ES2317200T3 - Procedimiento y dispositivo para la fabricacion continua de planchas de plastico reforzadas con fibras. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la fabricación continua de un material termoplástico de plancha, reforzado con estructuras de fibras de forma plana, en cuyo procedimiento se alimenta a una instalación de colocación de fibras una primera estructura de fibras en forma de banda, por medio de unidades de alimentación de fibras se disponen una o varias estructuras de fibras más en forma de banda sobre la primera estructura de fibras, se alimenta un material de partida de la matriz por medio de una o varias unidades de alimentación de la matriz antepuestas o conectadas a continuación de las unidades de alimentación de fibras sobre capas de estructuras de fibras al descubierto, y se alimenta la banda de fibras de varias capas, recubiertas una o varias veces con capas intermedias de material de partida de la matriz, que salen desde la instalación de colocación de fibras, a una prensa continua, en la que el material de partida de la matriz es transferido bajo calor y/o actuación de presión a un líquido de baja viscosidad y se prensa la banda de fibras de varias capas bajo impregnación de la estructura de fibras en un material de plástico en forma de plancha, caracterizada porque al menos una unidad de alimentación de fibras está configurada como plegador en cruz, por medio del cual se aplica una estructura plana en forma de banda alimentada inclinada o en diagonal en la dirección de avance de la banda de fibras a través de plegamiento regular de la misma a lo largo de los bordes laterales de la banda de fibras sobre la banda de fibras.
Description
Procedimiento y dispositivo para la fabricación
continua de planchas de plástico reforzadas con fibras.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fabricación continua de planchas de plástico reforzadas de
plástico con matriz termoplástica de acuerdo con la reivindicación 1
y a un dispositivo para la realización de este procedimiento de
acuerdo con la reivindicación 20.
El documento
GB-A-2040801 describe un
procedimiento y un dispositivo de acuerdo con el preámbulo de las
reivindicaciones 1 y 20, respectivamente.
Hasta ahora se configura difícil procesar
sistemas de matriz de material termoplástico en un procedimiento
continuo para la fabricación de planchas de plástico reforzadas con
fibras. La dificultad del procesamiento de sistemas de matriz de
material termoplástico reside, entre otras cosas, en la preparación
de un material de partida reactivo adecuado, que no sólo es estable
químicamente, sino que se puede transferir también para el
procesamiento posterior a un estado de baja viscosidad. Además, no
se conocen procedimientos adecuados para la fabricación continua de
material de planchas con un sistema de matriz de material
termoplástico.
Por lo tanto, hasta ahora la fabricación de
material de planchas reforzado con fibras con matriz de material
termoplástico se limitaba a procedimientos discontinuos y
correspondientemente costosos.
El cometido de la presente invención es proponer
un procedimiento continuo para la fabricación de material de
planchas reforzado con estructuras de fibras con una matriz de
material termoplástico.
De acuerdo con la invención, el cometido se
soluciona a través de la parte de caracterización de las
reivindicaciones independientes. Las formas de realización
desarrolladas se describen a través de las reivindicaciones
dependientes, que forman, por lo tanto, parte de la
descripción.
Las definiciones de los conceptos siguientes
deben tener validez en el presente texto:
Material de partida reactivo comprende, por
definición, entre otros, oligómeros cíclicos o bien macrocíclicos
de poliéster, especialmente del PBT (llamados CPBT), que se mezclan
con un catalizador de polimerización. Además, el material de
partida reactivo comprende también mezclas (aleaciones), que
contienen las sustancias mencionadas anteriormente, que dan como
resultado, por ejemplo después de la conclusión de la
polimerización, una mezcla de PBT (aleación de plástico de PBT).
Los materiales de partida reactivos del tipo mencionado para la
fabricación de poliésteres o bien de plásticos de PBT se describen
en detalle en el documento US 6.369.157, cuyo contenido forma, por
lo tanto, parte de la publicación. Un material de partida reactivo
adecuado con oligómeros cíclicos se comercializa bajo el nombre
CBT^{TM} (Cyclic Butylene Terephthalate) de la Firma Cyclics o
bien Dow Chemical Company.
El catalizador de polimerización puede ser, por
ejemplo, un catalizador de cinc u otro catalizador adecuado. El
material de partida reactivo de acuerdo con la definición se
caracteriza especialmente porque éste se puede transferir para su
procesamiento a una colada de baja viscosidad, que impregna bien
estructuras de fibras.
Los poliésteres contienen, por definición, entre
otros, plásticos como PET (polietileno tereftalato) así como
aleaciones de plásticos correspondientes y especialmente PBT
(polibutileno tereftalato) o mezclas de PBT, llamadas también
aleaciones de plástico de PBT.
Las estructuras de fibras son, por definición,
estructuras de formas planas y comprenden, entre otras cosas,
estructuras planas textiles, por ejemplo velos,
"no-tejidos", sistemas no formadores de mallas,
como textiles, extensiones uni o bidireccionales, trenzados o
esteras, etc. o, por ejemplo, sistemas formadores de mallas, como
géneros de punto o géneros de mallas así como estructuras
bordadas.
Las fibras de las estructuras de vibras
contienen, por definición, fibras largas con longitudes de fibras,
por ejemplo, de 1 a 150 mm o fibras sin fin. Están procesadas, por
ejemplo, en forma de vellones para obtener estructuras de
fibras.
