ES2285483T3 - Metodo de fabricacion de un producto de plastico reforzado. - Google Patents
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Abstract
Método de fabricación de un producto de plástico reforzado, que comprende: - disponer una pared de moldeo (1); - colocar una envolvente de refuerzo (2) contra la pared de moldeo; - instalar un dispositivo de suministro (5) de material plástico líquido y una extracción (8) para crear una presión reducida; - disponer sobre el dispositivo de suministro, la extracción y una superficie de la envolvente de refuerzo alejada de la pared de moldeo un recubrimiento estanco al aire (3) con disposiciones para permitir la creación, mediante la deformación local del recubrimiento estanco al aire, de canales entre el recubrimiento estanco al aire y la envolvente de refuerzo en el lado de la misma alejado de la pared de moldeo; - ajustar la presión en un espacio entre la pared de moldeo y el recubrimiento estanco al aire hasta un primer valor, menor que el de la presión ambiente, para crear una presión reducida en la envolvente de refuerzo; - ajustar la presión en un espacio entre las disposiciones y el recubrimiento estanco al aire (3) hasta un segundo valor, menor que el primer valor, para crear los canales en el exterior de la circunferencia de la envolvente de refuerzo cubierta de manera estanca al aire; - suministrar el material plástico líquido a través del dispositivo de suministro (5) y de los canales para impregnar y llenar de este modo la envolvente de refuerzo con el material plástico; - ajustar la presión en el espacio entre las disposiciones y el recubrimiento estanco al aire hasta un tercer valor, mayor o igual que el primer valor, para retirar los canales llenados con el material plástico creados en el exterior de la envolvente de refuerzo cubierta de manera estanca al aire; - permitir que el material plástico se cure; - retirar el recubrimiento estanco al aire (3) y las disposiciones; y - recoger el producto de plástico moldeado de la pared de moldeo, caracterizado porque las disposiciones están diseñadas como al menos una parte de canal con forma de canalón ramificado o no ramificado (7) que, con un lado de canalón abierto orientado hacia el recubrimiento estanco al aire, está fijada de manera no desmontable al mismo.
Description
Método de fabricación de un producto de plástico
reforzado.
La presente invención se refiere a un método de
fabricación de un producto de plástico reforzado. De manera más
específica, la invención se refiere a la manera de distribuir un
material plástico líquido sobre una envolvente de refuerzo y en el
interior de la misma durante el proceso de fabricación. De manera
todavía más específica, la invención se refiere a la fabricación de
productos que utiliza un proceso conocido como inyección de resina
asistida por vacío (VARI), al que se hace referencia de manera breve
como inyección de resina. Este método comprende las siguientes
etapas:
- -
- colocar una envolvente de refuerzo, por ejemplo, de un tejido de fibra de vidrio o de carbono, contra una pared de moldeo, por ejemplo, un molde interior o exterior;
- -
- instalar un dispositivo de suministro de material plástico líquido, por ejemplo, resina sintética;
- -
- cubrir la envolvente de refuerzo, incluyendo el dispositivo de suministro instalado, de manera sustancialmente estanca a gases o al aire, por ejemplo, mediante una lámina de plástico;
- -
- ajustar la presión en el espacio entre la pared de moldeo y el recubrimiento estanco al aire hasta un primer valor d1 ("evacuación"), siendo dicha presión menor que la presión en el exterior de dicho espacio en una medida tal que el material plástico líquido circula a través del espacio llenado con la envolvente de refuerzo entre el recubrimiento y la pared de moldeo. Gracias a la diferencia entre la presión ambiente (d0) y la baja presión d1 en la envolvente de refuerzo, el material plástico líquido es succionado o "inyectado" en la envolvente de refuerzo.
