ES2337229T3 - Metodo para fabricar un objeto manufacturado al menos parcialmente con material reciclado y objeto manufacturado por dicho procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para producir un objeto manufacturado de material al menos parcialmente reciclado, que comprende las siguientes etapas: - preparar una capa continua primaria (2a); - preparar un material de relleno (3); - asociar a dicha capa continua primaria (2a) una cantidad predeterminada de material de relleno (3); y - vincular mecánicamente el material de relleno (3) a la capa continua primaria (2a) para definir el objeto manufacturado (1), caracterizado por el hecho de que comprende además la etapa de suministro del material de relleno (3), obtenido de operaciones previas de triturado llevadas a cabo con artículos manufacturados de material compuesto para ser reciclado, dicho material de relleno (3) estando hecho con material reciclado y comprendiendo resina y polvo de fibra, aglomerados de fibras partidas y resina, trozos de fibras aisladas y gránulos de resina heterogéneos.
Description
Método para fabricar un objeto manufacturado al
menos parcialmente con material reciclado y objeto manufacturado
por dicho procedimiento.
La presente invención tiene por objeto un
procedimiento para la producción de un objeto manufacturado de
material al menos parcialmente reciclado, así como también el
objeto manufacturado obtenido con el procedimiento mismo.
Es conocido de US 3614936 un método de
producción para obtener un material compuesto no tejido basado en
múltiples fibras de vidrio de corta longitud sujetas a un soporte
laminar mediante medios no adhesivos; en esta conocida referencia,
se utiliza la fibra de vidrio "fresca" y se extiende un
"fieltro" perfectamente homogéneo sobre un soporte
laminar.
Es conocida también de EP 333602 una estructura
textil para fabricar artículos laminados, del tipo consistente en
al menos una capa de fibras (1) dispuestas aleatoriamente con
respecto a otra capa y que está asociada a una estructura textil
ordenada (2). La capa de fibras y la estructura textil están unidas
entre sí mediante costura y tejido de aguja.
Es conocido también que debido a la necesidad de
reducir el impacto medioambiental y de reutilizar convenientemente
los materiales resultantes de las operaciones de recuperación de
objetos de desecho se ha dado un gran impulso al desenrollado de la
llamada "industria del reciclaje".
En este campo, una parte relevante del trabajo
está representada por el tratamiento de los materiales plásticos,
vista su especial composición química y los consiguientes efectos
nocivos que dichos materiales pueden causar si se dispersan en el
medioambiente circundante. En particular, entre todas las clases de
materiales obtenidos por procesos de síntesis química, los llamados
materiales compuestos revisten una especial importancia desde el
punto de vista ambiental y económico.
Como es sabido la producción de objetos
manufacturados de materiales compuestos se basa en la presencia en
el objeto manufacturado mismo de una matriz normalmente de material
plástico en la que se introduce una estructura mecánicamente
resistente, formada por fibras de material que tiene buenas
características mecánicas; dichas fibras presentan longitud,
orientación y disposición relativas variables dependiendo de la
aplicación deseada; como se ha señalado, las fibras son
introducidas en una parte de material aglutinante, principalmente de
naturaleza polimérica, dotado de escasas propiedades mecánicas.
Obviamente las diferentes especificaciones de proyecto de los
objetos manufacturados y la necesidad de contener los costes de
producción llevan a una gran variedad de elección, tanto en lo que
respecta a la elección de las fibras resistentes, al tipo de la
estructura que tales fibras van a definir, como finalmente a la
adopción del material aglutinante oportuno. En especial, los
materiales aglutinantes poliméricos más utilizados en la industria
se pueden agrupar en dos familias: las resinas termoplásticas y las
resinas termoendurecibles. Como es conocido, las resinas
termoplásticas tienen una estructura química tal que permiten su
fusión durante un número indefinido de veces, mientras que las
resinas termoendurecibles, una vez polimerizadas, si se exponen de
nuevo a altas temperaturas pierden sus características de forma
irreversible.
Más allá de las características químico/físicas
de las dos familias de materiales plásticos descritos brevemente,
debe ser considerado el hecho de que durante el reciclaje de los
objetos manufacturados realizados con materiales compuestos, los
materiales aglutinantes de tipo termoplástico presentan menores
problemas de recuperación con respecto a los de tipo
termoendurecible; por el contrario en el caso de los materiales
compuestos con aglutinantes termoendurecibles no es posible
recuperar fácilmente la resina.
Para remediar tales inconvenientes, el reciclaje
de objetos manufacturados de material compuesto de tipo
termoendurecible es posible realizarlo normalmente mediante la
destrucción o trituración mecánica del objeto manufacturado mismo,
para obtener un material heterogéneo constituido por fibras
partidas, partes de fibras anidadas y gránulos de resina.