Las fibras pueden ser fibras de vidrio, fibras
de aramida, fibras de carbono, fibras de plástico, fibras naturales
o mezclas de las mismas. Las fibras de plástico pueden ser
especialmente fibras de poliéster, como por ejemplo PET, PBT o
mezcla de PBT. Con respecto a las fibras inorgánicas se utilizan con
preferencia fibras de vidrio, puesto que éstas, en oposición a las
fibras de aramida o fibras de carbono, en el caso de reutilización
de los artículos de plástico reforzados con fibras, se pueden
separar con relativamente poco gasto de la matriz de plástico y,
además, las fibras de vidrio son de coste relativamente
favorable.
Las fibras de PBT se caracterizan porque éstas,
condicionadas por el proceso de fabricación, presentan una
alineación crítica en la dirección de las fibras, mientras que la
matriz no presenta entre las fibras en gran medida ninguna
alineación cristalina, es decir, que es amorfa, o de naturaleza
parcialmente cristalina.
Plancha significa, por definición, un cuerpo
plano con una cierta resistencia a la flexión y con un espesor, que
es esencialmente menor en comparación con la extensión longitudinal
y la extensión de la anchura. Las planchas fabricadas de forma
continua, es decir, sin fin con el procedimiento de acuerdo con la
invención presentan, por ejemplo, un espesor de 1 mm o más, con
preferencia de 3 mm o más, y especialmente de 5 mm o más y de 50 mm
o menos, con preferencia 20 mm o menos, y especialmente de 10 mm o
menos.
Para la realización del procedimiento se conduce
en una instalación de colocación de fibras una primera estructura
de fibras en forma de banda y con preferencia desplegada en la
dirección de avance. Por medio de unidades de alimentación de
fibras se disponen en línea una o varias estructuras de fibras más
en forma de banda sobre la primera estructura de fibras. Delante o
después de al menos una y con preferencia de varias unidades de
alimentación de fibras están previstas unidades de alimentación de
matrices, por medio de las cuales se alimenta un material de
partida de la matriz sobre capas tendidas libremente de estructuras
de fibras.
La banda de fibras de varias capas conducida a
través de la instalación de colocación de fibras y recubierta
continuamente con otras capas de fibras y/o material de partida de
la matriz se alimenta, después de la terminación de los
recubrimientos, es decir, después de la salida desde la instalación
de colocación de fibras, a una prensa continua, en la que el
material de partida de fibras es transferido, bajo la acción de
calor y/o de presión, a un líquido de baja viscosidad y la banda de
fibras de varias capas es prensada, bajo impregnación de la
estructura de fibras, en un material en forma de plancha.
La instalación de colocación de fibras y la
prensa continua están dispuestas en este caso en línea. En línea
significa dispuestas en una (única) línea de fabricación.
Las estructuras de fibras se pueden alimentan
secas o ya pre-impregnadas, especialmente
pre-impregnadas con un aglutinante. La composición
de la pre-impregnación corresponde con preferencia
al material de partida de la matriz alimentado.
El material de partida de la matriz es con
preferencia un material de partida reactivo según la definición. El
material de partida reactivo contiene especialmente oligómeros
cíclicos del PBT (CPBT) mezclados con un catalizador de
polimerización o está constituido por ellos.
El material de partida de la matriz se aplica,
por ejemplo, en forma líquida, como lámina o película y con
preferencia en forma de polvo sobre el o las extensiones de fibras.
Si se aplica el material de partida de la matriz en forma líquida,
entonces esto se puede realizar por medio de pulverización,
extensión, vertido, laminación o rascado. Las unidades de
alimentación de la matriz están configuradas de una manera
correspondiente. Además, el material de partida de la matriz se
puede aplicar también por impregnación de la estructura de fibras en
un baño de inmersión continuo.
A través de calentamiento de las estructuras de
fibras o bien de las extensiones de fibras recubiertas con el
material de partida de la matriz, especialmente recubiertas con
polvo o con una película o bien con láminas, en el dispositivo de
colocación de fibras, debido a las propiedades adhesivas del
material de partida reblandecido o bien fundido, se pueden encolar
las estructuras de fibras o bien sus fibras entre sí, de manera que
no tiene que activarse todavía forzosamente el proceso de
polimerización, sino que se puede iniciar ya en realización especial
de la invención.
Las propiedades de baja viscosidad del material
de partida de la matriz utilizado garantizan una impregnación
óptima o bien impregnación de las fibras, lo que tiene una gran
importancia especialmente en el caso de artículos de plástico con
un alto contenido de fibras en forma de estructuras de fibras
densas. Así, por ejemplo, el contenido de fibras de las planchas de
plástico reforzadas con fibras fabricadas con procedimientos de
acuerdo con la invención es con preferencia mayor de 30% en volumen
(porcentaje en volumen), especialmente mayor de 40% en volumen, y
de una manera preferencia menor que 80% en volumen, y de una manera
ventajosa menor que 60% en volumen.
La polimerización del material de partida
reactivo de la matriz para formar una matriz de material
termoplástico, especialmente una matriz de plástico de PBT, tiene
lugar totalmente o al menos principalmente en la prensa
continua.
De acuerdo con una primera variante de
realización específica de la invención, se dispersa el material de
partida de la matriz en forma de polvo por medio de un dispositivo
de dispersión de polvo sobre la estructura de fibras.