Para una distribución adecuada del material
plástico líquido sobre una envolvente de fibra seca durante la
inyección, son necesarios unos canales de alimentación. Es conocido
realizar estos canales, por ejemplo, situando espirales de metal o
plástico o perfiles de plástico entre la envolvente de refuerzo y el
recubrimiento estanco al aire. Cuando se aplica un vacío entre el
recubrimiento estanco al aire y la pared de moldeo, en otras
palabras, con la evacuación de la envolvente de refuerzo, las
espirales crearán un espacio abierto. A través de este espacio, el
material plástico líquido puede extenderse de manera sencilla sobre
la envolvente de refuerzo en distancias grandes. Debido a que la
distancia que el material plástico líquido puede recorrer a través
de una envolvente de refuerzo es limitada, el diseño del canal
resulta con frecuencia complejo en el caso de productos compuestos
grandes, tales como yates. Partes extensas de yates, etc., pueden
quedar "a la vista" y no deben presentar ningún defecto. Para
estas partes, es necesaria una superficie de clase A.
Uno de los mayores inconvenientes de los canales
de alimentación conocidos es que su trazado resulta visible en el
exterior (en el lado opuesto al lado en el que está dispuesto el
canal de alimentación) del producto compuesto después de extraerlo
del molde. Una de las causas de esto es la zona local con abundante
resina inmediatamente adyacente al canal de alimentación, y la
depresión formada por el canal de alimentación en la envolvente de
refuerzo. Además, disponer dichos canales de alimentación (que no
pueden reutilizarse debido a su naturaleza) requiere material y
trabajo adicionales.
La solicitud de patente de Estados Unidos
2002/0155186 da a conocer un método de fabricación de un producto
de plástico reforzado según el preámbulo de la reivindicación 1, en
el que una pieza laminar relativamente rígida se sitúa entre el
recubrimiento estanco al aire y la envolvente de refuerzo, estando
dotada la envolvente de refuerzo, en un lado, de un gran número de
ranuras paralelas separadas entre sí a escasa distancia, conectadas
a un dispositivo de suministro de material plástico, formando partes
de canal y teniendo una sección transversal relativamente pequeña
con respecto a los canales de alimentación convencionales. Después
de colocar la pieza laminar y cubrirla con una capa laminar
adicional, se ajusta la presión en el espacio entre la pared de
moldeo y el recubrimiento estanco al aire hasta un primer valor d1,
que es menor que la presión ambiente, tras lo cual se ajusta la
presión en el interior de las partes de canal hasta un segundo valor
d2, que es menor que el primer valor d1. Esto provoca que el
recubrimiento estanco al aire sea succionado hacia el interior de
las partes de canal, de modo que, de manera regular a lo largo de
toda la superficie de la envolvente de refuerzo, se forman unos
canales temporales para impregnar la envolvente de refuerzo con el
material plástico líquido de manera uniforme sobre toda la
superficie. Después de que la envolvente de refuerzo ha sido
impregnada por el material plástico líquido de manera suficiente,
se ajusta la presión en los canales pequeños hasta un tercer valor
d3, que es igual o mayor que el primer valor d1, de modo que el
recubrimiento estanco al aire en el interior de las partes de canal
es retirado nuevamente en la dirección de la envolvente de refuerzo,
y por lo tanto los canales temporales desaparecen otra vez. Después
del curado, se retiran en primer lugar la capa laminar extra y la
pieza laminar, retirándose después el recubrimiento estanco al
aire.
Este método conocido está destinado a la
fabricación de productos de plástico no excesivamente grandes con
una forma sencilla, es decir, a la vista de la pieza laminar rígida
que se utiliza, superficies de pared sustancialmente rectas. El
método no resulta adecuado para la fabricación de productos grandes
con una forma más compleja, tales como cascos de yates, etc. En el
caso de este tipo de productos, no pueden utilizarse las partes de
canal "Fastrac®" mencionadas en el método conocido, que se
sitúan temporalmente sobre el recubrimiento estanco al aire para
obtener canales de alimentación temporales. Además, en el caso de
los productos grandes considerados, aplicar el recubrimiento
estanco al aire (normalmente una lámina flexible) de la manera
tradicional requiere mucho tiempo y el material de recubrimiento
solamente puede utilizarse una sola vez, lo que implica un derroche
considerable.
Un objetivo de la invención es dar a conocer un
método con el que pueden fabricarse de manera relativamente
sencilla productos de plástico relativamente grandes, tales como
cascos de yates, en los que son necesarios requerimientos de
calidad estrictos en cuanto a resistencia y aspecto.
