ES2221609T3 - Proceso de moldeo de alto rendimiento. - Google Patents
Proceso de moldeo de alto rendimiento.Info
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Abstract
Proceso para moldear una pieza, en el que un material moldeable se introduce en un molde (4.4, 5.1), el molde se calienta hasta por lo menos una temperatura en la que dicho material es moldeable, el molde se enfría y dicha pieza se extrae del molde, caracterizado porque dicho material moldeable se coloca en una cámara, dicha cámara y dicho material moldeable se introducen en dicho molde, y porque el moldeo se realiza por medio de un proceso de moldeo por hinchado de cámara, en el que el molde se calienta por inmersión en un baño líquido (3, 2) mantenido a una temperatura superior a la temperatura más baja en la que el material es moldeable.
Description
Proceso de moldeo de alto rendimiento.
La presente invención se refiere a un proceso
para moldear una pieza, en el que un material moldeable se
introduce en un molde, el molde se calienta hasta por lo menos una
temperatura en la que dicho material se puede moldear, el molde se
enfría y dicha pieza se extrae del molde.
Actualmente existe mucha actividad dirigida al
desarrollo de técnicas de procesado para la producción rentable de
piezas conformadas complejas a partir de compuestos reforzados con
fibras. El uso de resinas termoplásticas como matrices para
compuestos reforzados con fibras conduce a una tenacidad y un
alargamiento de rotura elevados, a unos tiempos de ciclo de
procesado relativamente cortos, a una vida de almacenamiento larga
de la materia prima, y a unas características de reparabilidad y
reciclabilidad. No obstante, el uso comercial de compuestos
termoplásticos ha estado limitado, debido a las elevadas
viscosidades durante el procesado, lo cual hace que la impregnación
de la red de fibras de refuerzo resulte relativamente lenta y por
lo tanto conduce a tiempos de ciclo de procesado largos. El tiempo
del ciclo de procesado se define como el tiempo requerido para
calentar, impregnar las fibras de refuerzo, consolidar y
seguidamente enfriar el compuesto. De hecho, las viscosidades de
termoplásticos fundidos están aproximadamente entre 100 Pa y 5.000
Pa, lo cual es un valor muy alto, en comparación con las
viscosidades inferiores a 10 Pa correspondientes a plásticos
termoestables. Debido a estas viscosidades elevadas, la impregnación
por fusión directa resulta problemática. Los procesos que implican
una extensión de cadena reactiva después de la impregnación pueden
consumir mucho tiempo debido a las reacciones químicas
implicadas.
El documento US 5.051.226 da a conocer un método
para el curado de materiales compuestos de matriz de resina
reforzada con fibras, en el que el material compuesto no curado se
posiciona en una cavidad de molde de yeso para proporcionar
sustancialmente la forma deseada. A continuación el material se
cura sumergiéndolo junto con la cavidad de molde en un baño de
calentamiento fluídico durante un tiempo predeterminado, el cual es
suficiente para proporcionar flujo de resina antes del
endurecimiento y curado del material compuesto. Mientras el
material está sumergido en el baño, se comprime por medio de la
presión ambiente.
Varios autores han propuesto vías de fabricación
basadas en varias preformas desarrolladas para la mezcla íntima de
componentes antes de la fusión y la impregnación in situ de
fibras de refuerzo al fundir una resina termoplástica.
El documento US 5.910.361 (concedido a Guevel
et al.) da a conocer un hilado híbrido constituido por una
mezcla íntima de hilados de fibra corta de fibras de refuerzo e
hilados de fibra corta de fibras de matriz termoplástica. Los
hilados de fibra corta se obtienen mediante la fisuración de los
multifilamentos con un estirado gradual. Después del estirado, las
fibras paralelas se envuelven con un filamento termoplástico
continuo.
Los inventores utilizaron preformas textiles
trenzadas basadas en dichos hilados combinados o híbridos rotos por
estiramiento para minimizar la deformación de cizalla y el arrugado
durante un proceso de moldeo por hinchado de cámara (BIM). Se
produjeron satisfactoriamente piezas huecas con una sección
transversal variable y ángulos afilados cóncavos y convexos (N.D.