Dependiendo de las necesidades de ingeniería se pueden obtener
materiales termoendurecibles triturados con diferentes
granulometrías.
Si se quiere proceder al reciclaje del material
así obtenido, éste último puede ser utilizado en las diversas
etapas de producción de otros objetos manufacturados compuestos
cuando no se requieran características mecánicas especiales y
definidas. En mayor detalle, en caso de que sea necesario fabricar
objetos manufacturados de material compuesto, se ha adoptado en el
pasado la solución de mezclar dicho material reciclado con la resina
aglutinante fresca, para contribuir de este modo a la creación de
volumen economizando en el empleo de fibras resistentes íntegras
y/o de resina aglutinante fresca, con una consiguiente disminución
de los costes.
En la práctica el material para destinar al
reciclaje procedente de trituración es distribuido homogéneamente
en la resina fresca contribuyendo, aunque en un bajo porcentaje, a
definir la estructura del material compuesto.
Aun siendo ampliamente utilizados, los
procedimientos de producción de acuerdo con la técnica conocida
descrita brevemente más arriba presentan algunos
inconvenientes.
De hecho la especial naturaleza de la resina
termoendurecible y la heterogeneidad intrínseca del material
triturado no permiten definir y gestionar con precisión las
modalidades con las que dicho material se reparte en las diferentes
zonas del objeto manufacturado, sobre todo en relación al proceso de
elaboración con el que dicho objeto manufacturado es creado; en
particular, en los sistemas de producción actualmente existentes se
tiende a distribuir el material para destinar al reciclaje de forma
sustancialmente homogénea sobre todo el objeto manufacturado, para
que dicho material reciclable influya de modo análogo en todas las
zonas del objeto manufacturado. La disposición de las fibras y todo
el material procedente de trituración es normalmente desordenada y
casual, tanto que no es posible determinar si el material reciclable
añadido aporta beneficios significativos en términos de aumento de
las capacidades estructurales del objeto manufacturado.
Estos problemas resultan especialmente
acentuados en la fabricación de objetos manufacturados de fibra de
vidrio, para los que se adoptan generalmente aglutinantes
termoendurecibles, y para los que se hace necesaria, durante el
ciclo de producción, una etapa en la que las fibras de vidrio son
tratadas químicamente para garantizar la adherencia entre las
propias fibras y el aglutinante.
Es evidente que las fibras reciclables no
presentan características análogas que puedan garantizar la
adherencia entre éstas y el aglutinante; además durante su añadido
al nuevo objeto manufacturado no pueden ser tratadas de nuevo; esto
lleva a otro factor de indefinición de las propiedades del objeto
manufacturado constituido con material reciclable, ya que resulta
desconocida la estabilidad de la unión entre el aglutinante y las
fibras procedentes de trituración.
En esta situación el cometido técnico que se
encuentra en la base de la presente invención es el de crear un
objeto manufacturado de material al menos parcialmente reciclado (y
un procedimiento de producción para realizarlo) capaz de remediar
sustancialmente los límites citados.
En particular, el cometido técnico que se
encuentra en la base de la presente invención es crear un
procedimiento para la producción de un objeto manufacturado de
material al menos parcialmente reciclado que pueda garantizar una
efectiva estabilidad de la unión entre resina aglutinante, fibras
resistentes y material reciclado mismo, combinando de tal modo el
uso ventajoso de materiales de bajo coste con la determinación
sustancial de las propiedades mecánicas del nuevo objeto
manufacturado.
Otro importante objetivo de la presente
invención consiste en individuar un procedimiento que garantice una
distribución del material reciclado en zonas predeterminadas y según
disposiciones sustancialmente establecidas dentro del nuevo objeto
manufacturado.
Además, el objetivo del procedimiento según la
presente invención es crear una metodología que garantice el uso
del material reciclado para poder aprovechar en alguna medida las
propiedades mecánicas de los trozos de fibras recicladas.
En el ámbito de dicho cometido técnico es además
un objetivo importante de la invención crear un procedimiento para
la producción de un objeto manufacturado de material al menos
parcialmente reciclado que sea sumamente adaptable a cualquier tipo
de volumen a llenar, para tener la máxima flexibilidad
operativa.
Además, un objetivo de la presente invención
está constituido por el hecho de crear un procedimiento de
producción que permita el uso extensivo de material procedente de
operaciones de reciclaje, con los consiguientes beneficios en la
reducción del impacto medioambiental y con la reutilización
conveniente de material escasamente biodegra-
dable.
dable.