Otro objetivo de la invención es realizar esto
con el menor trabajo y material que sea posible, de manera más
específica, con medios de moldeo que se utilizan más de una vez.
Esto se obtiene, según la invención, mediante un
método como el descrito anteriormente, en el que las disposiciones
están diseñadas como al menos una parte de canal con forma de
canalón ramificado o no ramificado que, con un lado de canalón
abierto orientado hacia el recubrimiento estanco al aire, está
fijada de manera no desmontable al mismo, siendo preferentemente la
disposición tal que, ajustando la presión hasta el segundo valor, se
forma como mínimo un canal de alimentación con una superficie total
del lado del canalón abierto que es más pequeña que la mitad de la
superficie de la envolvente de refuerzo, o que la superficie de la
envolvente de refuerzo, que no queda cubierta directamente por,
como mínimo, un canal de alimentación, es como mínimo el doble de
grande que la superficie de la envolvente de refuerzo que queda
cubierta directamente por como mínimo un canal de alimentación.
Gracias a estas características, puede crearse un patrón de canales
de alimentación que, en comparación con los canales pequeños
conocidos, son inferiores en número y presentan además una mayor
sección transversal y una forma más robusta, y con los que puede
cubrirse e impregnarse una superficie relativamente grande en un
periodo de tiempo relativamente corto, pudiendo retirarse
sustancialmente estos canales de alimentación, después de impregnar
suficientemente la envolvente de refuerzo, sin dejar trazos,
obteniéndose de este modo una apariencia óptima.
Es más, gracias a la conexión no desmontable de
las partes de canal al recubrimiento estanco al aire, puede
prescindirse de la utilización de una lámina de recubrimiento
adicional, y el recubrimiento estanco al aire con las partes de
canal puede reutilizarse. Además, con esta manera de trabajar, se
puede realizar una variedad de superficies curvas sin ningún
problema.
En comparación con el método conocido, que
implica un gran número de pequeños canales distribuidos sobre toda
la superficie, el presente método implica un menor número de canales
de alimentación, aunque más robustos. Esto permite obtener la
ventaja adicional de que, si se desea, estos canales de alimentación
pueden controlarse independientemente entre sí durante la
inyección, de modo que el proceso puede controlarse y ajustarse
dependiendo del curso del proceso.
La invención también se refiere a un
recubrimiento estanco al aire a utilizar en el método descrito
anteriormente.
Preferentemente, a efectos de evitar la
formación de arrugas durante la succión de vacío, el recubrimiento
estanco al aire está premodelado de conformidad con la forma de la
pared de moldeo (del molde interior o exterior del producto (por
ejemplo, el casco de un yate)) y a continuación las partes de canal
se conectan de manera no desmontable a ese recubrimiento
premodelado. Además, un recubrimiento premodelado de este tipo,
incluyendo las partes de canal, resulta adecuado para ser
reutilizado varias veces para la producción de productos similares,
por ejemplo, una serie de cascos de yate idénticos o sustancialmente
idénticos.
La fabricación de un recubrimiento preformado y
reutilizable de este tipo con partes de canal puede llevarse a cabo
con éxito de manera relativamente sencilla si una capa de material
de inicio más o menos líquido, que forma un material elástico
después de su curado, se aplica a la pared de moldeo y, antes,
durante o después del curado de esa capa de material de inicio,
como mínimo una parte de canal se conecta a la misma, tras lo cual
la capa curada de material de inicio, conjuntamente como mínimo con
una parte de canal conectada de manera no desmontable a la misma,
se retira de la pared de moldeo para ser utilizada posteriormente
como un recubrimiento elástico, premodelado y estanco al aire de la
envolvente de refuerzo.
A continuación se describirá de manera más clara
el método según la invención, haciendo referencia a una realización
representada en los dibujos, aunque solamente a título de ejemplo no
limitativo.
Las figuras 1a-d muestran
diferentes etapas del método según la invención.
La figura 2 muestra, esquemáticamente, una vista
general de un sistema en el que puede llevarse a cabo el
método.