Weibel et al., Proceeding of the 20th International SAMPE
conference, del 13 al 15 de Abril, 1999). Cuando se utilizó el
método de calentamiento con prensado en caliente y un molde de
aluminio mecanizado con una masa mínima, resultó posible conseguir
velocidades de calentamiento de 1,3ºC/s, y por lo tanto tiempos de
ciclo de procesado de aproximadamente 3 minutos.
Para ser competitivos en industrias de gran
volumen, los materiales compuestos se deben procesar de forma
rentable para aproximarse a tiempos de ciclo similares a los de los
materiales tradicionales tales como los metales. Por esta razón es
un objetivo principal de la invención mejorar adicionalmente un
proceso de moldeo como el descrito anteriormente, para procesar
piezas compuestas termoplásticas conformadas complejas y huecas,
frecuentemente en menos de 1 minuto.
Los inventores consideraron que la fase de
impregnación puede requerir menos de 30 segundos, e incluso menos
de 10 segundos, dependiendo de la presión y de la temperatura, y
del grosor de la pieza y que los factores limitativos de esta
técnica son las velocidades de calentamiento y enfriamiento, en
cuanto al tiempo de procesado se refiere. De este modo, para
superar los límites expuestos anteriormente, se desarrolló un
método de calentamiento nuevo. En el proceso según la invención, un
molde se calienta por inmersión en un baño de calentamiento
líquido, el cual se mantiene a una temperatura por encima de la
temperatura más baja a la que se puede moldear el material.
Preferentemente, el baño de calentamiento líquido
se mantiene a una temperatura que está entre 20ºC y 150ºC por
encima del intervalo de temperaturas de procesado habitual del
material moldeable. La temperatura del baño de calentamiento se
selecciona considerando, en particular, la estabilidad térmica de
los componentes del material moldeable y la necesidad de reducir la
viscosidad durante el procesado.
El método de calentamiento según la invención se
basa en la transferencia de calor por conducción en líquidos y por
convección, en lugar de por conducción en sólidos.
La velocidad de enfriamiento se puede aumentar
enfriando el molde mediante templado en un baño de temple
líquido.
Como la transferencia de calor es debida al
contacto del molde con un líquido, no es necesario mecanizar la
superficie externa del molde para obtener un contacto directo con
una superficie correspondiente de una placa de calentamiento. El
molde puede tener paredes delgadas para mejorar la velocidad de
transferencia de calor.
En una variante del proceso para mejorar
adicionalmente la transferencia de calor sin alcanzar temperaturas
excesivas dentro del molde, después de la inmersión en el baño de
calentamiento y antes del templado, se puede permitir que el molde
se equilibre térmicamente fuera de los baños.
Según una realización preferida de la invención,
el baño de calentamiento líquido es un baño de un metal fundido que
es térmica y químicamente estable y proporciona una transferencia
de calor excelente.
Según una realización particularmente preferida,
el líquido que se seleccionó para calentar el molde es estaño puro.
El estaño (Sn) tiene un punto de fusión de 232ºC y una densidad de
7,3 g/cm^{3}. No es tóxico y tiene una tensión superficial
elevada de modo que se reduce la humectación de la superficie del
molde. La densidad relativamente alta del estaño proporciona una
entalpía elevada del medio (240 J.kg^{-1}K^{-1}). El estaño
tiene una conductividad relativamente alta de 30,2
W.m^{-1}\cdotK^{-1} para el estaño líquido en su punto de
fusión y 59,6 W.m^{-1}\cdotK^{-1} para el estaño sólido a la
misma temperatura. De este modo, el efecto combinado de convección
y conductividad proporciona una transferencia de calor excelente.
Los vapores de estaño a 300ºC se producen a una velocidad
extremadamente baja de 10^{-21} kg m^{-2}s^{-1} y su presión
de saturación es de 1,3x10^{-14} Pa. De este modo se garantiza la
seguridad de los trabajadores alrededor de dicha unidad de
calentamiento.
