ES2218451T3

ES2218451T3 - Densificacion rapida de cuerpos porosos como resinas o breas de viscosidad elevada que uso un procedimiento de moldeo para transferencia de resina.

Info

Publication number: ES2218451T3
Application number: ES01970602T
Authority: ES
Inventors: Michael D. Wood; Neil Murdie; Richard A. Heckelsberg; James F. Pigford; Mark L. Laforest; Frank Dillon; Charles A. Parker; Roger W. Holloway
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2004-11-16
Anticipated expiration: 2021-08-30
Also published as: JP4837231B2; CN100411859C; WO2002018120A3; US6537470B1; TW526131B; EP1313605B1; US7172408B2; KR100804250B1; CZ2003614A3; CZ303020B6; US20030111752A1; AU2001290589A1; KR20030061795A; DE60102826T2; ATE264184T1; CN1473103A; JP2004507383A; DE60102826D1; EP1313605A2; WO2002018120A2

Abstract

Un aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida, que comprende: medios para fundir y transportar (4) una resina o brea; un molde (10) dispuesto de forma que la resina o brea es transportada desde el medio (4) para fundir y transportar hasta el molde (10), conteniendo el molde (10) medios de protrusión (20, 21, 30, 31) para efectuar un gradiente de presión y flujo de la resina o brea desde un área interna del molde (10) hacia un área externa del molde (10); y medios dispuestos en el molde para restringir el movimiento (12) del molde durante la inyección de la resina o brea en el molde (10), caracterizado porque los medios de protrusión (20, 21, 30, 31) comprenden una de una cavidad (29) del molde con una conicidad (30, 31) y una cavidad (19) del molde con una protrusión (20, 21) que se extiende radialmente en el área externa de la cavidad (19) del molde.

Description

Densificación rápida de cuerpos porosos con resinas o breas de viscosidad elevada que usa un procedimiento de moldeo por transferencia de resina.

Campo técnico y aplicabilidad industrial de la invención

La invención se refiere a un procedimiento mejorado para densificar rápidamente materiales a alta temperatura, incluyendo materiales compuestos (composites) de carbono-carbono ("C-C") y preformas porosas, con una resina o brea de alta viscosidad usando técnicas de moldeo por transferencia de resina.

Antecedentes de la invención

La presente invención describe un procedimiento mejorado para la densificación rápida de materiales a alta temperatura, incluyendo materiales compuestos (composites) de C-C, preformas reforzadas con fibra de carbón y fibra de material cerámico así como espumas de carbón y cerámicas.

Típicamente, estos materiales a alta temperatura se densifican usando CVD/CVI (deposición química en fase de vapor / infiltración química en fase de vapor) de carbono y/o material cerámico, o infiltración de líquidos con una resina y/o brea, así como sus combinaciones. El procedimiento de CVD/CVI es muy costoso desde el punto de vista del capital, y conlleva tiempos prolongados de los ciclos, tomando los múltiples ciclos de densificación típicamente varias semanas para su terminación.

La impregnación de cuerpos porosos con resinas y breas implica típicamente la infiltración a vacío/presión (VPI). En el procedimiento de VPI se funde un volumen de resina o brea en una vasija, mientras que las preformas porosas están contenidas en una segunda vasija a vacío. La resina o brea fundida se transfiere desde la primera vasija a las preformas porosas contenidas en la segunda vasija, usando una combinación de vacío y presión. El procedimiento de VPI está limitado al uso de resinas y breas que poseen baja viscosidad, y está asociado a bajas producciones de carbón. Por lo tanto, la densificación de preformas porosas con precursores de resina y de brea líquidos que usan el procedimiento de VPI típicamente requiere varios ciclos de impregnación seguidos de carbonización (frecuentemente hasta 7 ciclos), y requiere tiempos prolongados de los ciclos de hasta varias semanas para lograr la densidad final deseada.

Para evitar los tiempos prolongados de ciclos, asociados con el uso de resinas y breas de baja producción de carbón vegetal, en procedimientos de VPI típicos, se usa una impregnación/carbonización a alta presión (PIC) para aumentar la producción de carbón de las breas. Los ciclos de carbonización a alta presión típicos superan los 34,5 N/m^{2} y frecuentemente 103,4 N/m^{2}. La gran producción de carbón vegetal resultante, lograda con la carbonización a alta presión, permite que se reduzca el número de ciclos de densificación desde 6-7 ciclos hasta 3-4 ciclos para lograr densidades equivalentes. Sin embargo, las vasijas a alta presión requieren un gran capital y son de tamaño limitado, limitando de ese modo el número de preformas densificadas en una vasija. Las presiones elevadas usadas también aumentan el riesgo de explosión, y se requieren precauciones especiales de seguridad para cumplir las normas de seguridad.

Un enfoque alternativo para mejorar la eficiencia de los procesos de densificación con carbón implica el uso de resinas líquidas con gran producción de carbón (>80%). Las resinas típicas de alta producción de carbón vegetal incluyen breas mesofásicas sintéticas (por ejemplo, brea mesofásica AR de Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., naftaleno polimerizado catalíticamente), así como alquitrán de carbón tratado química o térmicamente y breas derivadas del petróleo, y otras resinas termoplásticas. Sin embargo, en los procedimientos de VPI actuales hay muchos problemas asociados con el uso de estas resinas de producción elevada de carbón vegetal, relacionados con su mayor viscosidad y con mayores temperaturas del procedimiento asociadas.

La presente invención proporciona soluciones a los problemas anteriores y proporciona un método para proporcionar materiales compuestos de mayor densidad con tiempo de ciclo reducido. La presente invención hace uso de tecnologías de moldeo por transferencia de resina (RTM) combinadas con resinas de alta producción de carbón vegetal para densificar reformas porosas en cuestión de minutos.

Los procedimientos de RTM no son nuevos. En años recientes, el moldeo por transferencia de resina, o RTM, y sus procedimientos derivados (que también se denominan moldeo por inyección de resina) han ganado popularidad en las industrias aeroespacial, de automoción, y militar, como un medio de densificación de preformas porosas. De hecho, el RTM se introdujo originalmente a mediados de la década de 1940 pero se encontró con poco éxito comercial hasta la década de 1960 y 1970, cuando se usó para producir artículos de consumo como bañeras, teclados para ordenadores y tolvas para fertilizantes.

El RTM se usa típicamente para la producción de materiales compuestos a base de polímero. Se coloca una preforma fibrosa o fieltro en un molde que se adapta a la geometría de la parte deseada. Típicamente, se inyecta a baja temperatura (38-149ºC) una resina termoendurecida de viscosidad relativamente baja, usando presión, o se induce a vacío, en el cuerpo poroso contenido dentro de un molde. La resina se cura dentro del molde antes de ser retirada del molde.

El RTM ha demostrado ser capaz de forma única de satisfacer los requisitos anuales de partes de bajo coste y de elevado volumen (aproximadamente 500-50.000) de la industria de automoción, así como de partes de mayor rendimiento/menor volumen (aproximadamente 50-5.000) por año de la industria aeroespacial. Las variaciones del procedimiento de RTM lo hacen muy adecuado para la producción de estructuras grandes, de sección gruesa complejas, para aplicaciones de infraestructura y militar. Un ejemplo de esto es la carena inferior del vehículo armado de material compuesto (CAV) para la Armada. La industria de la automoción ha estado usando RTM durante décadas.

La patente de los Estados Unidos 5.770.127 describe un método para obtener un material compuesto reforzado con carbón o con grafito. Se coloca una preforma de espuma de carbón rígida dentro de una bolsa flexible cerrada herméticamente. Se crea vacío dentro de la bolsa. Se introduce en la bolsa la resina mixta, a través de una válvula de entrada, para impregnar la preforma. La preforma se cura entonces calentando. La estructura resultante de carbón o de grafito se retira entonces de la bolsa.

La patente de EE.UU. 5.306.448 describe un método para el moldeo por transferencia de resina, que utiliza un depósito. Este depósito comprende una esponja porosa productora de presión, que contiene de alrededor de dos hasta diez veces el peso de la esponja en resina. El depósito de resina facilita el moldeo por transferencia de resina, al proporcionar un depósito de resina que puede asegurar la impregnación deseada de una preforma porosa, tal como un material compuesto reforzado con fibra porosa.

La patente de los Estados Unidos 5.654.059 describe la fabricación de estructuras de fieltro tridimensionales, gruesas, que comprenden fibra de brea termoendurecida discontinua, con aberturas de punzón de aguja en al menos 80% por toda la estructura.

La patente de los Estados Unidos 4.986.943 describe un método para la estabilización por oxidación de matrices a base de brea para materiales compuestos de C-C. En este método, se infiltra un entramado de fibras de carbono con un precursor matriz a base de brea, se oxida en una atmósfera que contiene oxígeno a una temperatura por debajo del punto de reblandecimiento de la brea, y se carboniza para convertir al material matriz en coque.

En un procesamiento típico de extrusión de resinas y plásticos, se fuerza a presión a una masa fundida viscosa a pasar a través de una matriz conformadora en una corriente continua. La materia prima puede entrar en el dispositivo de extrusión en el estado fundido, pero de forma más habitual consta de partículas sólidas que se deben someter en la extrusora a fusión, mezclamiento, y presurización. La alimentación sólida puede estar en forma de peletes, polvo, perlas, copo o material remolido. Los componentes se pueden mezclar previamente, o se pueden alimentar separadamente a través de uno o más puertos de alimentación.