Otro objetivo de la presente invención es crear
un procedimiento de fácil implementación, además de un objeto
manufacturado que pueda ser manejado y/o utilizado sin requerir mano
de obra especialmente experta, en mejora de la facilidad de empleo
y de la reducción de los costes.
Otro objetivo de la invención es crear un
procedimiento y un objeto manufacturado que tengan bajos costes de
realización y puesta en obra.
El cometido técnico mencionado y los objetivos
especificados anteriormente son alcanzados sustancialmente por un
procedimiento para producir un objeto manufacturado de material al
menos parcialmente reciclado que tenga las características
descritas en una o más de las reivindicaciones adjuntas.
A continuación se indica a título de ejemplo
indicativo y no limitativo, la descripción de una forma de
realización preferida, pero no exclusiva, de un procedimiento para
producir un objeto manufacturado de material al menos parcialmente
reciclado según la invención, que se muestra en los dibujos
adjuntos, en los que:
- la figura 1 muestra una vista esquemática de
una instalación que opera según el procedimiento de la presente
invención;
- la figura 2 es una vista en perspectiva de un
objeto manufacturado obtenido con el procedimiento según la
presente invención;
- la figura 3 es una vista en sección del objeto
manufacturado según la línea III - III de la figura 2;
- la figura 4 es una vista en perspectiva de una
forma de realización alternativa del objeto manufacturado obtenible
con el procedimiento según la presente invención;
- la figura 5 es una vista en sección del objeto
manufacturado según la línea V - V de la figura 4;
- la figura 6 es una vista de perspectiva de
otra forma de realización alternativa del objeto manufacturado
obtenible con el procedimiento según la presente invención;
- la figura 7 es una vista en perspectiva de
otra forma de realización alternativa del objeto manufacturado
obtenible con el procedimiento según la presente invención;
- la figura 8 es una vista en perspectiva de
otra forma de realización alternativa del objeto manufacturado
obtenible con el procedimiento según la presente invención;
- la figura 9 es una vista en perspectiva de
otra forma de realización alternativa del objeto manufacturado
obtenible con el procedimiento según la presente invención; y
- la figura 10 es una vista en perspectiva de
otra forma de realización alternativa del objeto manufacturado
obtenible con el procedimiento según la presente invención.
Con referencia a las figuras citadas, el objeto
manufacturado obtenido con el procedimiento según la invención es
indicado en general con el número 1.
De acuerdo con el procedimiento de la invención
se prevé en primer lugar la preparación de una capa continua
primaria 2a y la preparación de un material de relleno 3 a asociar
con la capa continua primaria 2a.
Desde el punto de vista estructural la capa
continua primaria 2a puede presentarse en una amplia gama de formas
de realización, según las funciones que se le quieren asegurar: por
ejemplo, la capa continua primaria 2a puede ser realizada con
fibras de refuerzo (fibras de vidrio y/o fibras aramídicas y/o
fibras de carbono y/u otras fibras), o bien puede comprender una
pluralidad de hilos orientados paralelamente, un fieltro de tejido
no tejido (por ejemplo de poliéster o de celulosa), o bien un tejido
propiamente dicho; la capa continua también puede comprender una
combinación cualquiera de tejido y/o fieltro y/o hilos
paralelos.
Ventajosamente, la capa continua primaria 2a
puede estar constituida por un elemento laminar de material
polimérico, el cual puede ser a su vez termoplástico o
termoendurecible; en otras palabras, la capa continua primaria 2a
puede ser una película sumamente fina de material plástico; en este
caso, la capa continua primaria 2a actúa sólo como un receptáculo
para el material de relleno 3, pero no presenta características
mecánicas apreciables (excepto la mínima coherencia estructural
requerida para ser movido durante el procedimiento de producción).
El material de relleno 3 es obtenido en cambio de operaciones
previas de triturado de objetos manufacturados de material
compuesto para reciclar, preferiblemente de tipo termoendurecible,
las cuales prevén a su vez al menos una etapa de trituración. Al
final de dichas operaciones el material de relleno obtenido se
presenta bajo la forma de diferentes corpúsculos o partículas:
polvo de resina y/o fibra, aglomerados
\hbox{de fibras partidas
y resina, trozos de fibras aisladas y gránulos heterogéneos de
resina.}
Después de haber preparado adecuadamente la capa
continua primaria 2a y el material de relleno 3, es necesario
asociar el material de relleno 3 con la capa continua primaria 2a
misma; esta operación puede ser llevada a cabo de varias maneras,
por ejemplo por caída del material de relleno 3 desde una tolva
sobre la capa continua primaria 2a puesta en movimiento por una
cinta transportadora (o por otros dispositivos convencionales como
rodillos y similares) a lo largo de una primera dirección operativa
4. En otras palabras, la etapa para preparar la capa continua
primaria 2a se realiza mediante el avance de la capa continua
primaria 2a misma a lo largo de dicha primera dirección operativa
4; durante el avance, se procede con todas las operaciones de
trabajo hasta obtener el objeto manufacturado 1.