Los expertos en la técnica apreciarán que el
proceso según la invención se puede aplicar al moldeo de piezas en
cualquier material termoplástico o termoestable moldeable. Las
mayores ventajas se obtienen para el procesado de piezas
conformadas complejas huecas de materiales compuestos especialmente
de materiales compuestos termoplásticos.
El método de calentamiento según la invención es
adecuado para calentar moldes de cualquier forma y tamaño. Se
prefieren los moldes de paredes delgadas. Se prefiere
particularmente la asociación de un baño de calentamiento líquido y
un proceso BIM.
Las formas de materiales que combinan fibras
aleatorias bien discontinuas o bien continuas o ambos tipos de
fibra con un material de matriz termoplástica con arquitecturas
diferentes de fibras de refuerzo que incluyen grados tanto
aleatorios como diferentes de alineación de fibras de refuerzo se
puede considerar en primer lugar para este proceso de calentamiento
y en segundo lugar para este proceso de moldeo. Entre las
disposiciones adecuadas de materiales con una cualidad adecuada de
combinación del refuerzo y la matriz que se pueden utilizar en
primer lugar con este proceso de calentamiento y en segundo lugar
con este proceso de moldeo se incluyen cables o hilados, cintas,
trenzados, tejidos, géneros de punto, telas y otros procesos
textiles adecuados para manipular o componer fibra de refuerzo y
una matriz combinadas. Los materiales se pueden utilizar tanto en
un estado no consolidado, como en un estado parcialmente
consolidado así como en un estado totalmente consolidado de forma
exclusiva o simultánea, en la que el material se hace flexible para
el proceso de moldeo cuando la combinación de matriz y el material
de fibras de refuerzo se calienta utilizando esta invención hasta
una temperatura de formación.
Entre las técnicas para combinar fibras de
refuerzo y materiales de matriz termoplástica, con longitudes de
fibra tanto continuas como discontinuas, las cuales son aplicables
para el calentamiento con esta invención, se incluyen: impregnación
por fusión, apilamiento de películas, impregnación con disolvente,
combinación, impregnación con polvo utilizando tanto suspensiones
acuosas como métodos electrostáticos de recubrimiento, fibras
impregnadas con polvo con una funda no fundida alrededor del haz
impregnado de polvo para el procesado textil, géneros estándares
impregnados con polvo para formar un producto semiacabado, la
utilización de técnicas existentes de procesado textil aplicadas a
la tejedura de punto por urdimbre de películas poliméricas divididas
con inserción de trama de fibras de refuerzo, tejedura de punto por
urdimbre multiaxial insertada con trama de fibras de refuerzo y
cintas de matriz termoplástica, tejido combinado de hilados de las
dos fibras para obtener una forma que posea unas buenas
características de drapeado, utilización de una fibra polimérica
tejida alrededor de un haz de fibras de refuerzo en la técnica de
matriz plegada, hilados de refuerzo y de matriz interdispersados en
línea durante la formación del género para producir géneros
drapeables unidos por puntadas, calentamiento de fibras impregnadas
con monómeros que se polimerizan in situ para formar el
compuesto, procesos de recubrimiento de hilos metálicos adaptados
para recubrir fibras o haces de fibras de refuerzo con matriz,
pultrusión de fibras y materiales de matriz conjuntamente y
cualquier otro proceso de este tipo que consiga la combinación
requerida de fibra y matriz en una forma comprendida entre formas
totalmente consolidadas y no consolidadas.