La mayoría de las extrusoras incorporan un único tornillo que gira en un cilindro, con un puerto de entrada montado en un extremo (extremo de la alimentación) y una matriz conformadora montada en el extremo de descarga (extremo de dosificación). Una serie de calentadores pueden estar localizados a lo largo de la longitud del cilindro para separar la extrusora en zonas discretas de calentamiento. En aplicaciones típicas de extrusión se usa una matriz conformadora para formar una fibra, una varilla u otra conformación. En los procedimientos de RTM, la matriz conformadora se puede sustituir por un molde que contiene un cuerpo o preforma porosa.

Las extrusoras de doble tornillo se usan menos que las extrusoras de único tornillo, pero se emplean ampliamente para aplicaciones difíciles de formación de compuestos, desvolatilización, y para extruir materiales que tienen viscosidad elevada y termoestabilidad limitada. Los diseños de doble tornillo pueden girar en sentidos contrarios o en el mismo sentido, y los tornillos pueden estar completamente engranados entre sí, parcialmente, o no estar engranados entre sí. La tecnología de extrusión conocida en la técnica se describe en Concise Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Jaqueline I. Kroschwitz, Ed., John Wiley & Sons, 1990, p. 363-367; y Principles and Plasticating Extrusion, Z. Tadmore e I. Klein, Van Nostrand Reinhold, New York, 1970.

Aunque el uso de resinas de elevada producción de carbón vegetal proporciona el potencial para un mejor rendimiento de carbón y un número reducido de ciclos de densificación requeridos para lograr la densidad final, su uso en los procesos de VPI y de RTM no ha tenido éxito. La utilización de resinas con gran producción de carbón vegetal, en los procesos de VPI, ha estado restringida debido a que las resinas de gran producción de carbón vegetal tienen una elevada viscosidad, y se requieren temperaturas más elevadas para reducir la viscosidad de la resina y la brea para la impregnación. Las mayores temperaturas del procesamiento, y la mayor viscosidad de las resinas de elevada producción de carbón vegetal, conducen a los siguientes problemas con los procesos de VPI y de RTM existentes.

1) Las resinas comienzan a curar en las vasijas de retención antes de la impregnación.

2) Se requieren mayores presiones para la impregnación de la resina de elevada viscosidad.

3) La infiltración no uniforme e incompleta de la resina en el cuerpo o preforma porosa, conduciendo a puntos secos (porosidad) provocados por el encapsulamiento de bolsas de aire en las preformas.

El uso con éxito de resinas de producción elevada de carbón vegetal, en los procesos de RTM, proporcionaría reducciones significativas en el tiempo del ciclo de densificación de los materiales compuestos (composites), comparado con los procesos de CVD/CVI y VPI, reduciendo el número de ciclos de impregnación para lograr la densidad final requerida. Además, el uso de resinas de elevada producción de carbón vegetal, en los procesos de RTM, también proporcionaría una reducción en el gasto de resina (utilización del 90% de la resina).

El uso con éxito de resinas de producción elevada de carbón vegetal, en los procesos de RTM, requiere varias innovaciones, que incluyen:

1) Medios para proporcionar un caudal eficiente y uniforme de la resina de viscosidad elevada dentro y en la preforma.

2) Medios para evitar la formación de bolsas secas provocadas por una combinación de impregnación incompleta de resina y de atrapamiento de aire y compuestos volátiles en la preforma, y de ese modo maximizar la eficiencia de la densificación.

La técnica anterior demuestra la necesidad de un método y aparato para impregnar un preforma porosa con una resina fundida de viscosidad elevada (por ejemplo, brea mesofásica AR), a temperaturas elevadas. La preforma impregnada resultante está preferiblemente libre de "puntos secos", y tiene la capacidad de sufrir un procesamiento posterior, tal como estabilización oxidativa, carbonización y grafitización.

El documento EP-A-348129 describe un aparato de RTM según el preámbulo de la reivindicación 1. El documento US-A-5.248.467 describe un procedimiento de RTM según el preámbulo de la reivindicación 9.

Sumario de la invención

La presente invención, en parte, proporciona una infiltración rápida, discreta, de una preforma de fibra porosa, o de un cuerpo poroso rígido, usando resina de viscosidad elevada y de elevada producción de carbón vegetal (por ejemplo, brea mesofásica).

La presente invención, en parte, proporciona un aparato y un método para la utilización de brea mesofásica de viscosidad elevada para densificar un cuerpo rígido.

La presente invención, en parte, también proporciona una extrusora o aparato similar para fundir uniformemente y mezclar el medio de inyección (resina de viscosidad elevada). La extrusora puede ser de un único tornillo, o una extrusora de doble tornillo. Se prefiere una extrusora de un único tornillo debido a su menor coste.

La presente invención, en parte, también proporciona una extrusora que se puede ajustar con un acumulador para retener un volumen controlado de resina fundida antes de inyectar el volumen controlado de resina a presión en un molde. Una ventaja de la presente invención es que proporciona un método de moldeo por transferencia de resina que elimina el desecho de resina.

La presente invención, en parte, también proporciona una prensa hidráulica para constreñir un molde que contiene la preforma porosa o el cuerpo poroso rígido.

La presente invención, en parte, también proporciona un molde que distribuye eficientemente la resina de forma uniforme en toda la preforma.

La presente invención, en parte, proporciona un molde que se puede orientar horizontalmente dentro de la prensa. Se puede colocar una puerta en el centro de una cara de una mitad del molde. El molde puede tener cavidades tapadas para promover el flujo adecuado de la resina fundida.

La presente invención, en parte, también se refiere a un procedimiento de moldeo por transferencia de resina, que comprende: colocar una preforma porosa en un molde; inyectar una resina o brea fundida en el molde; permitir que la resina o brea se enfríe por debajo del punto de fusión, y eliminar del molde la preforma impregnada, en el que el molde comprende: una mitad superior; una mitad inferior opuesta a la mitad superior, de forma que la mitad superior y la mitad inferior forman una cavidad del molde; al menos una puerta dispuesta en la mitad superior o la mitad inferior; una válvula que puede admitir resina en la puerta; y una disposición para proporcionar la purga y/o el vacío al molde.

El cuerpo poroso puede ser una preforma fibrosa, una preforma de fibra de carbón o de material cerámico, una preforma fibrosa rígida, un cuerpo poroso de carbón o cerámico, o una preforma de espuma o una preforma de espuma rígida. La preforma se puede carbonizar o grafitizar. La preforma se puede infiltrar usando CVD/CVI. La preforma puede estar infiltrada previamente con resina. La preforma se puede calentar hasta una temperatura entre alrededor de 290-425ºC, antes o después de ser colocada en el molde. La preforma se puede calentar hasta una temperatura por encima del punto de fusión de la resina o de la brea. El molde se calienta hasta una temperatura entre alrededor de 138-310ºC. La resina o brea puede ser un derivado de alquitrán de hulla, petróleo, o precursores de brea sintéticos tales como brea sintética, brea de alquitrán de hulla, brea de petróleo, brea mesofásica, resina termoendurecida de producción elevada de carbón vegetal, o combinaciones de estos. Se pueden cargar múltiples partes en un único molde. Además, según una parte de la invención, la parte densificada, después de la densificación, se puede tratar a temperatura elevada en un medio que contiene oxígeno para reticular efectivamente la resina termoplástica. Este procedimiento, similar al puesto en práctica en la producción de fibra de carbón a base de brea, fija la matriz en el lugar dentro de la preforma, y evita el reblandecimiento, hinchamiento y expulsión de la matriz durante el calentamiento subsiguiente por encima de la temperatura de fusión de la resina. La estabilización con oxígeno puede suponer calentar la parte densificada en presencia de oxígeno hasta una temperatura menor que el punto de reblandecimiento de la resina (150-250ºC), típicamente 170ºC. Los tratamientos adicionales de la parte densificada pueden incluir carbonización, grafitización, y reimpregnación usando RTM o CVD/CVI.

Los objetivos, características y ventajas de la invención serán manifiestos de forma más completa a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas, las reivindicaciones anejas y los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se entenderá de forma más completa a partir de la descripción detallada dada aquí a continuación, y de los dibujos que se acompañan, que se dan a título ilustrativo sólo, y de este modo no limitan a la presente invención. Los dibujos no están hechos a escala.

Las figuras 1a y 1b muestran vistas superiores y laterales de una preforma fibrosa que se puede utilizar según la presente invención.

La figura 2a muestra un aparato de moldeo de resina por extrusión, según una realización de la presente invención.

La figura 2b muestra en detalle la extrusora del aparato de moldeo.

La figura 3 muestra una sección transversal de un molde según una realización de la presente invención, que incluye una vista esquemática del flujo de resina alrededor y a través de la preforma.

La figura 4 muestra una sección transversal de una cámara de moldeo tapada, según una realización de la presente invención, que incluye una vista esquemática del flujo de resina alrededor y a través de la preforma.

La figura 5 muestra las mitades superior e inferior del molde, correspondientes a las secciones transversales de las figuras 3 y 4 según la presente invención.

La figura 6 muestra una realización de la mitad inferior de un molde según la presente invención.