Es evidente que, sea cual sea el modo como sea
realizada, la capa continua primaria 2a debe ofrecer una superficie
de interfaz con el material de relleno 3 tal que este último no
pueda atravesarla. Con este objetivo la capa continua primaria 2a
define generalmente una estructura continua o reticular de densidad
tal que impida ser atravesada por parte del material de relleno
2.
Otra etapa del procedimiento (que puede ser
sucesiva o simultánea a la etapa de deposición del material de
relleno 3) prevé vincular mecánicamente el material de relleno 3 a
la capa continua primaria 2a. Esta etapa puede ser llevada a cabo,
normalmente, mediante costuras 5 que van a engranar de forma estable
los diversos tipos de corpúsculo que caracterizan al material de
relleno 3 en la capa continua primaria 2a. Obviamente, el
procedimiento de producción según la presente invención puede prever
el empleo de sistemas diferentes de vínculo mecánico, como por
ejemplo fieltro de aguja, cordados o encolados.
Vinculando mecánicamente el material de relleno
3 a la capa continua primaria 2a, se define esencialmente el objeto
manufacturado 1 indicado en conjunto en los dibujos.
Ventajosamente, el procedimiento según la
presente invención prevé que la etapa que asocia el material de
relleno 3 con la capa continua primaria 2a se caracterice por una
subetapa de posicionamiento del material de relleno 3 según una
disposición geométrica predeterminada sobre la capa continua
primaria 2a; obviamente, la elección de la disposición geométrica
concreta según la cual el material de relleno 3 será depositado
sobre la capa continua primaria 2a es elegida en su momento, según
las características de deformabilidad y/o de hinchamiento del
objeto manufacturado 1 deseado.
Deteniéndose en los detalles, el posicionamiento
del material de relleno 3 se puede realizar por ejemplo mediante
deposición del material de relleno 3 mismo sobre una parte o incluso
sobre toda la superficie de la capa continua primaria 2a.
De forma alternativa, el material de relleno 3
puede ser depositado según un número predeterminado de líneas de
llenado longitudinales 6a (que pueden ser continuas o interrumpidas,
como se puede observar en la figura 4) sustancialmente paralelas a
la primera dirección operativa 4; preferiblemente, dichas líneas de
llenado longitudinales 6a están equiespaciadas entre sí, por
motivos de facilidad de realización y para asegurar una cierta
regularidad estructural al objeto manufacturado 1.
De acuerdo con la presente invención, la
deposición del material de relleno 3 se puede realizar también según
un número predeterminado de líneas de llenado transversales 6b
(también éstas continuas o interrumpidas), orientadas
sustancialmente de forma transversal (y preferiblemente de forma
perpendicular) a la primera dirección operativa 4; también en este
caso, por los mismos motivos descritos anteriormente, dichas líneas
de llenado transversales 6b pueden estar equiespaciadas entre
sí.
Además es posible echar el material de relleno 3
sobre la capa continua primaria 2a según una disposición
predeterminada de áreas de llenado discretas 6c, conformadas por
ejemplo como conos o partes esféricas, o generalmente según una
forma poliédrica cualquiera y dispuestas relativamente entre sí
según un esquema arbitrario.
Una ulterior forma de realización alternativa
del posicionamiento del material de relleno se puede realizar
según una disposición predeterminada de trazados de llenado 6d;
dichos trazados de llenado 6d pueden seguir una trayectoria
cualquiera, y generalmente comprenden una pluralidad de partes
curvadas (pero pueden estar también constituidos por líneas
partidas).
Ventajosamente, el procedimiento de producción
según la presente invención es concebido de modo que la subetapa de
posicionamiento del material de relleno 3 se pueda realizar mediante
una combinación predeterminada de líneas de llenado longitudinales
6a y/o de líneas de llenado transversales 6b y/o de áreas de llenado
discretas 6c y/o de trazados de llenado 6d, para garantizar la
máxima adaptabilidad del objeto manufacturado 1 a las más diversas
condiciones de uso.