Los materiales combinados, que son los materiales
preferidos para este proceso de moldeo, se pueden formar bien
directamente como en las patentes US 5011523 y US 5316561 en las
que las fibras de refuerzo se estiran a partir del estado fundido a
través de una matriz en la que las fibras de vidrio de refuerzo se
combinan con un cabezal estirador en el que la matriz termoplástica
se destruye y se estira mecánicamente sobre las fibras de vidrio o
bien indirectamente separando hilados de fibras y de fibras de
matriz (US 5241731) para obtener cintas abiertas en las que las
fibras de matriz se cargan eléctricamente y a continuación se
estiran para obtener un haz abierto plano a través de una barra de
formación de cintas hacia la barra de combinación en la que el
hilado de fibras de carbono se abre con una cortina de aire para
obtener una cinta plana abierta que a continuación se combina con
la cinta de PEEK
(Poli-eter-eter-cetona)
en la barra de combinación o en el ejemplo mostrado en el presente
documento del material utilizado para ilustrar esta invención, en
donde fibras de carbono rotas por estiramiento (longitud media de 80
mm) se mezclan con fibras cortadas PA12 utilizando una técnica de
hilado textil (US 4825635), con la adición de un filamento
envolvente (US 5910361).
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto para los expertos en la técnica a partir
de la descripción detallada de materiales y moldes adecuados para
realizar la invención y de ejemplos de aplicación en relación con
las figuras, en las que:
la fig. 1 muestra ejemplos de preformas
compuestas, descritas anteriormente, conocidas en la técnica,
la fig. 2 es una vista esquemática de un
dispositivo BIM conocido en la técnica,
la fig. 3 es una vista esquemática de un baño de
estaño,
la fig. 4a es un molde de acero inoxidable
utilizado para realizar la invención,
la fig. 4b es un molde de aluminio utilizado para
realizar la invención,
la fig. 5a es un diagrama que compara tiempos de
ciclo de piezas BIM procesadas con diferentes unidades de
calentamiento,
la fig. 5b es un diagrama que compara tiempos de
ciclos de piezas BIM procesadas con diferentes unidades de
calentamiento,
la fig. 6 es una vista esquemática de la etapa de
estiramiento/rotura de fibras de refuerzo,
la fig. 7 es una vista esquemática de la
combinación de cables,
la fig. 8 es una vista esquemática de una etapa
de trenzado de una preforma utilizada para producir piezas
tubulares,
la fig. 9 es un diagrama que presenta la
evolución del contenido de huecos con el tiempo de consolidación
para diferentes condiciones de temperatura y de presión.
La Figura 1 ilustra varios tipos de preformas de
compuestos termoplásticos conocidas en la técnica:
- (a)
- es un cable preimpregnado, en el que 1.1 es una lámina de matriz termoplástica que rodea a las fibras 1.2 de refuerzo;
- (b)
- es una preforma de apilamiento de películas en la que las películas termoplásticas 1.3 se alternan con géneros 1.4 de fibras de refuerzo;
- (c)
- es un haz de fibras 1.6 de refuerzo impregnado con polvo termoplástico 1.5;
- (d)
- muestra un haz de fibras 1.8 impregnado con polvo termoplástico 1.7 y rodeado por una lámina termoplástica 1.9;
- (e)
- muestra un hilado no combinado de fibras termoplásticas 1.10 y fibras 1.11 de refuerzo;
- (f)
- muestra un hilado combinado de fibras termoplásticas 1.12 y fibras de refuerzo 1.13.
En base a la ley de Darcy, se puede demostrar que
el tiempo de impregnación t_{imp} viene dado aproximadamente por
la relación
t_{imp} \cong
(\eta
x^{2}/kP)
en la que \eta es la viscosidad
de la resina, x es la distancia por la que debe fluir la resina, k
la probabilidad y P la presión. La distancia del flujo x se obtiene
directamente a partir de la geometría de la
preforma.
Se espera que las preformas basadas en los
hilados (c), (d) y (f) presenten tiempos de impregnación cortos.
Con las fibras impregnadas con polvo, tal como se muestra en las
figuras 1(c) y 1(d), la ventaja principal es que se
puede producir casi cualquier material de matriz en forma de
partículas mediante un triturado. Por otro lado, las distancias de
difusión son mayores que para los hilados combinados, tal como se
muestra en la figura 1 (f). Por esta razón, se considera que con
los hilados combinados se alcanzan tiempos de impregnación
mínimos.