Las figuras 1a-d muestran una
parte de una pared de moldeo (1) de un molde exterior o interior en
la que se conforma el producto respectivo. Se ha situado contra la
pared de moldeo (1) una envolvente de refuerzo (2), por ejemplo, un
tejido de fibra de vidrio o de carbono, que se cubre a continuación
con un recubrimiento estanco al aire (3), que puede ser estanco a
gases o al aire hasta un punto en que la envolvente de refuerzo (2)
y el espacio entre el recubrimiento estanco al aire (3) y la pared
de moldeo (1), respectivamente, puedan ser evacuados a una presión
relativamente baja d1 mediante un sistema de bomba (11) conectado a
una abertura (4). A través de un dispositivo de suministro (5), un
material plástico líquido (6), por ejemplo, una mezcla de resina de
poliéster y endurecedor (denominada también en la presente
descripción resina sintética), es inyectado en el espacio entre la
pared de moldeo (1) y el recubrimiento estanco al aire (3) por el
hecho de que la presión d1 es tan baja que la presión d0 (por
ejemplo, la presión ambiente normal o una presión más alta) fuerza
el material plástico líquido (6) a entrar en el espacio llenado con
la envolvente de refuerzo entre el recubrimiento estanco al aire
(3) y la pared de moldeo (1).
Una parte de canal (7) abierta por la mitad está
dispuesta contra el exterior del recubrimiento estanco al aire (3),
por ejemplo, a través del encolado de unas superficies adhesivas
(10) dispuestas contra el recubrimiento estanco al aire (3). A
través de una abertura (8) conectada a unos medios de control de
presión, en este caso al sistema de bomba (11), puede ajustarse la
presión en el interior de la parte de canal (7) hasta un valor d2,
que es menor que la presión d1 en el espacio de la envolvente de
refuerzo (2). En consecuencia, el recubrimiento estanco al aire (3)
será succionado hacia el interior de la parte de canal (7), tal como
puede observarse en las figuras 1b y 1c. De este modo, el espacio
(9) así creado también se llena con la resina sintética líquida que
se sigue suministrando, y cumple con la función de canal de
alimentación que mejora la circulación de la resina líquida.
Tal como se muestra en la figura 1d, después de
que la resina líquida ha llenado el espacio (2) entre el
recubrimiento y la pared de moldeo, que incluye la envolvente de
refuerzo que llena ese espacio, la bomba conectada a la parte de
canal (7) a través de la abertura (8) ajusta la presión en la parte
de canal (7) hasta un valor d3, mayor que d2, de modo que el
recubrimiento estanco al aire (3) en el interior de la parte de
canal (7) es presionado contra la envolvente de fibra (2)
nuevamente, de modo que el canal de alimentación temporal, formado
por la resina que ha circulado a través de la parte de canal, se
elimina nuevamente.
Preferentemente, el recubrimiento estanco al
aire (3), tal como se muestra en las figuras 1b y 1c, tiene unas
propiedades elásticas tales que puede ser succionado hacia el
interior de la parte de canal (7) extrayendo aire de la parte de
canal (7) hasta que se obtiene una baja presión d2 en la misma.
La figura 2 muestra una realización a título de
ejemplo de un método según la invención. Se muestra de manera
esquemática un molde exterior, por ejemplo, para un casco de una
embarcación. Una envolvente de refuerzo en forma de envolvente de
fibra de vidrio (2) está dispuesta contra la pared de moldeo (1) del
molde, estando cubierta por un recubrimiento estanco al aire
preformado de material elástico (3), dotado de partes de canal (7)
fijadas de manera no desmontable al mismo. La presión en el espacio
(2) en el que está situada la envolvente de fibra de vidrio (2) y
en el interior de las partes de canal (7), respectivamente, puede
controlarse mediante el sistema de bomba (11) conectado a esos
espacios.
El recubrimiento estanco al aire preformado (3)
puede fabricarse de la siguiente manera. Un material de inicio, por
ejemplo, una mezcla de resina de poliuretano líquida con un
endurecedor, se aplica (antes de que se inserte la envolvente de
fibra de vidrio -2-) contra el interior (dotado de un agente
antiadherente) de la pared de moldeo (1), por ejemplo, por
pulverización. Se produce un enlace químico entre la resina de
poliuretano y el endurecedor, que da como resultado una pieza
moldeada de material elástico que queda modelada según la forma de
la pared de moldeo (1) para su utilización posterior como un
recubrimiento estanco al aire (3) de la envolvente de fibra de
vidrio (2) que, después de la fabricación de dicho recubrimiento
estanco al aire que incluye las partes de canal, se sitúa contra la
pared de moldeo (1).