De acuerdo con una segunda variante de
realización específica de la invención, se aplica el material de
partida de la matriz en forma de una lámina o de una película sobre
la estructura de fibras.
La instalación de colocación de las fibras
contiene con preferencia una o varias estaciones de prensa
dispuestas en línea, por medio de las cuales se
pre-prensa en línea la banda de fibras de varias
capas. Dichas prensas comprenden un rodillo de presión de apriete y
un rodillo de contra presión, que están dispuestos por parejas y
entre los cuales se conduce la banda de fibras de varias capas
ejerciendo una presión de apriete.
En un desarrollo de la invención, la estación de
prensa o bien la prensa es parte de una unidad de alimentación de
fibras, de manera que el rodillo de presión de apriete sirve al
mismo tiempo como rodillo de transporte, a través del cual se
alimenta una estructura de fibras en forma de bandas o bien se
desvía en la dirección de avance y se aplica sobre la extensión de
fibras. La estación de prensa está dispuesta con preferencia en una
unidad de alimentación de fibras que alimenta la estructura de
fibras desplegada en la dirección de avance.
En el procedimiento de acuerdo con la invención,
al menos una unidad de alimentación de fibras está configurada como
plegador en cruz, por medio del cual se deposita una estructura
plana en forma de banda, alimentada inclinada o en diagonal con
respecto a la dirección de avance de la banda de fibras de varias
capas, a través de plegamiento regular de la misma a lo largo de
bordes laterales, que configuran cantos de colocación, de la banda
de fibras de varias capas, es decir, especialmente de dos capas con
desplazamiento simultáneo sobre la banda de fibras. La estructura
de fibras aplicada se alimenta con preferencia en un ángulo de
aproximadamente 45º con respecto a la dirección de avance de la
extensión de fibras y en cada caso en un ángulo de aproximadamente
45º con respecto a la dirección de avance de la estructura de
fibras. La anchura de banda de la estructura de fibras alimentada
inclinada corresponde aquí a la longitud de la línea de los cantos
configurada desde un canto de colocación hacia el canto de
colocación opuesto y que conduce inclinada sobre la banda de fibras.
Además, la anchura de la banda de la estructura de fibras
alimentada inclinada corresponde al producto: b * \surd2 (raíz de
2), en la que b corresponde a la anchura de la banda de fibras (de
varias capas).
No obstante, también se pueden seleccionar otros
ángulos de alimentación y de desviación así como otras anchuras de
banda. La unidad de alimentación de fibras con plegador en cruz debe
permitir a este respecto el ajuste de un ángulo de alimentación y
de desviación.
La estructura de fibras se aplica cruzándose por
medio de desviaciones en el plegador en cruz en un movimiento
lateral alterno, es decir, un movimiento de vaivén con respecto a la
dirección de avance. Además, la estructura de fibras se puede
aplicar cruzándose por medio de desviaciones en el plegador en cruz
en movimiento giratorio del tipo de arrollamiento. Las estructuras
de fibras aplicadas cruzándose en varias chapas se pueden fijar, en
caso necesario, en estaciones dispuestas a continuación con la ayuda
de medios auxiliares como fibras, agujas o hilos entre sí o bien en
otras estructuras de fibras.
Si las estructuras de fibras contienen, por
ejemplo, fibras dirigidas, especialmente fibras dirigidas en una o
dos direcciones, como es habitual en tejidos, entonces a través de
plegamiento por secciones de las estructuras de fibras, se modifica
continuamente la dirección de las fibras en la banda de fibras, con
lo que se acentúan los valores mecánicos en varias direcciones.
En un desarrollo de la invención, se alimentan
de forma plegada en cruz de forma alterna una estructura de fibras
en forma de banda desplegada en la dirección de avance de la
extensión de fibras y una estructura de fibras en forma de banda
siguiente inclinada o en diagonal con relación a la dirección de
avance de la extensión de fibras. La estructura de fibras, que
configura una primera capa de cubierta de terminación de fibras de
la banda de fibras de varias capas así como la segunda capa de
cubierta de terminación de fibras de la banda de fibras de varias
capas están con preferencia desplegadas y son alimentadas en la
dirección de avance de la banda de fibras de varias capas. Las dos
estructuras de fibras son alimentadas de una manera correspondiente
con la primera y la última unidad de alimentación de fibras de la
instalación de colocación de fibras.
Con objeto de la alimentación de material de
partida de la matriz, con preferencia al menos en cada caso a
continuación de una unidad de alimentación de fibras con plegador en
cruz está dispuesta una unidad de alimentación de la matriz,
especialmente un dispositivo de dispersión de polvo. No obstante, a
continuación de cada unidad de alimentación de fibras puede estar
dispuesto también en cada caso una unidad de alimentación de la
matriz, especialmente un dispositivo de dispersión de polvo. En una
forma de realización preferida de la invención, especialmente entre
la última unidad de alimentación de fibras y la prensa continua está
dispuesta una última unidad de alimentación de la matriz,
especialmente un dispositivo de dispersión de polvo.
El número de las capas de fibras y la cantidad
del material de partida de la matriz introducido determinan el
espesor alcanzable de la banda de fibras de varias capas y, por lo
tanto, del material de plancha a fabricar así como su contenido de
fibras. Las estructuras de fibras individuales introducidas pueden
presentar una estructura discrepante entre sí. Así, por ejemplo,
pueden estar presentes capas alternas de velos de fibras y de
tejidos de fibras.