La figura 7 muestra una vista lateral de un molde según una realización de la presente invención.

La figura 8 muestra una vista superior de otra configuración de purga para la mitad inferior de un molde según una realización de la presente invención.

La figura 9 muestra una vista lateral de la configuración de dos preformas en la cavidad del molde según una realización de la presente invención.

La figura 10 muestra un avista esquemática del flujo de la resina o brea a través de la preforma apilada según una realización de la presente invención.

La figura 11 muestra la relación entre la viscosidad y la temperatura de resina AR.

La figura 12 muestra el intervalo de temperatura y viscosidad apropiado para la impregnación con brea.

Descripción de las realizaciones preferidas

Un método para densificar rápidamente un cuerpo o preforma porosa (por ejemplo, una preforma reforzada con fibra de carbón, o una preforma rígida porosa) implica una única o múltiples etapas de infiltración y carbonización, que usan una resina de alta viscosidad y de producción elevada de carbón. El medio de infiltración puede ser brea de alquitrán de hulla, brea de petróleo, brea mesofásica, resina termoendurecida de producción elevada de carbón vegetal, o combinaciones de los mismos. Las características, bien solas o en combinación, del procedimiento según la presente invención (y con relación a un RTM típico) incluyen:

a) el uso de brea o resina de punto de fusión elevado, y de viscosidad elevada,

b) el uso de brea o resina de producción elevada de carbón vegetal,

c) el uso de una extrusora para la fusión y mezclamiento en línea,

d) el uso de partes relativamente gruesas,

e) el uso de preformas de espuma de carbón,

f) el uso de cuerpos rígidos, porosos,

g) la consecución de una infiltración rápida (del orden de segundos) de una parte,

h) el uso de temperaturas del molde más frías, debido a la rápida infiltración,

i) la capacidad para espumar a la brea o resina impregnantes durante RTM para crear un área específica adicional para ayudar a CVD/CVI, propiedades térmicas o modificar el área superficial,

j) la capacidad de impartir una estructura de flujo cuando se infiltra con un cristal líquido, tal como brea mesofásica, y

k) la capacidad para formar compuestos con otros materiales en la masa fundida de la resina antes de la infiltración.

Los siguientes ejemplos describen el uso de tecnologías de extrusión, acumuladora y de moldeo, combinadas para proporcionar un equipo y procedimientos únicos para la densificación de cuerpos porosos con resinas de viscosidad elevada y de producción elevada de carbón vegetal.

Para el propósito de esta aplicación, la resina se define como un precursor líquido termoplástico o termoendurecido, incluyendo, por ejemplo, fenólica, furfurílica, así como breas que incluyen las derivadas de alquitrán de hulla, petróleo, sintéticas, las breas tratadas térmicamente y las convertidas catalíticamente, breas mesofásicas, así como polímeros precerámicos tales como Ceraset® disponible de Commodore Technologies, Inc.

Para el propósito de esta aplicación, el molde se define como una vasija de contención en la que está contenido el cuerpo o preforma porosa, y en la cual tiene lugar la infiltración de la resina.

En los dos primeros ejemplos, se densificó con una resina de producción elevada de carbón vegetal una preforma fibrosa porosa, de pequeña escala, similar a la usada en aplicaciones de frenos de aeronaves. Las figuras 1a y 1b muestran una vista superior y una vista lateral de la preforma fibrosa usada para estos ejemplos. Tal preforma 1 puede tener un diámetro de 127 mm. En el centro de la preforma 1 existe un orificio 2 que puede tener un diámetro de 1,27 cm hasta varios centímetros. La preforma 1 puede tener un grosor de 2,54 cm.

Los experimentos iniciales se realizaron usando una extrusora, por ejemplo, una extrusora Killion, ajustada con un molde de aluminio equipado con una pequeña abertura de purga, por ejemplo, un orificio de matriz de 0,79 mm para permitir la purga de aire atrapado y de compuestos volátiles de la preforma durante la impregnación. Este orificio se diseñó para mantener una presión negativa en el molde a unas rpm dadas de la extrusora, presurizando de ese modo el molde y permitiendo la infiltración uniforme de la preforma porosa con la resina. Se alimentó polvo o peletes de brea en la extrusora de tornillo único. La extrusora se equipó con zonas de calentamiento a lo largo del cilindro. La resina (brea AR) se fundió en la extrusora antes de ser extruida directamente en el molde calentado.

Ejemplo 1

Se acopló directamente a un molde de aluminio calentado una extrusora Killion con una relación de longitud a diámetro de 35:1, con 5 zonas de calentamiento a lo largo del cilindro. El perfil de temperatura de la extrusora fue el siguiente:

Sección de alimentación =	240ºC Zona 1
	278ºC Zona 2
	310ºC Zona 3
	305ºC Zona 4
	300ºC Zona 5
	305ºC Zona de la matriz
	300ºC Molde

La preforma fibrosa se precalentó en el molde durante 2 horas hasta que se alcanzó una temperatura interna de 285ºC antes de la infiltración. El tornillo de la extrusora se hizo funcionar inicialmente a 20 rpm, y se redujo hasta 15 rpm durante el experimento. Se introdujo resina de brea AR en la extrusora, vía la tolva, y se extruyó en la preforma de fibra porosa a lo largo de un período de 2 horas, a una presión de la masa fundida de 5,52-6,21 MPa. La temperatura real de la masa fundida de la resina se midió usando un termopar localizado en la corriente de la masa fundida. La temperatura de la masa fundida durante la infiltración fue 318-321ºC, y es mayor que las temperaturas de los puntos establecidos de la extrusora debido a la energía de cizallamiento adicional impuesta en la masa fundida por el tornillo en la extrusora. El tornillo de la extrusora se encendió y se apagó durante el experimento de 2 horas, para mantener una presión de la masa fundida de 5,52-6,21 MPa. Después de aproximadamente 10 a 15 minutos, se observó la resina que sale del puerto de purga de 0,79 mm, localizado en el lado del molde.

Después de 2 horas, el molde se enfrió, y se apagó la fuente de calor. Después de apagar el calor durante alrededor de 30 minutos, el molde se desarmó, y se retiró la parte. Tras la retirada, la parte se cortó por la mitad, y se inspeccionó visualmente. La parte estaba rellena casi completamente con resina, pero contenía una pequeña región seca, y mostró algunos signos de deslaminación entre las capas de tejido.

Aunque la impregnación de la resina de viscosidad elevada en la preforma porosa tuvo éxito, hubo varias áreas para identificar la mejora, incluyendo:

1) Tiempo reducido de impregnación

2) Reducción del tamaño de regiones secas

3) Eliminación de la tendencia de la parte a deslaminarse.

En el Ejemplo 2 se muestra un procedimiento de densificación mediante RTM, para densificar una preforma fibrosa porosa rígida mediante CVD. La rigidización de la preforma mediante CVD se llevó a cabo para fortalecer la preforma porosa y reducir la tendencia de la preforma porosa a deslaminarse.

Ejemplo 2

Se carbonizó una preforma porosa no tejida, y se expuso a una densificación mediante CVD de un ciclo, para dar rigidez a la parte antes de ser infiltrada con la resina.

Se usó el sistema de extrusora Killion/molde como se describe en el Ejemplo 1. Se cortó una preforma fibrosa, hecha rígida mediante CVD, de 12,7 cm de diámetro, 2,54 cm de grosor, con un orificio de 1,27 cm taladrado en el centro, a partir de una preforma de disco de freno de aeronave de tamaño completo (véanse las Figuras 1 y 2). El molde de aluminio tenía 15,24 cm de diámetro y 2,54 cm de grosor, equipado con una abertura de purga de 1,32 mm. Se usó la mayor abertura de purga, para mejorar la purga de la resina (brea AR) del molde a la vez que se mantiene a la extrusora funcionando durante todo el proceso de infiltración. El objetivo fue mantener al tornillo girando, mantener la presión constante, proporcionar un cierre hermético de la masa fundida a lo largo del tornillo, y reducir el tiempo global del experimento desde 2 horas hasta 15 minutos. Los ajustes de la extrusora se describen a continuación:

Sección de alimentación =	240ºC Zona 1
	278ºC Zona 2
	310ºC Zona 3
	310ºC Zona 4
	305ºC Zona 5
	305ºC Matriz
	305ºC Matriz (controlador extra de la matriz añadido)
	305ºC Molde

La parte a infiltrar se calentó nuevamente en el molde durante 2 horas antes de encender la extrusora. Se alimentó la resina (brea mesofásica AR) desde una tolva a la extrusora. La resina se extruyó durante 15 minutos hasta que se observó que la resina salía del puerto de purga. El molde se enfrió entonces durante 20 minutos. Durante la infiltración, la presión cayó de 5,86 MPa inicialmente hasta 1,79 MPa, debido a la fuga del cesto de la brida en el molde.