Ventajosamente, el procedimiento según la
presente invención prevé también una etapa de regulación de una
altura de deposición del material de relleno 3 asociado a la capa
continua primaria 2a; esta operación se puede realizar mediante el
control de la velocidad de alimentación, a lo largo de la primera
dirección operativa 4, de la capa continua primaria 2a (de modo
que, el material de relleno que cae en ella tenga más o menos
tiempo para acumularse); alternativamente, la regulación de la
altura de deposición se realiza mediante el control de la velocidad
y/o del caudal de caída del material de relleno 3 sobre la capa
continua primaria 2a o incluso mediante interacción de un
dispositivo regulador de altura 7, (conformado por ejemplo como una
mampara horizontal situado a un altura dada con respecto a la capa
continua primaria 2a, que corre por debajo). En este último caso,
el dispositivo regulador de altura 7 está operativamente activo
sobre el material de relleno depositado sobre la capa continua
primaria 2a para determinar un espesor máximo de la misma, y en
particular eliminando el exceso de material de relleno 3 que se
acumula sobre la capa continua primaria, durante el transporte
(siendo por tanto alejado de ésta).
Convenientemente, dicha etapa de regulación de
la altura de deposición del material de relleno 3 se realiza al
mismo tiempo que la etapa de asociación del material de relleno 3 a
la capa continua primaria 2a, para agilizar el proceso de
producción.
Convenientemente, el objeto manufacturado 1
puede ser realizado en diversas tipologías estructurales: por
ejemplo una forma de realización especialmente ventajosa prevé la
presencia de una capa continua secundaria 2b, convenientemente
preparada (por ejemplo, en proximidad de la capa continua primaria
2a y a lo largo de la primera dirección operativa 4).
La capa continua secundaria 2b es acercada a la
capa continua primaria 2a de modo que el material de relleno 3 sea
incluido (al menos parcialmente) entre las dos capas continuas 2a y
2b, para crear una estructura en "sándwich" en la que el
material de relleno 3 es confinado en el intersticio definido por
las dos capas continuas 2a y 2b que están mutuamente
enfrentadas.
De forma análoga a lo ya dicho para la capa
continua primaria 2a, la capa continua secundaria 2b puede ser
realizada mediante un elemento laminar de material polimérico,
preferiblemente termoplástico, o un tejido, un tejido no tejido,
una estructura de papel o una pluralidad de hilos dispuestos
paralelamente uno al lado del otro. En especial, la capa continua
secundaria 2b puede ser realizada con una pluralidad de fibras de
refuerzo, normalmente fibras de vidrio y/o aramídicas y/o fibras de
carbono o similares, organizadas según un tejido, un tejido no
tejido, una estructura de papel o una pluralidad de hilos dispuestos
paralelamente uno al lado del otro.
Convenientemente, la etapa de preparación de la
capa continua secundaria 2b sigue a la etapa de asociar a la capa
continua primaria 2a el material de relleno 3, por motivos obvios
para permitir la correcta deposición de este último; a este
propósito ha de observarse también que, por el mismo motivo que se
acaba de indicar, también la etapa de preparación de la capa
continua secundaria 2b (que naturalmente sigue a la etapa de
preparación de la capa continua primaria 2a) es realizada después
de la etapa de regulación de la altura de deposición del material
de relleno
3.
3.
Por otro lado ha de notarse sin embargo que la
preparación de la capa continua secundaria 2b se lleva a cabo de
forma completamente análoga a lo ya descrito para la capa continua
primaria 2a; en especial, la preparación de la capa continua
primaria 2a y/o la de la capa continua secundaria 2b se realiza
mediante desenrollado a lo largo de la primera dirección operativa
4 de un rollo fuente 8 (obviamente se trata de desenrollar un rollo
separado para cada capa continua). Dichos rollos fuentes 8
comprenden esencialmente un elemento laminar enrollado, que
naturalmente puede estar constituido por una combinación cualquiera
de características ya descritas al respeto de la constitución de
las capas continuas 2a y 2b.
Al llegar a este punto el procedimiento según la
presente invención prevé la etapa de vincular mecánicamente la capa
continua primaria 2a y la capa continua secundaria 2b con el
material de relleno 3 (que está situado entre las dos capas
continuas).
A este propósito, las capas continuas 2a y 2b
pueden a su vez estar engranadas recíprocamente, por ejemplo con
una o más series de costuras 5 o con medios análogos, entre los que
se pueden enumerar los fieltros de aguja, presión localizada sobre
las capas opuestas, cordados o encolados.
Ventajosamente, en el caso de que las capas
continuas 2a y 2b están realizadas con láminas de material
polimérico termoplástico, es posible vincularlas entre sí (y
realizar al mismo tiempo el confinamiento del material de relleno
3), mediante termosoldaduras; éstas pueden ser efectuadas por
prensado de partes opuestas del objeto manufacturado entre dos
elementos calentadores, de modo que se fundan entre sí las dos
películas de plástico y que se realice consecuentemente un volumen
cerrado dentro del cual el material 3 es retenido. Naturalmente,
los elementos calentadores pueden ser configurados de la manera más
conveniente; por ejemplo, es posible que sean configurados de modo
que su acercamiento al objeto manufacturado 1 contribuya a definir
las líneas de llenado longitudinales 6a y/o las líneas de llenado
transversales 6b y/o las áreas de llenado discretas 6c y/o los
trazados de llenado 6d, (véase figuras 9 y 10); a este propósito
debe ser subrayado también el hecho de que es posible también
adaptar los otros medios de vínculo mecánico de modo que contribuyan
a la definición de la disposición geométrica efectiva del material
de relleno 3, es decir haciendo que se adense el posicionamiento de
dichos medios en torno a los bordes de las figuras geométricas
dentro de las cuales debe confinarse el material de relleno 3.