La banda de fibras de varias capas se recubre,
en una forma de realización preferida de la invención, después de
la alimentación de todas las estructuras de fibras así como de todo
el material de partida de la matriz y antes de la entrada en la
prensa continua por medio de una instalación de alimentación de
láminas, por uno o por ambos lados, con una capa de cubierta en
forma de una lámina de plástico o de una película de plástico
extruida. La capa de cubierta se conecta en este caso, en la prensa
continua dispuesta a continuación, con la matriz de plástico de
polimerización de la banda de fibras de varias capas. La capa de
cubierta se convierte, por lo tanto, en componente integral del
material de plancha reforzado con fibras a fabricar.
La capa de cubierta está constituida con
preferencia por un material termoplástico polimerizado, con
preferencia por un poliéster (polimerizado), como PET,
especialmente por un PBT o una aleación de plástico de PBT. Las
capas de cubiertas y la matriz de plástico de la banda de fibras de
varias capas pueden estar constituidas en el estado polimerizado
por el mismo plástico o bien por aleaciones de plástico afines.
La capa de cubierta aplicada sobre la banda de
fibras puede ser también un material de plástico en forma de banda,
reforzado con fibras, con una capa de plástico (polimerizado)
exterior, al descubierto y libre de fibras de la composición
mencionada anteriormente.
La capa de cubierta mencionada presenta, por
ejemplo, un espesor mayor que 50 \mum, especialmente mayor que
100 \mum y menor que 2000 \mum, especialmente menor que 1000
\mum.
Gracias a las propiedades adhesivas del material
de partida reactivo, la película de plástico permanece adherida con
preferencia sobre la banda de fibras de varias capas impregnada o
bien recubierta.
El punto de fusión o punto de desintegración de
las capas de cubierta está en este caso por encima de la temperatura
de polimerización del material de partida reactivo. De esta manera
no se perjudica la capa de cubierta durante el proceso de
polimerización de la matriz de plástico.
Puesto que el punto de fusión de la capa de
cubierta de PBT ya polimerizada (aproximadamente 220ºC) es más
elevado que la temperatura de polimerización del material de partida
reactivo empleado aproximadamente 180-190ºC), no se
perjudica de una manera desfavorable la capa de cubierta de PBT a
través de la actuación de calor durante la polimerización de la
matriz de plástico.
La aplicación integral de las capas de cubierta
mencionadas tiene la ventaja de que se consigue una calidad alta de
la superficie del material de plancha, puesto que las capas de
cubierta no contienen fibras. Además, las capas de cubierta actúan
al mismo tiempo como Release-Layer (capa de
separación), que impide el encolado de la banda de fibras de varias
capas impregnada con las piezas de contacto del dispositivo, como
rodillos o placas de prensa, o bien su contaminación.
En la forma de realización de la invención, las
capas de cubierta pueden estar coloreadas y de esta manera prestan
al material de plancha ya la apariencia exterior en color. La
coloración puede ser tal que las capas reforzadas de fibras
dispuestas debajo de las capas de cubierta no son ya visibles. De
esta manera se puede ahorrar, dado el caso, una etapa siguiente de
laqueado en color.
La banda de fibras de varias capas presente en
forma de un material compuesto se moldea íntimamente en la prensa
continua bajo la alimentación de calor y/o presión bajo
polimerización de la matriz de plástico para formar un poliéster,
especialmente un PBT y se moldea con preferencia libre de poros para
obtener un material en forma de plancha.
La banda de fibras de varias capas es conducida
en la prensa continua con preferencia a través de varias zonas de
prensado y zonas atemperadas, que se pueden ajustar por separado, de
manera que las presiones de prensado son generadas por medio de
placas de prensa inferiores flotantes, activadas hidráulicamente,
que trabajan contra una construcción de prensa rígida superior. La
presión en la prensa continua se forma especialmente a través de
placas segmentadas de prensa con distancias del intersticio que se
pueden ajustar entre sí. A través de las aberturas de intersticios
entre segmentos adyacentes de la prensa se impide una flotación de
la banda de fibras.
En una forma de realización preferida, después
de un número determinado de placas segmentadas de la prensa se
dispone en cada caso una estación de prensa adicional, especialmente
un cilindro de compresión, que ejerce una presión lineal sobre la
extensión impregnada de fibras. A través de la aplicación de una
presión lineal se expulsan rechupes y burbujas eventualmente
existentes en la matriz de plástico. La prensa continua puede
presentar una o varias estaciones de prensa dispuestas a
continuación de las placas de prensa, especialmente, cilindros de
compresión, de manera que la extensión de las fibras experimenta una
impregnación completa y libre de burbujas de la estructura de
fibras con la matriz de plástico de colada líquida.
El avance de la extensión de fibras o bien del
material de plancha en la prensa continua se realiza con preferencia
por medio de una instalación de doble cinta.
El material de plancha acabado se puede
alimentar después de abandonar la prensa continua sobre un
transportador de rodillos de un dispositivo de corte o de sierra y
se puede cortar o bien cortar a medida en la dirección longitudinal
y/o transversal a la dirección de paso o bien a la dirección de
avance para formar planchas o tiras individuales, y se puede apilar
por lotes.