El hilado combinado puede ser tejido o trenzado
para obtener diversas formas, láminas, tubos, y similares
deseados.
Para producir formas huecas a partir de
compuestos reforzados con fibras, es conveniente utilizar una
cámara presurizada con aire. Cuando la preforma realizada a partir
de hilado combinado por estiramiento se teje o trenza bien como un
tubo o bien con la forma aproximada de la pieza, en el interior de
la preforma, antes de depositarla en el molde, se sitúa un globo o
manguera de material polimérico o de goma de silicona, la
denominada cámara. El molde se mecaniza con la forma exacta de la
pieza, para evitar la mayor parte del mecanizado posterior de la
pieza después de extraer dicha pieza del molde.
La Figura 4a muestra un molde realizado con acero
inoxidable para reducir el grosor de las paredes a 2,5 mm y
resistir todavía una presión interna de 10 bares. La fotografía
muestra una semicarcasa 4a.4 del molde, el sistema 4a.1 de cierre,
la cámara 4a.2, que se sitúa dentro del molde y un cierre 4a.3 de
presión.
La Figura 4b muestra un molde realizado a partir
de aluminio para garantizar una transferencia rápida de calor a
través del molde, y un grosor de pared de 10 mm para mejorar la
estanqueidad del molde cerrado. El molde consta de dos semicarcasas
4b.1 con agujeros 4b.2 a lo largo de las semicarcasas de cara al
cierre empernado del sistema. Una manguera metálica 4b.4 de presión
se puede situar en el molde, el cual está provisto de un cierre
4b.3 de presión.
La Figura 3 es una vista esquemática de un baño
de estaño, llenado con estaño líquido 3.2 y provisto de elementos
3.1 de calentamiento, sumergidos en el estaño.
Se preparó un hilado combinado de fibras de
carbono (TENAX HTA 5411) y fibras de poliamida 12 (EMS Chemie) con
un 56% en volumen de fibras de carbono. Para garantizar una
combinación íntima de los componentes, se utilizó un proceso
similar al dado a conocer por el documento US 5.910.361. En una
primera etapa, el cable de carbono se estiró y se rompió tal como
se ilustra esquemáticamente por medio de la Figura 6; según la
diferencia de velocidad tangencial entre los dos grupos de rodillos
(V1 con respecto a V2) y la distancia L, se puede controlar la
distribución de la longitud de las fibras. Después de esta
operación, las fibras están todavía alineadas y la mayoría de sus
defectos se eliminan por rotura en sus puntos más débiles. Las
fibras de la matriz se preparan también de la misma manera.
En una segunda etapa, tal como se ilustra en la
fig. 7, ambos componentes se juntan con la fracción en peso deseada
para formar un cable combinado. Ocho cables no combinados con un
diámetro de cable D y una longitud L se juntan a partir de ocho
bobinas y se estiran en un factor de ocho. Esto proporciona un
cable del mismo diámetro D que los cables no combinados, aunque de
longitud 8L y ocho veces combinados. Esta etapa se repite dos veces
para obtener finalmente una relación de combinación de 64 veces, el
denominado cable combinado o combinado por estiramiento o
híbrido.
En una etapa final, el cable combinado se forma
para obtener un hilado combinado, utilizando una hebra de fibras de
matriz enroscada alrededor del cable.
Seguidamente, el cable combinado se puede tejer o
trenzar para obtener una configuración de preforma deseada.
El hilado combinado 8.2 del Ejemplo 1 se trenza
para obtener una preforma 8.1 de configuración tubular, con ángulos
de trenzado de \pm 20º, a partir de las bobinas 8.3, tal como se
ilustra (8.4) por medio de la fig. 8. Dos capas de la preforma se
sitúan alrededor de una cámara y a continuación se fijan en un
molde del tipo ilustrado por la fig. 2.