La preforma tenía un peso inicial antes de la infiltración de 369,7 g, y ganó 77,9 g hasta un peso final de 447,6 g.
La densidad inicial fue 1,34 g/cc, y la densidad final fue 1,63 g/cc. La preforma infiltrada se dividió por la mitad, y estaba completamente llena excepto una pequeña región seca. La región seca puede haber sido provocada por la fuga del cesto del molde, y la caída resultante en la presión de la infiltración. Sin embargo, no hubo evidencia de ninguna deslaminación en la preforma rigidizada mediante CVD, densificada con resina de viscosidad elevada (brea mesofásica AR). Los resultados a partir de los ensayos iniciales de moldeo por transferencia de resina indicaron que se puede lograr la infiltración de preformas fibrosas con una resina de viscosidad elevada y de elevada producción de carbón vegetal (brea mesofásica AR), usando los procedimientos de moldeo con resina. La siguiente descripción y los ejemplos subsiguientes demuestran la impregnación de preformas más grandes, típicas de las usadas en aplicaciones para frenos de aeronaves, usando el procedimiento y el aparato de la presente invención.

La figura 2a muestra el aparato de moldeo por transferencia de resina de la presente invención. La figura 2b muestra a la extrusora con más detalle. Se carga materia prima, típicamente resina de brea mesofásica AR, comercializada por Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., en una tolva 3 unida a una extrusora 4. La extrusora puede ser una extrusora de un único tornillo, una extrusora de doble tornillo, una extrusora de doble tornillo purgada, o una extrusora de tornillo con movimiento de vaivén. El tornillo 5 de la extrusora puede ser un único tornillo o un tornillo doble, pero se prefiere una extrusora de un único tornillo por razones económicas. El tornillo 5 de la extrusora alimenta resina a la garganta 70 de alimentación y calienta progresivamente a la resina a medida que es transportada a lo largo de la longitud del cilindro 6. La mezcladora Maddock 71 asegura una fusión más homogénea al añadir trabajo mecánico a la resina. La mezcladora Maddock rompe los patrones de flujo de la resina, y también mejora el mezclamiento de aditivos en una extrusora de un único tornillo al aplicar cizallamiento al material. La mezcladora estática 72 contiene elementos de mezclamiento estático. Se soldaron juntas barras de acero inoxidable, que actúan como canales de flujo para llevar la resina fundida (y cualesquiera otros aditivos) desde el centro del cilindro hasta la pared del cilindro, y nuevamente hacia atrás. Cada elemento de mezclamiento se hace girar varios grados con respecto al elemento adyacente. Los elementos de la mezcladora Maddock y de la mezcladora estática, en el extremo del tornillo de la extrusora, permiten el uso de una extrusora de un único tornillo, al mejorar el mezclamiento de la masa fundida de la resina y al reducir la variación de temperatura. La resina se transporta entonces a un acumulador 8. El acumulador 8 puede ser un acumulador de tipo pistón. El acumulador también puede ser un acumulador de tipo pistón que se hace funcionar hidráulicamente. La presión de la masa fundida de la resina, creada por la extrusora, fuerza al pistón 7, dentro del acumulador 8, nuevamente a la posición deseada. La invención también se puede poner en práctica mediante inyección directa de la masa fundida sin la utilización del acumulador 8 y del pistón 7. Una vez que se haya acumulado el volumen deseado de resina, el pistón 7 del acumulador se mueve hacia delante, y fuerza al volumen controlado de resina a través de la tubería 9 de transferencia hacia la cavidad del molde. En relación con la tubería de transferencia, se proporciona una disposición de las válvulas (no mostrada) para controlar el flujo y el contraflujo de la resina, respectivamente. La parte a infiltrar está contenida en el molde 10. La temperatura del molde se controla usando un circulador de aceite equipado con un intercambiador de calor. La temperatura de la extrusora se mantiene mediante una serie de calentadores (11) de aluminio colado, enfriados con agua, y una serie de controladores de la temperatura (no mostrados).

La parte a infiltrar se precalienta en un horno o en la cavidad del molde hasta una temperatura de o por encima de la temperatura de la masa fundida de la resina. El molde está contenido o localizado dentro de una prensa 12. La prensa 12 puede ser una prensa hidráulica. Aunque en la figura 2 se dibuja una prensa que funciona verticalmente, también se podría usar una prensa que funciona horizontalmente. También, el molde no necesariamente tiene que estar localizado totalmente en la prensa. La fuerza de sujeción de la prensa 12, que depende del tamaño de la parte usada (en los ejemplos citados se usó una prensa de 500 toneladas), contrarresta la presión de la resina que es forzada en la cavidad del molde. El molde 10 también se calienta. La parte infiltrada permanece dentro del molde 10 hasta que la resina se enfría por debajo del punto de fusión, y entonces se retira la parte.

Un método de funcionamiento del procedimiento implica evacuar el molde antes y/o durante la infiltración. Este método requiere que el molde se cierre herméticamente de una forma razonablemente buena, y que conserve el vacío. Sin embargo, el uso de vacío requiere complejidad y coste adicionales. El método preferido implica los diseños de moldes mostrados en las figuras 3, 4 y 5. La base de estos diseños es que la resina fluye libremente alrededor del ID, de la parte superior e inferior de la preforma porosa o disco. En efecto, los anillos en el OD del molde 20 y 21 (o espacio estrecho debido a la conicidad, 30 y 31), fuerzan a la resina, así como al aire originalmente en la parte y a los compuestos volátiles que salen de la resina, a través de la parte y hacia la purga 22 y 32 en el OD de la parte formada al rellenar las dos mitades. Si el molde se cierra herméticamente y no se aplica vacío, la resina encapsula completamente la parte y se infiltra desde todos los lados. El aire originalmente en la parte, y los compuestos volátiles de la resina, son comprimidos hasta un volumen cada vez más pequeño a medida que la resina llena la parte y la presión aumenta en la cámara del molde. Esto conduce eventualmente a una región porosa pequeña de "punto seco" no impregnada por la resina. El diseño del molde con lengüetas ha demostrado que elimina el problema de los puntos secos en la parte, sin la necesidad de hacer vacío en la cámara del molde.

La figura 3 muestra una sección transversal de un molde según una realización de la presente invención. La preforma 18 de anillo se coloca en la cámara 19 anular. La cámara 19 del molde anular se alimenta por el centro a través de la puerta 13, controlada por la puerta superior 14 y la puerta inferior 15. La puerta inferior 15 se ajusta con una boquilla 16 que tiene una varilla 17 de cerrado. La cámara anular 19 se ajusta con dos anillos de OD, 20 y 21, respectivamente. Cada uno de los anillos de OD tiene un solapamiento de aproximadamente 6,35-12,7 mm con la preforma. Una holgura muy pequeña entre las preformas y los anillos de OD facilita la oclusión del flujo de la resina fundida, creando un diferencial de resistencia al flujo en el molde desde el extremo que tiene los anillos de OD, 20 y 21, respectivamente, hasta la entrada del ID (puerta). El diferencial tiene una mayor resistencia al flujo en el extremo del anillo de OD, y una menor resistencia al flujo a lo largo de la preforma, de forma que la resina de viscosidad elevada puede infiltrar efectivamente a la preforma. La purga 22 elimina el aire atrapado, los gases volátiles y el exceso de resina. Aunque el procedimiento se puede realizar con o sin la utilización de vacío, el proceso es tan eficaz que no se requiere vacío.

La figura 4 muestra una sección transversal de un molde con una cámara con conicidad, según una realización de la presente invención. La cámara 29 del molde anular se alimenta por el centro a través de la puerta 23, controlada mediante la puerta superior 24 y la puerta inferior 25. La puerta inferior 25 se ajusta con una boquilla 26 que tiene una varilla 27 de cierre. Se coloca una preforma anular 28 en la cámara 29 de la cavidad del molde. La cámara 29 se ajusta con paredes con conicidad, 30 y 31, respectivamente. La dirección de la conicidad de la pared superior y de la pared inferior es hacia el centro de la cámara a medida que la cámara se aproxima al perímetro de la cavidad del molde. La menor holgura entre la región con conicidad y el borde exterior de la preforma, en el OD del molde, restringe el caudal, permitiendo que la resina de viscosidad elevada se infiltre efectivamente la preforma de manera similar a como la realización de la figura 3 logra un diferencial de resistencia al flujo. La purga 32 del molde elimina el aire atrapado, los gases volátiles y el exceso de resina. Aunque el procedimiento se puede realizar con o sin la utilización de vacío, el proceso es tan eficaz que no se requiere vacío.

Las figuras 3 y 4 representan moldes que tienen sólo una cámara. Como alternativa, la cámara del molde se podría diseñar para contener múltiples cuerpos porosos. Las cavidades (o cámaras) representan un compromiso de diversas consideraciones de diseño compitiendo entre sí, cuyas prioridades relativas cambian de aplicación a aplicación.

La purga también se realiza a través de las superficies del molde. La figura 5 es una vista de las mitades superior e inferior de un molde de cámara única, anular, de una realización de la presente invención. La mitad inferior del molde tiene pasadores guías 33a, 33b, 33c y 33d que facilitan el alineamiento de las mitades superior e inferior del molde. La cavidad central 25 del molde tiene una puerta 36 para la inyección de la brea o resina. Entre los pasadores guías 33a, 33b, 33c y 33d y la cámara 43 del molde, está colocado un bloquecillo de soportes 34a, 34b, 34c y 34d que permite la purga homogénea de la atmósfera y de los compuestos volátiles desde la cavidad del molde. El bloquecillo de soportes puede tener un grosor de 0,13-5,1 mm. Como alternativa, se podrían usar espaciadores permanentes o ranuras hechos a máquina, en el molde, para proporcionar la purga.