El dispositivo para la realización del
procedimiento de acuerdo con la invención contiene, de acuerdo con
la reivindicación 20, una instalación de colocación de fibras y una
prensa continua que se conecta en línea a continuación. La
instalación de colocación de fibras contiene varias unidades de
alimentación de fibras para la alimentación en línea de estructuras
de fibras en forma de banda así como una o varias unidades de
alimentación de la matriz intercaladas o conectadas a continuación
de las unidades de alimentación de fibras para la alimentación de
un material de partida de la matriz sobre capas al descubierto de
estructuras de fibras. Al menos una unidad de alimentación de
fibras está configurada como plegador en cruz, por medio del cual se
puede plegar una estructura plana en forma de banda, alimentada
inclinada o en diagonal con respecto a la dirección de avance de la
banda de fibras de varias capas y bajo la configuración de cantos de
colocación.
La unidad de alimentación de la matriz es, por
ejemplo, un dispositivo de dispersión de polvo, por medio del cual
se dispersa el material de partida de la matriz, presente en forma
de polvo, en cada caso sobre una capa de una estructura de fibras
al descubierto. La unidad de alimentación de la matriz puede ser
también una instalación de alimentación de láminas, por medio de la
cual se aplica un material de partida de la matriz en forma de
lámina, respectivamente, sobre una capa al descubierto de una
estructura de fibras.
La instalación de colocación de fibras contiene
con preferencia una o varias estaciones de prensa, especialmente
rodillos de compresión, por medio de los cuales se puede
pre-prensar en línea la extensión de fibras en forma
de banda de varias capas. La estación de prensa contiene con
preferencia un rodillo de presión de apriete y un rodillo de contra
presión, que están dispuestos por parejas y entre los cuales se
conduce la extensión de fibras en forma de banda. La estación de
prensa forma con preferencia parte de una unidad de alimentación de
fibras, especialmente para la alimentación de la estructura de
fibras en la dirección de avance, de manera que el rodillo de
presión de apriete sirve al mismo tiempo como rodillo de transporte
para la alimentación de la estructura de fibras en forma de
banda.
En una forma de realización preferida de la
invención, la instalación de colocación de las fibras presenta de
forma alterna una unidad de alimentación de fibras para la
alimentación de la estructura de fibras en forma de banda en la
dirección de avance de la extensión de fibras y una unidad de
alimentación de fibras siguiente con plegador en cruz.
Con preferencia al menos a continuación de una
unidad de alimentación de fibras con plegador en cruz están
dispuestas unidades de alimentación de la matriz. Las unidades de
alimentación de la matriz pueden estar dispuestas también después
de cada unidad de alimentación de fibras.
La prensa continua contiene con preferencia
varias zonas de prensa y zonas de atemperación ajustables por
separado, de manera que las zonas de prensa contienen placas de
prensa inferiores flotantes, activadas hidráulicamente, para
ejercer la presión de apriete, las cuales trabajan contra una
construcción de prensa rígida superior. Las zonas de prensa
presentan especialmente una pluralidad de placas de prensa
segmentadas con distancias de intersticios ajustables entre sí. Las
aberturas de los intersticios configuran, por ejemplo, un
intersticio de aire de 1 a 10 mm, especialmente de 3 a 5 mm.
En un desarrollo de la invención, después de un
número determinado de placas de prensa segmentadas está dispuesta
en cada caso una estación de prensa, con preferencia en forma de un
rodillo de compresión, para la generación de una presión lineal.
La prensa continua puede contener una o varias de tales estaciones
de prensa.
La prensa continua es accionada con preferencia
por medio de una instalación de cinta doble. Las cintas
correspondientes pueden ser, por ejemplo cintas de PTFE
(politetrafluoretileno) o cintas de acero. Esta construcción
permite, en función de la longitud del trayecto calefactor,
rendimientos medios a altos.
El procedimiento de acuerdo con la invención
permite la fabricación continua de material de plancha sin fin
reforzado con fibras con matriz de material termoplástico, que
posibilita una operación de fabricación totalmente automática desde
la alimentación de la estructura de fibras y del material de partida
de la matriz hasta el cote a medida del material de plancha acabado
después de la salida de la prensa continua.
El material de plancha reforzado con fibras de
acuerdo con la invención encuentra aplicación como plancha plana o
bien como artículos de tiras. Además, el material de plancha se
puede procesar posteriormente para obtener artículos
tridimensionales, transformados térmicamente, por ejemplo por medio
de embutición profunda térmica. Además, dicho material de plancha
se puede procesar posteriormente en forma de planchas planas para
obtener compuestos de varias capas, es decir, que contienen otras
capas, especialmente compuestos sándwich, de manera que las otras
capas pueden comprender, por ejemplo, espumas, láminas de metal o
placas de metal.
Dicho material de plancha o las planchas
compuestas o artículos termo-formados fabricados a
partir del mismo encuentran aplicación en el transporte, como
construcción de vehículos de carretera (automóviles, autobuses,
camiones, vehículos ligeros, etc.), construcción de vehículos
ferroviarios (ferrocarril, tranvía, vía de alta velocidad, trenes
de suspensión magnética), aeronáutica (construcción de aviones,
aeroespacial), construcción de buques y barcos o funiculares
aéreos. Además, dicho material de plancha encuentra aplicación en
construcción de edificios y obras subterráneas, obras interiores y
especialmente en la técnica de edificios así como en la fabricación
de aparatos deportivos.