Para esta técnica, el molde se realiza a partir
de 2 mitades 2.4 de aluminio, atornilladas entre sí, para
garantizar una buena conducción del calor al mismo tiempo que
resisten hasta 12 bares de presión interna. La presión P se aplica
a través de la cámara 2.1, un tubo de goma de silicona, que es
suficientemente extensible como para alcanzar la superficie interior
del molde y que resiste la temperatura de procesado. El hilado
combinado trenzado con una forma 2.2 de tipo tubo se sitúa
alrededor de la cámara y a continuación se fija en el molde. El
molde se cierra y la cámara se presuriza. La dimensión de la
preforma trenzada 2.2 es 25 mm y la dimensión interna del molde es
30 mm. La presión interior P se aplica a través del tubo de goma de
silicona de la cámara 2.1. Por esta razón la preforma 2.2 se estira
hasta los moldes por una superficie en cuanto la presión se aplica
en la cámara. Esto permite evitar arrugas y producir un grosor de
pared uniforme de la pieza. A continuación el molde se coloca y se
prensa entre dos placas calientes 2.3 a 400ºC para acelerar la
transferencia de calor hacia el molde, y de este modo se calienta
para fundir la resina termoplástica. Después de unos pocos minutos,
en cuanto la masa termoplástica fundida ha fluido alrededor de las
fibras y se ha convertido en una fase continua, el molde se extrae
de entre las placas de calentamiento y se templa con agua. En unos
segundos, la pieza se puede extraer del mol-
de.
de.
Se ha demostrado (N. Bernet et al., J. of
composite materials 33, 8, 1999) que el contenido de huecos
es un parámetro representativo de la consecución de consolidación
de la pieza moldeada.
La Figura 9 muestra la evolución del contenido de
huecos medido (utilizando el ASTM D-792) realizado
sobre el hilado combinado de fibras de carbono/PA 12 trenzadas
consolidado después del procesado en condiciones diferentes de
temperatura y presión, a 200ºC y 5 bares y 240ºC y 10 bares,
respectivamente. Estos resultados muestran que es posible alcanzar
un contenido de huecos menor del 1%, es decir, una pieza de trabajo
con buenas propiedades mecánicas, en tiempos de consolidación
menores que, respectivamente, 2 minutos y 40 segundos, a
temperaturas y presiones de procesado relativamente bajas.
En las figuras 5a y 5b, la curva (A) muestra la
evolución de la temperatura en la pared interna del molde con
respecto al tiempo. Dado que el punto de fusión de la poliamida 12
es 178ºC, la curva A muestra que la propia fase de impregnación
requiere menos de 30 segundos.
Estos resultados muestran que las piezas
conformadas complejas se pueden producir satisfactoriamente con
tiempos de ciclo de procesado menores de 3 minutos.
A partir de estos resultados parece también que
el factor limitativo para la producción de alta velocidad en
tiempos de ciclo menores de un minuto es la velocidad de
calentamiento.
El material compuesto de partida y la cámara son
los mismos que en los ejemplos 1 y 2.
El molde, con las mismas dimensiones internas que
en el ejemplo 2 se realiza a partir de dos semicarcasas de acero
inoxidable para reducir el grosor de las paredes a 2,5 mm y
resistir todavía una presión interior de por lo menos 10 bares. La
Fig. 4 muestra una fotografía de una semicarcasa, la cámara y el
sistema de cierre del molde.
El calentamiento se basa en la transferencia de
calor por convección en líquido, por medio de la inmersión del
molde de acero inoxidable cerrado en estaño líquido calentado a
325ºC, durante 15 segundos. La medición de la temperatura se
realiza por medio de un termopar situado contra el interior del
molde y que se muestra por medio de la curva C de la fig.
5a.
5a.
Para conseguir la transferencia de calor, el
molde se saca del baño de estaño después de 15 segundos. En la
superficie externa del molde no se pega estaño líquido. En ese
momento, la superficie interna del molde está a 250ºC y la
superficie externa a 325ºC. El molde se mantiene a la atmósfera
ambiente durante 25 segundos. 40 segundos después del inicio del
ciclo de procesado, el molde alcanza una temperatura de equilibrio
de aproximadamente 300ºC. A continuación se realiza un enfriamiento
durante otros 15 segundos por inmersión en un baño de agua. Para
este ciclo, tal como se muestra en la fig. 5a, curva C, el tiempo
de consolidación es de 25 segundos.
