción
de inclusiones de gas (cavidad local (7)) procedentes del material
de fibras durante la impregnación con la resina.
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
caracterizado porque el medio para la recepción de
inclusiones de gas (cavidad local (7)) está dispuesto sobre el
material de fibras (4) en regiones, en las que los frentes de flujo
de la resina confluyen durante el proceso de inyección en el
material de fibras (4).
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 16 ó 17, caracterizado porque el medio para
la eliminación de inclusiones de gas (cavidad local (7)) se retira
después del endurecimiento de la resina fuera del material de fibras
impregnado (4).
19. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque el medio
presenta un fondo (20) con al menos un orificio (23) y sobre el
fondo (20) está aplicado un material (21) para la recepción de las
inclusiones de gas (22).
20. Procedimiento según la reivindicación 19,
caracterizado porque el material (21) para la recepción de
las inclusiones de gas (22) es un velo de
fibras.
fibras.
21. Procedimiento según la reivindicación 19 ó
20, caracterizado porque el material (21) para la recepción
de las inclusiones de gas (22) tiene una resistencia al flujo de la
resina que es menor que la resistencia al flujo del material de
fibras (4).
22. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque el fondo (20)
está formado por una lámina perforada.
23. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 19 a 22, caracterizado porque el fondo (20)
está constituido por metal, por un plástico o por un tejido.
24. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores 19 a 23, caracterizado porque el
medio está configurado como bolsa perforada.
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