Durante la aplicación de la capa de poliuretano
líquido contra la pared de moldeo (1) o después de la misma, en los
puntos en los que se considera necesario, se disponen las partes de
canal (7), que están fabricadas a partir de un material
suficientemente flexible y se adhieren al recubrimiento estanco al
aire preformado (3). Las distintas partes de canal se adhieren
entre sí de manera estanca al aire. La adherencia de esas partes de
canal puede llevarse a cabo, por ejemplo, presionando las partes de
canal (7) por sus superficies adhesivas (10) (ver figura 1) contra
o hacia la resina de poliuretano todavía no curada y, si se desea,
cubriendo adicionalmente las partes de canal con una capa (delgada)
de resina de poliuretano. De acuerdo con ello, se obtiene como
resultado un recubrimiento estanco al aire premodelado (3), que
incluye las partes de canal (7) conectadas (o integradas) al mismo,
que puede utilizarse posteriormente para la propia fabricación del
producto, por ejemplo, un casco de una embarcación (figura 2).
Después de que la envolvente de refuerzo (2) y el recubrimiento
estanco al aire preformado (3), que incluye las partes de canal (7),
se han dispuesto en el molde (figura 2), el curso del proceso
prosigue tal como se ha descrito anteriormente haciendo referencia a
las figuras 1a-d.
Debe observarse que, especialmente en los
productos más grandes, puede resultar deseable poder controlar los
flujos de resina en los diferentes canales de alimentación de manera
individual o en grupo, disponiendo válvulas de control o de cierre
en distintos canales de alimentación (principales). De este modo,
puede evitarse, por ejemplo, que se formen surcos de flujo en
puntos en los que no se desea. Mediante un ajuste mutuo de los
flujos (volumen, velocidad) en los diferentes canales de
alimentación, pueden controlarse mejor dichos surcos de flujo y
otros defectos de homogeneidad y similares.
Finalmente, debe observarse que en la práctica
resulta preferente no instalar la abertura de suministro de resina
(5) en el lateral de la pared de moldeo (1), de modo que la
circulación de la resina líquida se vea obstaculizada en cierta
medida por la envolvente de refuerzo (2). Es mejor suministrar el
material de inicio (la resina) (6) a través de una o más líneas de
suministro que terminen entre el recubrimiento estanco al aire (3)
y la envolvente de refuerzo (2), en lugares que estén conectados por
una parte de canal (7). A continuación, la parte de canal
respectiva (7) se llenará directamente (especialmente después de que
la parte de canal haya sido evacuada (d2), de modo que el
recubrimiento estanco al aire -3- haya sido succionado hacia el
interior de la parte de canal) en la dirección longitudinal de la
misma, y después de esto (y de manera parcialmente simultánea) se
llenará la envolvente de refuerzo (2) subyacente.
Resultará evidente que son posibles muchas más
modificaciones y variantes dentro del ámbito de la invención tal
como se especifica en las reivindicaciones adjuntas. De este modo,
se han mencionado canales de alimentación que pueden controlarse
por separado. Naturalmente, también es posible disponer en su lugar
o en combinación con los mismos varios dispositivos de suministro,
lo que también es aplicable a la extracción. Además, con un
recubrimiento estanco al aire premodelado, es posible obtener,
gracias a la elasticidad del mismo, configuraciones de desvío tales
como bordes, nervios, pequeños canales, elementos de rigidización y
similares.