La purga se realiza durante la inyección de resina en el molde. Como alternativa, se puede proporcionar vacío al molde antes de la inyección de la resina. También se puede proporcionar vacío al molde durante la inyección de la resina.

La figura 6 muestra una vista superior de la mitad inferior del molde según una realización de la presente invención. Se ajusta un anillo de purga 37 con cuatro puertos de purga 38a, 38b, 38c y 38d. La puerta 15 se coloca en la cámara 29 del molde. Los puertos de purga 38a, 38b, 38c y 38d están canalizados hasta un puerto 39 de purga externo, que puede tener, por ejemplo, una abertura de 1,6 mm. Una banda 49 calefactora rodea al puerto 48 de purga.

La figura 7 es una vista lateral del molde según una realización de la presente invención. Una mitad inferior del molde 41 se ajusta junto con una mitad superior del molde 42 para formar un conjunto completo de molde que tiene una cámara cilíndrica. El puerto de purga 39 está localizado en la mitad inferior del molde 41. El puerto de purga 39 puede tener, por ejemplo, un diámetro de 1,6 mm o de 3,2 mm.

La figura 8 muestra una vista superior de otra configuración de purga para la mitad inferior del molde según una realización de la presente invención. Los puertos de purga 43a, 43b, 43c y 43d están canalizados hasta un puerto 44 de purga externo. En esta realización, el puerto 44 de purga se instala con, por ejemplo, un perno 45 taladrado de 1,6 mm o 3,2 mm para la purga continua. Las purgas internas 46 suministran el gas de escape al puerto 44 de purga.

Como se muestra en la figura 8, se realizó una modificación adicional para mantener uniformes las presiones de la cámara del molde durante todo el procedimiento de infiltración, y para ayudar a evitar que la brea entre los puertos de purga. Esta característica añadida implicó hilar los puertos de purga (entradas en el anillo 46 de purga) 43a, 43b, 43c y 43d, e insertar insertos con pequeños orificios para crear una caída de presión. Esto ayuda a controlar la presión de la cavidad (uniforme durante la inyección), y permite que la brea fundida solidifique (puesto que los puertos de purga 43a, 43b, 43c 43d tienen el molde circundante como un sumidero caliente) y no fluya a las purgas internas.

La presente invención logra la densificación de las preformas con brea fundida mediante la extrusión e inyección de la brea. Sin embargo, se pueden observar ventajas adicionales cuando se considera que la extrusión y la inyección de la brea en el molde y la preforma que usa la unidad de inyección para suministrar presión uniforme, es un procedimiento muy rápido. La inyección de las preformas ocurre rápidamente, del orden de menos de un minuto hasta unos pocos segundos, dependiendo del tamaño de la preforma. El procedimiento de inyección es suficientemente rápido para permitir que se logre temperaturas mucho más frías, incluso por debajo del punto de fusión de la resina. Sin embargo, la preforma porosa necesita ser precalentada hasta una temperatura por encima del punto de reblandecimiento de la brea para permitir que la resina fundida fluya, a presión, en la preforma. La eficiencia industrial requiere que este procedimiento se complete rápidamente. El control apropiado de la generación de presión acelera el procedimiento de infiltración.

Con un control apropiado de la presión, las preformas se pueden impregnar más rápidamente , sin generar fuerzas extremas en la cavidad del molde, que provocarían que la prensa se abriera durante el procedimiento de impregnación. El molde se abre cuando las fuerzas en el interior de la cámara del molde son mayores que el tonelaje aplicado de las abrazaderas, teniendo en consideración el área de la cámara del molde y el tonelaje aplicado (por ejemplo, 500 toneladas). Las presiones de la masa fundida durante el procedimiento de impregnación serían menores que, por ejemplo, 20,65 MPa en el moldeo de preformas de discos de freno de aeronaves. Esta presión se controla mediante el sistema hidráulico y la purga del molde, como se muestra en las figuras 6-8.

La figura 9 muestra la configuración de dos preformas en la cámara del molde según una realización de la presente invención. Se apilan la preforma inferior 47 y la preforma superior 48, entre la superficie inferior 49 del molde y la superficie superior 50 del molde. Se colocan espaciadores 51, 52 y 53, de la superficie del molde entre las preformas 47 y 48 y sus respectivas superficies 49 y 50 del molde correspondientes. Los espaciadores 52 de apilamiento se colocan entre las preformas. Los espaciadores 51, 53 de la superficie del molde pueden tener 3,2 mm de grosor, y los espaciadores de apilamiento pueden tener 1,6 mm de grosor.

La figura 10 muestra el flujo de la resina o brea a través de las preformas apiladas según la presente invención. La resina entra al molde procedente de la puerta 54, y fluye de forma homogénea a través y alrededor de las preformas 55 y 56 para dar una impregnación uniforme de las preformas. Las líneas del flujo de la brea, lejos de las preformas, están en torno al anillo de purga (no mostrado).

Las ventajas de la densificación por RTM con respecto a los demás métodos de densificación, por ejemplo CVD, incluye la rápida infiltración, una densidad más uniforme a través del grosor, la capacidad para llenar (densificar) la gran porosidad interna, y la consecución de mayores densidades finales. El aparato y el método de la presente invención da como resultado la densificación efectiva de preformas con brea mesofásica de viscosidad elevada.

La brea mesofásica AR tiene una viscosidad mayor (a temperaturas hasta y por debajo de la temperatura de impregnación 290ºC) que las breas impregnantes comercialmente disponibles convencionales, por ejemplo A240 (véase la figura 11). Aunque su viscosidad es elevada con relación a A240, aún es suficientemente baja (>1,5 Pa s) para permitir la infiltración completa en una preforma precalentada que usa la presente invención. Un beneficio añadido de la viscosidad relativamente elevada de AR es que la brea solidifica rápidamente al enfriarse hasta temperaturas <290ºC. Esto permite aumentar la velocidad de producción de las partes mediante el procedimiento de RTM. La curva de viscosidad frente a temperatura para AR cae dentro de la "ventana de procesamiento", según se identifica mediante White y Gopalakrishan (véase la figura 12) (J. L. White y M.K. Gopalakrishnan, Extended Abstracts of 20^{th} Bienal Conference on Carbon, 1991, 184). Además de su elevada viscosidad, la brea AR, cuando se estabiliza oxidativamente, tiene una elevada producción de carbón (es decir, >85% en peso). Es esta combinación de propiedades lo que diferencia a la brea AR de las otras breas impregnantes; y esta presente invención (es decir, RTM) utiliza efectivamente esta combinación única de propiedades.

Se puede añadir a la resina o brea un número de ingredientes, por ejemplo, compuestos a base de fósforo, boro y silicio. Estos ingredientes incluyen agentes de soplado, carbón, grafito, materiales cerámicos, antioxidantes, agentes de reticulación, arcillas y silicatos. El gas nitrógeno es un agente de soplado típico, y se pueden usar también otros agente de soplado.

El aparato y el método de las realizaciones de la presente invención pertenecen a la capacidad para infiltrar una parte con una resina termoplástica de elevada viscosidad, tal como brea mesofásica. En la técnica anterior, se usaron típicamente resinas termoendurecidas de baja viscosidad. La preforma puede tener de 20-70% de porosidad. El método de una realización de la presente invención implicar colocar una preforma porosa en un molde, y después evacuar el molde antes de la inyección. También se puede aplicar vacío al molde durante la inyección. Como alternativa, no se usa vacío. La preforma se puede precalentar o calentar dentro del molde. La brea fundida se inyecta entonces en el molde para densificar la preforma. La resina se deja enfriar dentro del molde. La preforma impregnada se retira entonces del molde.

El molde se puede tratar con un agente de liberación para facilitar la retirada de la preforma densificada. Un agente de liberación efectivo es Release Coating 854, disponible de Huron Technologies, Inc. Igualmente pueden ser efectivos otros agentes de liberación comercialmente disponibles.

Ejemplo 3

Se usó el aparato de moldeo por inyección descrito en la figura 2. La prensa hidráulica tiene una capacidad de sujeción de 500 toneladas. El acumulador tiene un volumen teórico de 13.880 cm^{3} y el volumen medido usando la resina es de aproximadamente 13.601 cm^{3}. Cuando está completamente lleno con resina de brea AR, el acumulador contiene aproximadamente 16,8 kg de resina. Las temperaturas en la extrusora se pueden medir en 6 localizaciones en el cilindro de la extrusora, la cabeza de la extrusora, el adaptador de flujo, la cabeza del acumulador, el acumulador, la válvula de descarga, la tubería de descarga, la tubería de la masa fundida, el bloque de la boquilla, la extensión de la boquilla y la garganta de alimentación. Se suministra calor a la extrusora mediante un calefactor eléctrico, y el molde se calienta mediante circulación de aceite caliente. El tornillo de la extrusora crea presión dentro de la masa fundida de la resina, y la presión se mantiene en el acumulador.

La parte se precalentó hasta 350ºC en un horno, y se transfirió a la cavidad del molde justo antes de la infiltración. El mantener la parte por encima del punto de fusión durante la inyección permite que la brea fluya a través de la preforma. Esto también requiere que se mantengan presiones durante varios minutos para permitir que la brea se infiltre en los poros pequeños. En este ejemplo, la brea se extruyó directamente en el molde, en vez de usar el acumulador para inyectar la resina fundida, a fin de simular los experimentos a menor escala realizados usando la extrusora Killion.