De acuerdo con la presente invención, las
costuras pasantes 5 pueden ser oportunamente realizadas a lo largo
del perímetro de la capa continua primaria 2a y de la capa continua
secundaria 2b o en toda la superficie de las capas continuas
mismas, según los resultados deseados.
Debido a dichas costuras pasantes se garantiza
al mismo tiempo la estabilidad posicional del material de relleno 3
dentro de las capas continuas 2a y 2b, la unión de las dos capas
continuas y la cooperación estructural de las costuras 5. En
particular, las costuras 5 son puestas atravesando el material de
relleno 3 para vincular las capas 2a y 2b, pero también para servir
de elementos de bloqueo al desplazamiento de los diversos
corpúsculos que constituyen el material de relleno 3.
Otra forma de realización alternativa y
ventajosa del procedimiento según la presente invención prevé que
además haya una etapa operativa consistente en asociar al menos una
capa continua de endurecimiento 2c, la cual podrá tener todas las
posibles variantes constitutivas ya descritas respecto a la
naturaleza de las capas continuas primaria y secundaria 2a, 2b;
particularmente, la capa de endurecimiento 2c puede ser realizada
con fibras de refuerzo, que tengan una naturaleza y una disposición
recíproca correspondiente sustancialmente a todas las posibles
variantes ya descritas por las capas continuas 2a y 2b. El añadido
de dicha capa de endurecimiento 2c puede hacerse vinculando ésta
última a una de las dos capas continuas 2a o 2b, o incluso a ambas,
en función de las capacidades mecánicas que se quieren conferir al
objeto manufacturado 1; obviamente, en caso de que las necesidades
lo requieran, la capa de endurecimiento puede ser asociada solo a la
capa continua primaria 2a.
En conclusión, el procedimiento que se acaba de
describir permite obtener un objeto manufacturado constituido por
una capa continua primaria 2a (conformada sustancialmente según un
elemento laminar y que presenta una estructura reticular con una
densidad superior a las dimensiones medias de los corpúsculos que
definen el material de relleno 3) y una cantidad predeterminada de
material de relleno 3 asociada a la capa continua primaria 2a a
través de una pluralidad elementos de vínculo mecánicos
(normalmente, las costuras 5).
De acuerdo con la presente invención, el
material de relleno 3 está asociado a la capa continua primaria 2a
según una disposición geométrica predeterminada sobre la capa
continua primaria 2a misma, y en especial según una combinación
cualquiera de líneas de llenado 6a, 6b, áreas de llenado discretas
6c y/o trazados de llenado 6d.
En consecuencia, el objeto manufacturado 1 puede
presentar una capa continua secundaria 2b dispuesta cercanamente a
la capa continua primaria 2a de modo que el material de relleno 3
esté comprendido entre las dos capas 2a y 2b. Además, es posible
que el objeto manufacturado comprenda una o más capas de
endurecimiento 2c, asociadas a una o a ambas capas continuas
primaria y secundaria 2a, 2b.
De acuerdo con la presente invención, las capas
2a, 2b y 2c son sustancialmente elementos laminares, realizados con
material polimérico y/o con fibras de refuerzo, de naturaleza y
disposición relativa correspondiente a lo descrito
precedentemente.