A partir del material de plancha según la
invención se pueden fabricar, por ejemplo, revestimientos de
carrocerías, bandejas de la parte inferior de la carrocería,
perfiles estructurales, listones, etc., elementos de revestimiento,
pantallas, etc.
A continuación se explica en detalle la
invención a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos.
En este caso:
Las figuras 1a, b muestran un dispositivo para
la realización del procedimiento de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra una disposición ejemplar de
la estructura de fibras de acuerdo con el procedimiento de la
invención.
La figura 3 muestra una disposición ejemplar del
dispositivo de dispersión de polvo dentro del dispositivo.
La figura 4 muestra una sección transversal a
través de A-A según la figura 3 con disposición
ejemplar de la estructura de fibras.
\newpage
La figura 1 muestra un dispositivo 1a, 1b para
la fabricación continua de un material de plancha reforzado con
fibras. Una primera estructura de fibras 2 en forma de banda es
alineada desplegada en la dirección de avance hacia el dispositivo
1a. Sobre la estructura de fibras 2 se aplica por medio de un
plegador en cruz 3a otra estructura de fibras 7a inclinada/en
diagonal en cruz desde un canto de colocación a otro canto de
colocación. Por medio del dispositivo de dispersión de polvo 5a se
aplica en línea de forma continua material de partida de la matriz
en forma de polvo de una manera uniforme sobre la superficie al
descubierto de la banda de fibras 6. Sobre la banda de fibras 6
recubierta con el material de partida de la matriz se alimenta
desplegada otra estructura de fibras 9a en forma de banda a través
de una unidad de alimentación de fibras 4a en la dirección de
avance y se coloca sobre la estructura de fibras 7a dispuesta en
cruz. La estructura de fibras 9a en forma de banda es prensada por
medio de un rodillo de compresión sobre la banda de fibras 6 de
varias capas y se conecta con la estructura de fibras 7a subyacente
recubierta de polvo. Por medio de otro plegador en cruz 3b se
aplica otra estructura de fibras 7b en forma de banda inclinada/en
diagonal en cruz desde un canto de colocación hasta otro canto de
colocación sobre la banda de fibras 6 de varias capas y por medio
del dispositivo de dispersión de polvo 5b se recubre de nuevo con
material de partida de la matriz en forma de polvo. A través de la
estructura de fibras 7b recubierta con el material de partida de la
matriz se alimenta a través de una unidad de alimentación de fibras
4b en la dirección de avance desplegada otra estructura de fibras
9b en forma de banda y se coloca sobre la estructura de fibras 7b
dispuesta en cruz. La estructura de fibras 9b en forma de banda es
prensada de nuevo a través de un cilindro de compresión sobre la
banda de fibras 6 de varias capas y se conecta con la estructura de
fibras subyacente revestida de polvo.
A través de otro plegador en cruz 3c se aplica
de nuevo una estructura de fibras 7c en forma de banda inclinada/en
diagonal en cruz desde un canto de colocación hasta el otro canto de
colocación sobre la banda de fibras 6 de varias capas y se recubre
por medio del dispositivo de dispersión de polvo 5c de nuevo con
material de partida de la matriz en forma de polvo. Sobre la
estructura de fibras 7c recubierta con el material de partida de la
matriz se alimenta a través de una unidad de alimentación de fibras
4c en la dirección de avance desplegada una estructura de fibras 9c
en forma de banda terminal y se coloca sobre la estructura de fibras
7c dispuesta en cruz. La estructura de fibras 9c en forma de banda
es prensada también aquí a través de un cilindro de compresión
sobre la extensión de fibras 6 y se conecta con la estructura de
fibras 7c subyacente recubierta de polvo. Delante de la entrada en
la prensa continua está previsto un último distribuidor de polvo 5d,
que recubre la superficie libre de la banda de fibras 6 de varias
capas con material de partida de la matriz en forma de polvo.
La extensión de fibras 6 recubierta con material
de partida de la matriz se alimenta en línea (ver la flecha de
continuación A) a una prensa continua 1b, en la que la banda de
fibras de varias capas alimentada de forma continua es prensada en
varias zonas de centrado con placas de prensa segmentadas para
formar un material de plancha. Entre las placas de prensa están
dispuestos en cada caso cilindros de compresión 8a, b, c para la
generación de una presión lineal.
El avance de la extensión de fibras en la prensa
continua se garantiza en este caso por una unidad de transporte de
doble cinta 12. Durante la salida del material de plancha desde la
prensa continua se corta a medida este material por medio de un
dispositivo de corte o de sierra 13 en planchas individuales 10.
La figura 2 muestra una estructura posible de un
material de plancha fabricado por medio del procedimiento de
acuerdo con la invención. La flecha B muestra la dirección de avance
de la banda de fibras de varias capas en el dispositivo.
La extensión de fibras contiene una primera
estructura de fibras 21, que se ha alimentado en primer lugar
desplegada en la dirección de avance al dispositivo. La segunda
estructura de fibras 22 ha sido colocada por medio del plegador en
cruz inclinada/en diagonal en cruz, en un ángulo de 45º con respecto
a la dirección de avance, sobre la primera estructura de fibras 21
y configura en este caso una capa superior de fibras 22b y una capa
subyacente de fibras 2a. Sobre la extensión de fibras 22 aplicada
plegada se encuentra de nuevo una estructura de fibras 23
desplegada, alimentada desplegada en la dirección de avance.