La infiltración de brea mesofásica AR se realizó sobre una preforma porosa de fibra no tejida, que se había sometido previamente a 200 horas de densificación con CVD.

Las dimensiones y los pesos iniciales de la preforma son los siguientes:

Grosor = 2,2 cm, ID = 27,7 cm, OD = 47,2 cm, peso = 3193 g, densidad = 1,276 g/cm^{3}.

Perfil de temperatura - Máquina de moldeo por inyección estructural Wilmington:

Extremo de alimentación =

238ºC	Barril	304ºC	Cabeza de la extrusora
277ºC	Barril	304ºC	Adaptador del flujo
288ºC	Barril	304ºC	Cabeza del acumulador
300ºC	Barril	304ºC	Acumulador

300ºC	Barril	300ºC	Válvula de descarga
304ºC	Barril	300ºC	Tubería de descarga
		300ºC	Tubería de la masa fundida
		300ºC	Bloque de la boquilla
		293ºC	Ext. de la boquilla
		49ºC	Garganta de la alimentación

La resina se extruyó directamente en la parte precalentada. Se usó la contrapresión en el acumulador para mantener la presión de la cavidad del molde durante la infiltración. El tornillo se hizo girar a 30 rpm, produciendo una presión inicial de infiltración de 13,1 MPa, disminuyendo hasta 11,58 MPa al final del período de infiltración de 15 minutos. Se usó en el molde un puerto de purga de 3,2 mm de diámetro. El circulador de aceite caliente se ajustó a 304ºC. El peso final de la preforma fue 4196 g. La densidad final de la preforma impregnada con brea AR fue 1,69 g/cc.

Ejemplo 4

Se usó el aparato descrito en la figura 2 y en el ejemplo 3. Se infiltró brea mesofásica AR en una preforma fibrosa no tejida porosa, previamente sometida a un ciclo de densificación con CVD. La preforma porosa es típica de la usada como un disco de freno de aeronave, con las siguientes dimensiones: 50,55 cm de OD, 31,29 cm de ID y 2,22 cm de grosor. El perfil de temperatura de la extrusora fue el siguiente:

Perfil de temperatura

Sección de la alimentación =

238ºC	Barril	302ºC	Cabeza de la extrusora
277ºC	Barril	302ºC	Adaptador del flujo
296ºC	Barril	302ºC	Cabeza del acumulador
300ºC	Barril	302ºC	Acumulador
300ºC	Barril	300ºC	Válvula de descarga
302ºC	Barril	300ºC	Tubería de descarga
		300ºC	Tubería de la masa fundida
		285ºC	Bloque de la boquilla
		285ºC	Extensión de la boquilla
		49ºC	Garganta de la alimentación

La temperatura del molde fue 293ºC, y la preforma se precalentó hasta 380ºC. El tornillo de la extrusora se hizo girar a 30 rpm, y el acumulador de 13.604 cc se llenó en un 47% de la totalidad. El acumulador se descargó en 18-20 segundos, rellenando el molde y la preforma. Se alcanzó una presión máxima de 16,6 MPa hacia el final de la descarga del acumulador. Un puerto de purga de 1,6 mm estaba localizado en el lado del molde, como se muestra en la figura 6. Inicialmente los volátiles se descargaron a partir del puerto de purga, seguido de la brea fundida. Tras la infiltración, la parte se enfrió durante 10 minutos para solidificar la resina, y se retiró del molde. La preforma tenía un peso inicial de 3986 g, y una densidad inicial de 1,39 g/cc. Después de la infiltración, el peso de la preforma fue de 4727 g, y la densidad fue 1,72 g/cc. La preforma infiltrada se cortó por la mitad. La preforma pareció que estaba bien rellena, excepto por una pequeña área sin infiltrar próxima al centro de la preforma.

Ejemplo 5

La impregnación de múltiples preformas se demostró usando el aparato descrito en la figura 2 y en el ejemplo 3. Dos preformas no tejidas, sometidas a un ciclo de CVD, se infiltraron usando brea AR. Las dos preformas se apilaron una encima de la otra, con pequeñas piezas de material de cesto a alta temperatura (círculos de 2,54 cm) que separan las partes para permitir que la resina fluya alrededor de las preformas, como se muestra en las figuras 9 y 10. Se usaron piezas de cestos de 3,2 mm de grosor entre las preformas y las superficies del molde, y se usaron cestos de 1,6 mm de grosor entre las dos preformas.

El tornillo de la extrusora se hizo girar a 30 rpm, y el acumulador se cargó hasta un 90% de su totalidad. El acumulador se descargó en aproximadamente 40 segundos, logrando una presión máxima de 18,96 MPa al final de la infiltración. Las preformas infiltradas se enfriaron en el molde durante 10 minutos para solidificar la resina fundida. Los pesos y las densidades de las preformas, antes y después de la infiltración, fueron las siguientes:

TABLA 1

	Preforma 1	Preforma 2
Peso inicial	3143 g	3225 g
Densidad inicial	1,24 g/cc	1,27 g/cc
Peso final	4214 g	4232 g
Densidad final	1,65 g/cc	1,67 g/cc

Ejemplo 6

La impregnación de una espuma de carbón, tal como la descrita en la patente de EE.UU. (patente de espuma híbrida), se demostró usando el aparato descrito en la Figura 2 y en el Ejemplo 3. La preforma de la espuma se infiltró extruyendo la resina de brea fundida, directamente en el molde que contiene la preforma. La densidad aparente de la preforma de la espuma fue 0,89 g/cc antes de la infiltración, y 1,57 g/cc tras la infiltración.

Ejemplo 7

La impregnación de una preforma, que comprende fibra de carbón a base de PAN cortado y brea mesofásica carbonizada, tal como la descrita en la patente de EE.UU. (patente de soplado por aire), se demostró usando el aparato descrito en la Figura 2 y en el Ejemplo 3.

Las condiciones del experimento de la extrusora fueron las siguientes:

238ºC	Barril	304ºC	Cabeza de la extrusora
277ºC	Barril	304ºC	Adaptador del flujo
293ºC	Barril	304ºC	Cabeza del acumulador
300ºC	Barril	304ºC	Acumulador
302ºC	Barril	300ºC	Válvula de descarga
304ºC	Barril	302ºC	Tubería de descarga
		304ºC	Tubería de la masa fundida
		304ºC	Bloque de la boquilla
		296ºC	Extensión de la boquilla
		49ºC	Garganta de la alimentación

Antes de la extrusión, la resina de brea AR se secó en un sistema de carga/secado de resina Conair durante aproximadamente 4 horas a 88ºC. El tornillo de la extrusora se hizo girar a 30 rpm, y el acumulador se cargó hasta el 54% de su capacidad. El acumulador se descargó en 20-22 segundos, logrando una presión de inyección de 12,41 MPa al final de la infiltración.

La dimensión de la preforma fue 46,79 cm de OD, 24,87 cm de ID, y 3,07 cm de grosor. El peso y la densidad de partida fueron 4305 g y 1,14 g/cc, respectivamente. El peso y la densidad tras la infiltración por RTM fue 6023 g y 1,59 g/cc, respectivamente.

Ejemplo 8

En todos los ejemplos previos, la disección de la preforma tras infiltración mediante RTM reveló una pequeña región sin infiltrar (punto seco) próxima al centro de la preforma de anillo. Se piensa que este punto seco aparece debido a que el molde permite que la resina encapsule la preforma en todos los lados, y que infiltre desde las superficies externas hacia el centro. La brea de alta viscosidad no permite que el aire contenido originalmente dentro la preforma escape a través de la resina hacia el exterior de la parte. El siguiente ejemplo demuestra el uso de un molde que tiene la configuración expuesta en la figura 3 para eliminar el punto seco controlando el flujo de resina alrededor y a través de la preforma.

Se usó el aparato descrito en la figura 2 y en el ejemplo 3. El perfil de temperatura de la extrusora fue el siguiente:

Sección de alimentación =

238ºC	Barril	304ºC	Cabeza de la extrusora
277ºC	Barril	304ºC	Adaptador del flujo

296ºC	Barril	304ºC	Cabeza del acumulador
300ºC	Barril	304ºC	Acumulador
302ºC	Barril	296ºC	Válvula de descarga
304ºC	Barril	304ºC	Tubería de descarga
		304ºC	Tubería de la masa fundida
		304ºC	Bloque de la boquilla
		296ºC	Extensión de la boquilla
		49ºC	Garganta de la alimentación

El tornillo de la extrusora se hizo girar a 20 rpm. El molde se calentó hasta 230ºC. Antes de la infiltración, las preformas se precalentaron hasta 400ºC en un horno con circulación de aire. Las superficies del molde se rellenaron abiertas 1,2 mm para permitir aprovechar aire y volátiles en el OD del molde. El acumulador se rellenó hasta 25% de su capacidad, después se vació en aproximadamente 20-25 segundos en la cavidad del molde para efectuar la impregnación. La preforma infiltrada se enfrió entonces en el molde durante 15 minutos para solidificar la resina, y se retiró. En estas condiciones se infiltraron tres preformas no tejidas, sometidas a un ciclo de CVD. La ID del disco fue 31,20 cm, la OD fue 50,40 cm. A continuación se muestran los datos antes y después de la infiltración:

TABLA 2

Número de serie	Peso pre-RTM	Densidad pre-RTM	Peso post-RTM	Densidad post-RTM
98-918-10	4438 g	1,14 g/cc	6415 g	1,64 g/cc
98-918-11	4496 g	1,15 g/cc	6425 g	1,64 g/cc
98-918-12	4683 g	1,20 g/cc	6525 g	1,67 g/cc

Las presiones de las resinas logradas durante el llenado de los moldes para los n^{os} 1, 2 y 3 fueron aproximadamente 12,39 MPa, 9,64 MPa y 13,08 MPa, respectivamente. Cada parte se seccionó en 16 segmentos casi iguales después de la infiltración. No se encontraron regiones sin infiltrar. Un ventaja principal del uso de la infiltración por RTM con respecto a las tecnologías de densificación convencionales (por ejemplo, CVD) es que la porosidad abierta dentro de la parte se rellena completamente mediante la resina, en vez de ser revestida mediante una capa delgada de CVD. Cuando se produce un producto final de material compuesto de carbono/carbono, sin embargo, la resina debe ser pirolizada para eliminar cualquiera de los elementos que no contengan carbono. Si se usa una resina termoplástica, de producción elevada de carbón, tal como una brea AR, hay disponibles dos opciones para la pirólisis. Si la parte infiltrada se calentase simplemente hasta la temperatura de la pirólisis, la resina volvería a fundir, y exudaría de la parte. Una opción es pirolizar usando presión isostática (HIP). En este método, la parte se debe colocar en un recipiente, y el equipo es inherentemente caro y requiere muchos requisitos de seguridad. Otra opción implicar calentar la parte infiltrada con la resina en una atmósfera que contiene oxígeno, hasta una temperatura por debajo del punto de reblandecimiento de la resina, típicamente entre 150ºC y 240ºC. El oxígeno reacciona con la resina, reticulando esencialmente la resina. A medida que el oxígeno reacciona con la resina, el oxígeno es absorbido en el material, y aumenta su peso. Si la resina adsorbe una cantidad adecuada de oxígeno, la parte infiltrada se puede llevar hasta temperaturas de pirólisis sin fundir la resina, y sin extruir ninguna resina del interior de la parte. Lo siguiente es un ejemplo de la estabilización con éxito y carbonización de un disco infiltrado mediante
RTM.

Ejemplo 9

Se sometieron seis preformas de disco de freno de aviones no tejidas a un ciclo de densificación de CVD, seguido de la infiltración mediante RTM, como se describe en los ejemplos 7 y 8. Los resultados tras la infiltración son los siguientes:

TABLA 3

Número de serie	Densidad pre-RTM	Densidad post-RTM
K93-252-411	1,35 g/cc	1,72 g/cc
K93-252-412	1,35 g/cc	1,72 g/cc
K93-252-419	1,37 g/cc	1,72 g/cc

TABLA 3 (continuación)

Número de serie	Densidad pre-RTM	Densidad post-RTM
K93-252-420	1,36 g/cc	1,72 g/cc
K93-252-427	1,35 g/cc	1,71 g/cc
K93-252-428	1,35 g/cc	1,72 g/cc

Tras la infiltración de la resina, los discos se colocaron en un horno con circulación de aire a 170ºC durante un período de 18 días. El grado de estabilización se mide determinando el porcentaje de ganancia de peso con relación a la cantidad de resina en la parte:

\ % \ OMG = \left(\frac{S - R}{R - P}\right)* 100

en la que:

P = peso del disco antes de la infiltración mediante RTM

R = peso del disco tras la infiltración mediante RTM

S = peso del disco tras la estabilización con oxígeno

Después de la estabilización, los discos se carbonizaron (pirolizaron) hasta una temperatura de 900ºC en una atmósfera de nitrógeno. Los resultados de la estabilización y carbonización fueron los siguientes:

TABLA 4

Número de serie	Densidad post-RTM	% OMG	Densidad post-carbonización	Producción de carbón (%)
K93-252-411	1,72 g/cc	10,02	1,66 g/cc	85,75
K93-252-412	1,72 g/cc	9,12	1,66 g/cc	85,12
K93-252-419	1,72 g/cc	9,59	1,67 g/cc	85,69
K93-252-420	1,72 g/cc	9,95	1,67 g/cc	85,89
K93-252-427	1,71 g/cc	10,37	1,66 g/cc	85,60
K93-252-428	1,72 g/cc	10,28	1,66 g/cc	85,55

Después de ser carbonizados hasta una temperatura de 900ºC, los discos no mostraron signos visibles de exudación de la resina procedente del interior de los discos durante el proceso de calentamiento. Se tomaron muestras de los discos, y se observaron usando microscopia de luz polarizada. La microestructura en todo el grosor del disco se puede caracterizar usando esta técnica. Nuevamente, no había signos evidentes de fusión de la brea, mediante observación microscópica.

Ejemplo 10

Se infiltraron una segunda vez, usando RTM, dos discos que habían pasado a través de un ciclo de CVD y uno de RTM, un ciclo de estabilización oxidativa y el ciclo de carbonización. La instalación del molde, las temperaturas y los parámetros de inyección fueron idénticos a los del ejemplo 9, excepto que el tamaño de la moldeada fue 17% en este caso. Los dos discos tuvieron las siguientes dimensiones geométricas: 31,42 cm de ID, 50,42 cm de OD y 3,10 cm de grosor. Los resultados para estas dos partes se dan en la Tabla 5.

TABLA 5 Resultados para un segundo ciclo de moldeo por RTM con inyección

Número de serie	Peso pre-RTM	Densidad pre-RTM	Peso post-RTM	Densidad post-RTM
98-928-6	6422 g	1,71 g/cc	7010 g	1,89 g/cc
98-928-25	6474 g	1,70 g/cc	7145 g	1,86 g/cc

Cuando se producen materiales compuestos (composites) C/C, por ejemplo producción de discos de freno para aviones, el procedimiento de densificación requiere típicamente 3-5 ciclos de infiltración que usan infiltración mediante CVD o mediante resina, tomando hasta varios meses para terminarlos. Una desventaja de la densificación que usa ciclos repetidos de infiltración mediante CVD es que el carbón pirolítico se deposita como una capa sobre las superficies de porosidad abierta disponible. Durante el ciclo de infiltración, los poros de la superficie tienden a cerrarse. Como resultado, los discos se retiran del horno de CVD y las superficies se tratan para abrir la porosidad interna. La eficacia de la etapa de la maquinación intermedia disminuye a medida que aumenta el número de infiltraciones mediante CVD.

Ejemplo 11

Se procesaron once preformas no tejidas a través de un ciclo de densificación mediante CVD, un ciclo de infiltración mediante RTM y carbonización como se describe en el ejemplo 9, seguido de un ciclo adicional de densificación por CVD. En la Tabla 6 se muestran las densidades de los discos antes de RTM, después de la carbonización y tras el ciclo final de CVD.

TABLA 6

Número de serie	Densidad pre-RTM	Densidad post-carbonización	Densidad post 2º CVD
97-918-413	1,30 g/cc	1,65 g/cc	1,79 g/cc
97-919-413	1,25 g/cc	1,62 g/cc	1,78 g/cc
97-919-414	1,24 g/cc	1,62 g/cc	1,79 g/cc
97-919-415	1,24 g/cc	1,62 g/cc	1,77 g/cc
97-918-701	1,22 g/cc	1,59 g/cc	1,79 g/cc
97-918-901	1,24 g/cc	1,59 g/cc	1,82 g/cc
98-928-20	1,47 g/cc	1,72 g/cc	1,84 g/cc
98-928-21	1,47 g/cc	1,72 g/cc	1,84 g/cc
98-928-22	1,46 g/cc	1,71 g/cc	1,84 g/cc
98-928-23	1,44 g/cc	1,72 g/cc	1,83 g/cc
98-928-24	1,46 g/cc	1,72 g/cc	1,84 g/cc

Durante la producción de preformas no tejidas, se taladran juntos con una aguja segmentos de tejidos, usando técnicas tradicionales de procesamiento de materiales textiles. Este procedimiento de taladro con aguja crea una porosidad más bien grande a través del grosor de la preforma, de 100-200 \mum de grosor y varios cientos de \mum de profundidad. El procedimiento tradicional usado para densificar estas preformas no tejidas para aplicaciones en frenos de aviones es CVD. Cada ciclo de CVD deposita una capa de carbón pirolítico de entre 2-10 \mum de grosor, sobre las superficies de toda la porosidad abierta disponible. Las fibras dentro de las capas de tejidos están muy próximas entre sí (separadas 1-15 \mum), y estas regiones densifican muy eficientemente durante el ciclo de CVD inicial. Sin embargo, la gran porosidad creada por el taladrado con aguja no densifica eficientemente. La densidad de la preforma no tejida fibrosa antes de la densificación es típicamente 0,50 g/cc. Los datos mostrados en la Tabla 7 son un listado de densidades típicas medidas después de uno, dos, tres y cuatro ciclos de CVD para discos del mismo tamaño como los enumerados en la Tabla 6.