De este modo, el tiempo de ciclo de procesado
total está aproximadamente entre 60 y 65 segundos.
Los expertos en la técnica observarán
especialmente que la temperatura de fusión de la PA 12 se alcanza
en la superficie interna del molde de acero inoxidable de paredes
delgadas calentado por un baño de estaño a 325ºC en aproximadamente
10 segundos, mientras que la misma temperatura se obtiene en el
interior del molde de aluminio calentado por placas de calentamiento
a 400ºC en aproximadamente 90 segundos.
El material compuesto de partida y la cámara son
los mismos que en los ejemplos 1 y 2.
El molde, con las mismas dimensiones internas que
en el ejemplo 2 se realiza a partir de dos semicarcasas de aluminio
para reducir el grosor de las paredes a 10 mm y resistir todavía
una presión interior de por lo menos 10 bares, es el molde mostrado
en la Fig. 4b.
El calentamiento se basa también en la
transferencia de calor por convección en líquido, por medio de la
inmersión del molde de aluminio cerrado en estaño líquido calentado
a 300ºC, durante 10 segundos. La medición de la temperatura se
realiza por medio de un termopar situado contra el interior del
molde y que se muestra por medio de la curva B de la fig.
5b.
5b.
Para conseguir la transferencia de calor, el
molde se saca del baño de estaño después de 10 segundos. En la
superficie externa del molde no se pega estaño líquido. En ese
momento, la superficie interna del molde está a 170ºC y la
superficie externa a 300ºC. El molde se mantiene a la atmósfera
ambiente durante 10 segundos. 20 segundos después del inicio del
ciclo de procesado, el molde alcanza una temperatura de equilibrio
de aproximadamente 235ºC. A continuación se realiza un enfriamiento
durante otros 15 segundos por inmersión en un baño de agua. Para
este ciclo, tal como se muestra en la fig. 5b, curva B, el tiempo
de consolidación es de 10 segundos.
De este modo, el tiempo de ciclo de procesado
total es aproximadamente de 35 segundos.
Evidentemente se seleccionan otros parámetros de
procesado cuando se procesan otros materiales poliméricos
diferentes a la PA 12 o cuando se utilizan otras piezas y/o
geometrías del molde.
Claims (8)
1. Proceso para moldear una pieza, en el que un
material moldeable se introduce en un molde (4.4, 5.1), el molde se
calienta hasta por lo menos una temperatura en la que dicho
material es moldeable, el molde se enfría y dicha pieza se extrae
del molde, caracterizado porque dicho material moldeable se
coloca en una cámara, dicha cámara y dicho material moldeable se
introducen en dicho molde, y porque el moldeo se realiza por medio
de un proceso de moldeo por hinchado de cámara, en el que el molde
se calienta por inmersión en un baño líquido (3, 2) mantenido a una
temperatura superior a la temperatura más baja en la que el
material es moldeable.
2. Proceso según la reivindicación 1,
caracterizado porque el molde (4.4, 5.1) se enfría mediante
templado en un baño de temple líquido y porque entre la inmersión
en el baño de calentamiento y el baño de temple, se permite que el
molde alcance el equilibrio térmico fuera de dichos baños.
3. Proceso según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque el baño de calentamiento contiene un
metal líquido.
4. Proceso según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho metal es estaño.
5. Proceso según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
molde es un molde metálico de paredes delgadas, seleccionándose el
grosor de las paredes de manera que resista la presión interna de
la cámara presurizada.
6. Aplicación de un proceso según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5 a piezas de moldeo realizadas con
materiales compuestos.
7. Aplicación según la reivindicación 6,
caracterizada porque el material compuesto comprende una
resina termoplástica y fibras de refuerzo.
8. Aplicación según la reivindicación 7,
caracterizada porque el material está estructurado en
hilados combinados de fibras termoplásticas y fibras de
refuerzo.
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