Claims (9)
1. Método de fabricación de un producto de
plástico reforzado, que comprende:
- -
- disponer una pared de moldeo (1);
- -
- colocar una envolvente de refuerzo (2) contra la pared de moldeo;
- -
- instalar un dispositivo de suministro (5) de material plástico líquido y una extracción (8) para crear una presión reducida;
- -
- disponer sobre el dispositivo de suministro, la extracción y una superficie de la envolvente de refuerzo alejada de la pared de moldeo un recubrimiento estanco al aire (3) con disposiciones para permitir la creación, mediante la deformación local del recubrimiento estanco al aire, de canales entre el recubrimiento estanco al aire y la envolvente de refuerzo en el lado de la misma alejado de la pared de moldeo;
- -
- ajustar la presión en un espacio entre la pared de moldeo y el recubrimiento estanco al aire hasta un primer valor, menor que el de la presión ambiente, para crear una presión reducida en la envolvente de refuerzo;
- -
- ajustar la presión en un espacio entre las disposiciones y el recubrimiento estanco al aire (3) hasta un segundo valor, menor que el primer valor, para crear los canales en el exterior de la circunferencia de la envolvente de refuerzo cubierta de manera estanca al aire;
- -
- suministrar el material plástico líquido a través del dispositivo de suministro (5) y de los canales para impregnar y llenar de este modo la envolvente de refuerzo con el material plástico;
- -
- ajustar la presión en el espacio entre las disposiciones y el recubrimiento estanco al aire hasta un tercer valor, mayor o igual que el primer valor, para retirar los canales llenados con el material plástico creados en el exterior de la envolvente de refuerzo cubierta de manera estanca al aire;
- -
- permitir que el material plástico se cure;
- -
- retirar el recubrimiento estanco al aire (3) y las disposiciones; y
- -
- recoger el producto de plástico moldeado de la pared de moldeo,
caracterizado porque
las disposiciones están diseñadas como al menos
una parte de canal con forma de canalón ramificado o no ramificado
(7) que, con un lado de canalón abierto orientado hacia el
recubrimiento estanco al aire, está fijada de manera no desmontable
al mismo.
2. Método, según la reivindicación 1, en el que
ajustando la presión hasta el segundo valor, se forma como mínimo
un canal de alimentación con una superficie total del lado del
canalón abierto que es menor que la mitad de la superficie de la
envolvente de refuerzo.
3. Método, según las reivindicaciones 1 ó 2, en
el que la superficie de la envolvente de refuerzo (2) que no queda
cubierta directamente por el como mínimo un canal de alimentación
(7) es como mínimo el doble de grande que la superficie de la
envolvente de refuerzo que queda cubierta directamente por el como
mínimo un canal de alimentación.
4. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que se disponen como mínimo dos
canales de alimentación (7) que, en lo que respecta al suministro
del material plástico, pueden controlarse por separado.
5. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que después del curado del
material plástico, el recubrimiento estanco al aire (3),
conjuntamente como mínimo con una parte de canal fijada al mismo,
se retira en una pieza del producto de plástico.
6. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el recubrimiento estanco al
aire (3) que incluye la como mínimo una parte de canal ramificada o
no ramificada fijada de manera no desmontable al mismo está
premodelado según la forma de la pared de moldeo.
7. Método, según la reivindicación 6, en el que
una capa de material de inicio más o menos líquido, que forma un
material elástico después de su curado, se aplica a la pared de
moldeo y, antes, durante o después del curado de esa capa de
material de inicio, la como mínimo una parte de canal se conecta a
la misma, tras lo cual la capa curada de material de inicio,
conjuntamente como mínimo con una parte de canal conectada de manera
no desmontable a la misma, se retira de la pared de moldeo para ser
utilizada posteriormente como un recubrimiento elástico,
premodelado y estanco al aire de la envolvente de refuerzo.
8. Recubrimiento estanco al aire (3) para su
utilización en un método según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, que está fabricado a partir de una capa de material
elástico, que permite la reutilización del recubrimiento estanco al
aire, y en la que, conectada de manera no desmontable a la misma,
está fijada de manera no desmontable como mínimo una parte de canal
con forma de canalón (7), con un lado de canalón abierto orientado
hacia la capa, estando fabricada la como mínimo una parte de canal a
partir de un material que tiene una rigidez mayor que el material
de la capa.
9. Recubrimiento estanco al aire, según la
reivindicación 8, en el que la capa y la como mínimo una parte de
canal conectada de manera no desmontable a la misma están
preformadas según una superficie de pared del producto de plástico
a moldear.
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