TABLA 7

Ciclo de CVD	Densidad
0	0,50 g/cc
1	1,20 g/cc
2	1,48 g/cc
3	1,66 g/cc
4	1,72 g/cc

Como se muestra en la Tabla 7, el aumento de densidad es menor con cada ciclo de CVD sucesivo. Esto es debido a que las regiones de tejidos se están rellenando completamente con CVD y la mayor porosidad está siendo revestida con capas de CVD, pero nunca se rellenan completamente. El procedimiento de RTM rellena completamente toda la porosidad abierta disponible, con una resina precursora de carbón, incluyendo los grandes poros creados por el taladro con aguja. Cuando la resina se carboniza, aumenta la densidad del coque (brea carbonizada) y se eliminan los volátiles con una pérdida correspondiente de peso (producción de aproximadamente 85% de carbón como se muestra en el ejemplo 9). El aumento en la densidad y la pérdida de peso conduce a una disminución global del volumen, lo que crea porosidad interna dentro de la parte. Aunque la brea carbonizada no rellena completamente la gran porosidad creada por el taladrado con aguja, sí reduce el volumen global de poro abierto a la vez que crea una superficie específica interna adicional para la deposición subsiguiente de CVD. Como se demuestra mediante estos datos en la Tabla 6, se pueden lograr densidades finales significativamente mayores densificando estas preformas no tejidas, con una combinación de RTM y CVD frente a la densificación todo CVD.

Después de que las preformas se infiltran con la resina de brea mesofásica, se pueden someter para que continúen en el procesamiento para convertir la resina orgánica en carbón que forma parte de la matriz carbonosa en un material compuesto (composite) C/C. Los discos infiltrados se someten a un procedimiento denominado habitualmente como estabilización oxidativa. La brea es un termoplástico y, al calentarla hasta una temperatura suficiente para carbonizar el material, la resina se refundirá, hinchará y espumará. Las partes se colocan en un horno con circulación de aire, a una temperatura entre 150 y 240ºC, típicamente 170ºC. El oxígeno reacciona con la brea y retícula la resina, convirtiéndola esencialmente en termoendurecida. Este procedimiento se usa en la fabricación de fibras de carbón a base de brea. La terminación del procedimiento se mide en términos de ganancia de masa, puesto que el oxígeno reacciona con la brea, es adsorbido, aumentando con ello el peso global. Cuando sólo se mide la ganancia de peso de la brea sola (peso post-parte - peso pre-parte), es suficiente un nivel de ganancia másica de oxígeno de 8,5%. Se han carbonizado con éxito partes con niveles de OMG (ganancia másica de oxígeno) entre 8% y 12%.

Después de la estabilización, la parte se puede carbonizar calentando en un horno con atmósfera inerte, hasta una temperatura por encima de 650ºC. La carbonización se realiza típicamente a 900ºC. Después de la carbonización, la parte se puede tratar con calor (grafitizar) antes de un procesamiento posterior, pero esta etapa no es necesariamente un requisito. Las temperaturas típicas de tratamiento están en un intervalo de 1600-2500ºC, siendo preferido 1800ºC. La parte se puede densificar entonces posteriormente usando CVD o RTM de resinas con producción elevada de carbón vegetal y de alta viscosidad, como se muestra en los ejemplos anteriores.

Se entiende que la descripción anterior y las realizaciones específicas mostradas aquí son meramente ilustrativos del mejor modo de la invención y de sus principios, y que se pueden hacer fácilmente modificaciones y adiciones al aparato y método por los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la invención, que por lo tanto se entiende está limitada sólo por el alcance de las reivindicaciones anejas.

Claims

1. Un aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida, que comprende:

medios para fundir y transportar (4) una resina o brea;

un molde (10) dispuesto de forma que la resina o brea es transportada desde el medio (4) para fundir y transportar hasta el molde (10), conteniendo el molde (10) medios de protrusión (20, 21, 30, 31) para efectuar un gradiente de presión y flujo de la resina o brea desde un área interna del molde (10) hacia un área externa del molde (10); y

medios dispuestos en el molde para restringir el movimiento (12) del molde durante la inyección de la resina o brea en el molde (10), caracterizado porque

los medios de protrusión (20, 21, 30, 31) comprenden una de una cavidad (29) del molde con una conicidad (30, 31) y una cavidad (19) del molde con una protrusión (20, 21) que se extiende radialmente en el área externa de la cavidad (19) del molde.

2. El aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 1, que comprende además un acumulador (8) dispuesto entre el medio (4) para fundir y transportar y el molde (10).

3. El aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 2, en el que el acumulador (8) es un acumulador (8) de tipo pistón accionado hidráulicamente.

4. El aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 1, en el que el medio (4) para fundir y transportar es uno de una extrusora de tornillo único, una extrusora de doble tornillo, una extrusora de doble tornillo purgada, y una extrusora de tornillo de vaivén.

5. El aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 1, en el que el molde (10) comprende:

una mitad superior (42);

una mitad inferior (41) opuesta a la mitad superior (42) de forma que la mitad superior (42) y la mitad inferior (41) forman una cavidad (35) del molde;

al menos una puerta (36) dispuesta en la mitad superior (42) o la mitad inferior (41);

una válvula en la que la válvula puede admitir resina o brea en la puerta (36), en la mitad superior (42) o la mitad inferior (41); y

una disposición (39, 44) para purgar y proporcionar vacío al molde (10).

6. El aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 1, en el que los medios de protrusión (20, 21, 30, 31) comprenden una cavidad (29) del molde con conicidad (30, 31).

7. El aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 6, en el que los medios de protrusión (20, 21, 30, 31) tienen al menos un puerto de purga (38a, 38b, 38c, 38d; 43a, 44b, 44c, 44d) y un puerto de vacío.

8. El aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 6, en el que el molde comprende además un puerto de purga externo (39, 44) que está canalizado hacia los puertos de purga (38a, 38b, 38c, 38d; 43a, 44b, 44c, 44d) conectados con los medios de protrusión (20, 21, 30, 31).

9. Un procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida, para un molde, que comprende:

situar una preforma porosa (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) en un molde (10), la preforma a una temperatura por encima del punto de fusión de un punto de fusión de un resina o brea a transferir en la preforma, y medios para restringir (12) el movimiento del molde permitiendo que el molde (10) retenga su configuración;

inyectar una resina o brea fundida, de punto de fusión elevado y de viscosidad elevada, en el molde (10) para efectuar una impregnación uniforme de la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) vía un gradiente de presión en el molde (10);

permitir que la resina se enfríe por debajo del punto de fusión; y

retirar del molde (10) la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) impregnada;

caracterizado porque el gradiente de presión se produce mediante:

(A) una cavidad (29) en el molde (10) que tiene una pared superior cónica (31) y una pared inferior cónica (30), una dirección de la conicidad de la pared superior (31) y la pared inferior (30) está dirigida hacia dentro de la cavidad (29) a medida que la cavidad se aproxima a un perímetro del molde (10) para producir dicho gradiente de presión; o

(B) una protrusión (20, 21) en la cavidad (29, 19) del molde.

10. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que el molde (10) comprende:

una mitad superior (42);

una válvula en la que la válvula puede admitir resina o brea en la puerta (36); y

una disposición (39, 44) para proporcionar purga y/o proporcionar vacío al molde (10).

11. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) es una de una preforma fibrosa, una preforma de fibra de carbón, una preforma no tejida, una preforma de fibra al azar con un aglutinante, una preforma rigidizada y una preforma espumada.

12. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) es un cuerpo de carbono poroso.

13. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) se calienta hasta una temperatura entre 200-425ºC.

14. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que el molde (10) se calienta hasta una temperatura entre 138-310ºC.

15. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que la resina o brea es brea sintética, brea de alquitrán de hulla, brea de petróleo, brea mesofásica, resina termoendurecida de producción elevada de carbón vegetal, o sus combinaciones.

16. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que se colocan múltiples preformas (47, 48; 55, 56) se colocan en un molde único (10).

17. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, que comprende además:

estabilizar la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) impregnada calentando la preforma impregnada en presencia de un gas que contiene oxígeno, a una temperatura de 150-240ºC.

18. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina según la reivindicación 17, que comprende además la carbonización de la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) impregnada oxidada.

19. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 18, que comprende además calentar hasta una temperatura de alrededor de 1600-2500ºC para grafitizar la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) impregnada carbonizada.

20. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 19, en el que la preforma (1, 18, 28, 47, 48, 55, 56) se densifica adicionalmente usando deposición química por vapor / infiltración química por vapor, o moldeo por transferencia de resina.

21. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que se proporciona vacío al molde (10) antes de inyectar la resina o brea fundida.

22. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que el molde (10) comprende una cavidad (29) que tiene una pared superior cónica (31) y una pared inferior cónica (30), una dirección de la conicidad de la pared superior (31) y la pared inferior (30) está dirigida hacia dentro de la cavidad (29) a medida que la cavidad se aproxima a un perímetro del molde (10).

23. El procedimiento de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 9, en el que el molde (10) está configurado con una protrusión (20, 21) en la cavidad (29, 19) del molde para producir dicho gradiente de presión.

24. El aparato de moldeo por transferencia de resina o brea rápida según la reivindicación 1, en el que los medios de protrusión (20, 21, 30, 31) comprende una cavidad (19) del molde con una protrusión (20, 21) que se extiende radialmente en el área externa de la cavidad (19) del molde.