La capa siguiente es de nuevo una estructura de
fibras 24 aplicada por medio del plegador en cruz inclinada/en
diagonal en cruz en un ángulo de 45º con respecto a la dirección de
avance, con una capa superior de fibras 24b y una capa subyacente
de fibras 24a. Sobre estas capas de fibras están aplicadas de una
manera similar al patrón de capas mencionado anteriormente, unas
estructuras de fibras 25 y 26 así como una capa de fibras 27
desplegada terminal, alimentada de la misma manera en la dirección
de avance.
La figura 3 muestra un fragmento de una banda de
fibras 30 de varias capas con una estructura inferior y una
estructura superior de fibras 25, 27 desplegadas así como con una
estructura de fibras 26 aplicada por medio del plegador en cruz,
dispuesta entre estas dos estructuras de fibras. Un dispositivo de
dispersión de polvo 31 está colocado sobre la estructura de fibras
26 colocada en cruz y la recubre con material de partida de la
matriz en forma de polvo. A continuación se aplica la siguiente
estructura de fibras 27 desplegada.
La figura 4 muestra una sección transversal
A-A esquemática a través de la estructura de fibras
de acuerdo con la figura 3 con estratificación alterna de
estructuras de fibras 42, 44 aplicadas de una manera correspondiente
en dos capas en cruz así como de estructuras de fibras 41, 43, 45
colocadas intermedias desplegadas, aplicadas en la dirección de
avance.
Claims (30)
1. Procedimiento para la fabricación continua de
un material termoplástico de plancha, reforzado con estructuras de
fibras de forma plana, en cuyo procedimiento se alimenta a una
instalación de colocación de fibras una primera estructura de
fibras en forma de banda, por medio de unidades de alimentación de
fibras se disponen una o varias estructuras de fibras más en forma
de banda sobre la primera estructura de fibras, se alimenta un
material de partida de la matriz por medio de una o varias unidades
de alimentación de la matriz antepuestas o conectadas a
continuación de las unidades de alimentación de fibras sobre capas
de estructuras de fibras al descubierto, y se alimenta la banda de
fibras de varias capas, recubiertas una o varias veces con capas
intermedias de material de partida de la matriz, que salen desde la
instalación de colocación de fibras, a una prensa continua, en la
que el material de partida de la matriz es transferido bajo calor
y/o actuación de presión a un líquido de baja viscosidad y se
prensa la banda de fibras de varias capas bajo impregnación de la
estructura de fibras en un material de plástico en forma de plancha,
caracterizada porque al menos una unidad de alimentación de
fibras está configurada como plegador en cruz, por medio del cual se
aplica una estructura plana en forma de banda alimentada inclinada
o en diagonal en la dirección de avance de la banda de fibras a
través de plegamiento regular de la misma a lo largo de los bordes
laterales de la banda de fibras sobre la banda de fibras.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la estructura plana en
forma de banda se alimenta en un ángulo de 45º con respecto a la
dirección de avance de la banda de fibras y se pliega.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque alternando se
alimentan una estructura de fibras en forma de banda desplegada en
la dirección de avance de la banda de fibras y una estructura de
fibras en forma de banda siguiente cruzándose por medio de un
plegador en cruz inclinada o en diagonal con respecto a la
dirección de avance de la banda de fibras, de manera que la primera
y la última estructura de fibras alimentada se alimentan con
preferencia desplegadas en la dirección de avance de la banda de
fibras.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las unidades de
alimentación de la matriz están dispuestas en cada caso a
continuación de una unidad de alimentación de la matriz con plegador
en cruz.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material de
partida de la matriz es un material de partida reactivo que
contiene oligómeros cíclicos o macrocíclicos del poliéster mezclado
con un catalizador de polimerización, y especialmente un material de
partida reactivo que contiene oligómeros cíclicos del PBT (CPBT)
mezclado con un catalizador de polimerización.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las unidades de
alimentación de la matriz son dispositivos de dispersión del polvo,
por medio de los cuales se dispersa el material de partida de la
matriz presente en forma de polvo en cada caso sobre una capa de una
estructura de fibras al descubierto,
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque por medio de
unidades de alimentación de la matriz se aplica un material de
partida de la matriz en forma de lámina en cada caso sobre una capa
al descubierto de una estructura de fibras.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el material de
partida reactivo es polimerizado en la prensa continua para formar
una matriz de material termoplástico, especialmente una matriz de
plástico PBT.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la instalación
de colocación de las fibras contiene una o v arias estaciones de
prensa, especialmente cilindros de compresión, por medio de los
cuales se pre-prensa en línea la banda de fibras de
varias capas.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la estación de
prensa comprende un rodillo de presión de apriete y un rodillo de
contra presión, que están dispuestos por parejas, y entre los
cuales se conduce la extensión de fibras en forma de banda bajo la
aplicación de un proceso de prensado.
11. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque la estación de prensa
forma parte de una unidad de alimentación de fibras, de manera que
sobre el rodillo de presión de apriete se alimenta al mismo tiempo
una estructura de fibras en forma de banda, se desvía y se aplica
sobre la banda de fibras.
12. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las otras
estructuras de fibras, alimentadas en la dirección de avance de la
extensión de fibras a través de la unidad de alimentación de
fibras, se aplican a través de una estación de prensa, especialmente
a través de un rodillo de presión de apriete sobre la banda de
fibras de varias capas.
13. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la banda de
fibras de varias capas se recubre después de la alimentación de
todas las estructuras de fibras y de todo el material de partida de
la matriz y antes de la entrada en la prensa continua por no o por
ambos lados con una capa de cubierta en forma de una lámina de
plástico o con una película de plástico extruida, de manera que la
capa de cubierta se conecta en la prensa continua con la matriz de
plástico de la banda de fibras de varias capas.
14. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la capa de
cubierta es de un material termoplástico, con 'preferencia de un
poliéster, como PBT, especialmente de un PBT o de una aleación de
plástico de PBT.
15. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la banda de
fibras de varias capas, presente en forma de un material compuesto,
se moldea íntimamente en la prensa continua bajo la alimentación de
calor y/o presión bajo polimerización de la matriz de plástico para
formar un material termoplástico y se une libre de poros para
obtener un material de plástico en forma de plancha.
16. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la banda de
fibras de varias capas se conduce a través de una prensa continua
con varias zonas de prensa y zonas de atemperación ajustables por
separado, y las presiones de prensado son generadas por medio de
planchas inferiores de prensa flotantes, activadas hidráulicamente,
que trabajan contra una construcción superior rígida de prensa.
17. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la presión en
la prensa continua se forma a través de planchas de prensa
segmentadas con distancias de intersticios regulables entre sí.
18. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque después de un
número determinado de plantas de prensa segmentadas, se genera en
cada caso por medio de un cilindro de compresión una presión lineal
para la expulsión de rechupes y burbujas fuera de la matriz de
plástico.
19. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque la banda de
fibras de varias capas es conducida a través de uno o varios
cilindros de compresión dispuestos en la prensa continua, con lo
que la banda de fibras de varias capas experimenta una impregnación
completa, libre de burbujas de la estructura de fibras con la
matriz de plástico de colada líquida.
20. Dispositivo para la realización del
procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el
dispositivo contiene una prensa continua conectada a continuación
en línea, y la instalación de colocación de las fibras contiene
varias unidades de alimentación de fibras para la alimentación en
línea de estructuras de fibras en forma de banda así como una o
varias unidades de alimentación de la matriz intercaladas o
conectadas a continuación de las unidades de alimentación de
fibras, para la alimentación de un material de partida de la matriz
sobre capas al descubierto de la estructura de fibras,
caracterizado porque al menos una unidad de alimentación de
fibras está configurada como plegador en cruz, por medio del cual se
puede plegar una estructura plana en forma de banda, alimentada
inclinada o en diagonal con respecto a la dirección de avance de la
banda de fibras de varias capas y bajo la configuración de cantos
de colocación.
21. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
20, caracterizado porque alternando están dispuestas una
unidad de alimentación de fibras para la alimentación desplegada de
una estructura de fibras en forma de banda en la dirección de
avance de la banda de fibras y una unidad de alimentación de fibras
siguiente con plegador en cruz para la alimentación de una
estructura de fibras en forma de banda inclinada o en diagonal con
respecto a la dirección de avance de la banda de fibras, de manera
que la primera y la última unidad de alimentación de fibras para la
alimentación desplegada de una estructura de fibras en forma de
banda en la dirección de avance de la banda de fibras.
22. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
20 ó 21, caracterizado porque a continuación de una unidad
de alimentación de fibras con plegador en cruz está dispuesta en
cada caso una unidad de alimentación de la matriz.
23. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
22, caracterizado porque la unidad de alimentación de la
matriz es un dispositivo de dispersión de polvo, por medio del cual
se dispersa un material de partida de la matriz presente en forma
de polvo sobre capas al descubierto de la estructura de fibras.
24. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
22, caracterizado porque la unidad de alimentación de la
matriz es una unidad de alimentación de láminas, por medio de la
cual se aplica un material de partida de la matriz en forma de
lámina sobre capas al descubierto de la estructura de fibras.
25. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 20 a 24, caracterizado porque la instalación
de colocación de las fibras contiene una o varias estaciones de
prensa, especialmente cilindros de compresión, por medio de los
cuales se pre-prensa en línea la banda de fibras de
varias capas.
26. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 20 a 25, caracterizado porque la estación de
prensa comprende un rodillo de presión de apriete y un rodillo de
contra presión, que están dispuestos por parejas, y entre los
cuales se conduce la banda de fibras de varias capas bajo la
aplicación de una presión de prensado.
27. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 20 a 26, caracterizado porque la estación de
prensa forma parte de una unidad de alimentación de fibras, y el
rodillo de presión de apriete sirve al mismo tiempo para la
alimentación desplegada y la desviación de una estructura de fibras
en forma de bandas en la dirección de avance.
28. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 20 a 27, caracterizado porque la prensa
continua contiene varias zonas de prensa y zonas de atemperación
ajustables por separado, y las zonas de prensa contienen placas
inferiores de prensa flotante, activadas hidráulicamente, para la
aplicación de la presión de prensado, que trabajan contra la
construcción superior rígida de la prensa.
29. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 20 a 28, caracterizado porque las zonas de
prensa presentan placas de prensa segmentadas con distancias de
intersticios regulables entre sí.
30. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 20 a 29, caracterizado porque después de un
número determinado de placas de prensa segmentadas, en cada caso
está dispuesta una estación de prensa, especialmente un cilindro de
compresión, para la generación de una presión lineal.
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