El objeto manufacturado de fibra de refuerzo de
estructura laminar obtenido con el procedimiento según la presente
invención se presta ventajosamente a ser utilizado en diversas
aplicaciones, por ejemplo en la construcción de perfiles obtenidos
preferiblemente mediante pultrusión. En este proceso de producción
se suceden en concreto las siguientes etapas: se realiza el objeto
manufacturado 1 con el procedimiento según la invención
anteriormente descrito, se impregna el objeto manufacturado laminar
así obtenido con una sustancia aglutinante, se forma la sección del
perfil mediante el paso forzado a través de una cavidad de forma
predefinida (una extrusora a través de la cual se produce la
polimerización parcial o total de la resina) y finalmente se
realizan eventuales cortes transversales en el perfil de salida de
la extrusora de moldeo, para obtener objetos acabados con la
longitud deseada. El objeto que se obtiene mediante este proceso de
producción es sustancialmente un perfil de material compuesto, en
el que la parte adecuada para resistir a los esfuerzos mecánicos
comprende el objeto manufacturado laminar realizado con el
procedimiento según la presente invención. El núcleo del objeto
manufacturado laminar en el que es posicionado establemente el
material de relleno debe disponerse durante la etapa de moldeo del
perfil en partes de su sección no sometidas a estados de tensión
significativos durante el uso; contrariamente, las capas continuas
2a y 2b exteriores al material de relleno 2 podrán ser dispuestas
ventajosamente donde se esperen esfuerzos relevantes, en particular
de tracción. Gracias a la posibilidad de gestionar con precisión el
posicionamiento del material de relleno 2, se consigue un ahorro
tanto en términos de fibras como de resina aglutinante añadida, sin
producirse por ello una disminución de las propiedades mecánicas
ofrecidas por el perfil.
El objeto manufacturado de fibra de refuerzo, en
particular en la forma de realización que prevé la presencia de más
de una capa continua de fibra de refuerzo, encuentra ventajosamente
su aplicación en la construcción de pilotes de apoyo de estructura
tubular. Dichos pilotes se realizan mediante un proceso de
producción que comprende las siguientes etapas esenciales:
preparación de una pluralidad de objetos manufacturados de fibra de
refuerzo realizados con el procedimiento según la invención y que
tienen longitud diferente; envolvimiento de los soportes laminares
sobre un mandril; inserción del mandril que sostiene los objetos
manufacturados en una cámara giratoria y finalmente impregnación de
los soportes laminares con una sustancia aglutinante mediante
centrifugado. Utilizando dicho proceso de producción se realizan
pilotes de sección variable, en especial pilotes ahusados. A lo
largo del eje longitudinal del pilote los objetos manufacturados se
disponen de modo que una de las dos capas continuas de fibra de
refuerzo de cada objeto manufacturado quede orientada hacia el
interior (es decir bien hacia la cavidad cilíndrica del pilote
tubular) y la otra hacia el exterior. Las dos capas continuas
delimitan en su propio interior el material de relleno. De este modo
las capas continuas soportan los esfuerzos mecánicos, mientras que
el material de relleno estabiliza el laminado mejorando el
comportamiento del mismo con respecto a las cargas de flexión y
compresión.
Más en general, gracias a la estructura del
objeto manufacturado objeto de la invención, es posible realizar
objetos o semiacabados en los que el material de relleno es
confinado en zonas del objeto donde se producen escasos esfuerzos
mecánicos, en especial de tracción. Al mismo tiempo, el material de
relleno confiere a la sección propiedades importantes como un
elevado momento de inercia; en el caso de los pilotes descritos
anteriormente el material de relleno 2 debe ser posicionado
sustancialmente en correspondencia con una corona circular dispuesta
en una zona intermedia de la sección del pilote, entre la pared
interna y la pared externa del pilote mismo.
La invención consigue importantes ventajas.
En efecto, la intrínseca facilidad del
procedimiento permite mantener una productividad de las
instalaciones, dada la elevada velocidad operativa alcanzable en la
ejecución de las operaciones descritas.
Además, el procedimiento permite obtener un
objeto manufacturado constituido en gran parte por material
reciclado, contribuyendo a la recuperación de objetos en desuso que
resultan difícilmente eliminables y consecuentemente reduciendo el
impacto medioambiental.
Otra importante ventaja viene dada por el hecho
de que el objeto manufacturado obtenido con el procedimiento según
la presente invención puede ser dimensionado de modo sumamente
diferenciado, de modo que pueda ser conformado según diferentes
superficies y espesores, con evidentes beneficios en términos de
adaptabilidad del objeto manufacturado mismo en una amplia gama de
aplicaciones.
Ante todo, debe ser notado cómo el vincular el
material triturado utilizado para el reciclaje a la capa laminar
mecánicamente resistente garantiza efectivamente la determinación
precisa del posicionamiento del material de reciclaje; en
particular, dado que el añadido de la resina aglutinante en la etapa
de uso del objeto manufacturado se lleva a cabo después de la etapa
de vínculo mecánico del material destinado al reciclaje en la capa
de soporte, la distribución del material así reciclado es
perfectamente conocida e impide que éste pueda desplazarse por
interacción con la resina fluida o por cualquier otra acción
mecánica no deseada.
\newpage
Otra ventaja obtenida aplicando este
procedimiento en la producción de un objeto manufacturado de fibra
de vidrio consiste en el hecho de que los trozos de fibra presentes
en el material de reciclaje son vinculados mecánicamente a las
fibras de vidrio que trabajan efectivamente en el objeto
manufacturado, lo que mejora la resistencia a los esfuerzos
mecánicos.
Ventajosamente el empleo de material procedente
de trituración para el reciclaje según este procedimiento es útil
también en los casos en los que se hace necesaria la ocupación de
volumen, por ejemplo en elementos estructurales que deben estar
dotados de una óptima estabilidad frente a los esfuerzos de
compresión, ya que se logra de este modo llenar grandes espacios
sin tener que emplear fibras resistentes nuevas donde no se prevean
excesivos esfuerzos (en especial de tracción). Esto permite
introducir, por tanto, una sensible reducción de los costes ligados
a los materiales, sobre todo introduciendo de nuevo en el ciclo de
producción materiales que de otro modo no se podrían utilizar.
Finalmente la contribución que el material de
relleno 3 oportunamente posicionado ofrece al incremento del
momento de inercia de las secciones de los objetos en que es usado
(perfiles, pilotes y similares) favorece la eficiencia de las
partes que trabajan (fibras nuevas) del objeto de material compuesto
acabado.
Por último, el procedimiento según la presente
invención reduce los costos de producción y simplifica notablemente
los procesos de fabricación, puesto que los materiales empleados son
relativamente baratos y las maquinarias son de simple construcción
y operación.
Claims (31)
1. Procedimiento para producir un objeto
manufacturado de material al menos parcialmente reciclado, que
comprende las siguientes etapas:
- -
- preparar una capa continua primaria (2a);
- -
- preparar un material de relleno (3);
- -
- asociar a dicha capa continua primaria (2a) una cantidad predeterminada de material de relleno (3); y
- -
- vincular mecánicamente el material de relleno (3) a la capa continua primaria (2a) para definir el objeto manufacturado (1),
caracterizado por el hecho de que
comprende además la etapa de suministro del material de relleno (3),
obtenido de operaciones previas de triturado llevadas a cabo con
artículos manufacturados de material compuesto para ser reciclado,
dicho material de relleno (3) estando hecho con material reciclado y
comprendiendo resina y polvo de fibra, aglomerados de fibras
partidas y resina, trozos de fibras aisladas y gránulos de resina
heterogéneos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la etapa de asociación del
material de relleno (3) a la capa continua primaria (2a) comprende
al menos una subetapa para posicionar el material de relleno (3)
según una disposición geométrica predeterminada sobre la capa
continua primaria (2a).
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizado por el hecho de que la etapa de preparación
de la capa continua primaria (2a) se realiza mediante avance a lo
largo de una primera dirección operativa (4) de la capa continua
primaria (2a).
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que la subetapa para posicionar
el material de relleno (3) se realiza mediante deposición del
material de relleno (3) sobre toda la superficie de la capa
continua primaria (2a).
5. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que la subetapa para posicionar
el material de relleno (3) se realiza mediante deposición del
material de relleno (3) sobre la capa continua primaria (2a) según
un número predeterminado de líneas de llenado longitudinales (6a),
continuas o interrumpidas, sustancialmente paralelas a dicha
primera dirección operativa (4) y preferiblemente equiespaciadas
entre sí.
6. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que la subetapa para posicionar
el material de relleno (3) se realiza mediante deposición del
material de relleno (3) sobre la capa continua primaria (2a) según
un número predeterminado de líneas de llenado transversales (6b)
continuas o interrumpidas, preferiblemente perpendiculares a dicha
primera dirección operativa (4) y preferiblemente equiespaciadas
entre sí.
7. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que la subetapa para posicionar
el material de relleno (3) se realiza mediante deposición del
material de relleno (3) sobre la capa continua primaria (2a) según
una disposición predeterminada de áreas de llenado discretas
(6c).
8. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que la subetapa para posicionar
el material de relleno (3) se realiza mediante deposición del
material de relleno (3) sobre la capa continua primaria (2a) según
una disposición predeterminada de trazados de llenado (6d), dichos
trazados de llenado (6d) comprendiendo una pluralidad de partes
curvadas.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la subetapa para posicionar el material de relleno (3) se
realiza mediante una combinación predeterminada de líneas de
llenado longitudinales (6a) y/o de líneas de llenado transversales
(6b) y/o de áreas de llenado discretas (6c) y/o de trazados de
llenado (6d).
10. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que además comprende una etapa de regulación de una altura de
deposición del material de relleno (3) asociado a la capa continua
primaria (2a).
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que la etapa de regulación de
dicha altura de deposición se realiza mediante control de una
velocidad de alimentación a lo largo de la primera dirección
operativa de la capa continua primaria (2a).
12. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que la etapa de regulación de
la altura de deposición se realiza mediante control de una velocidad
y/o de un caudal de caída del material de relleno (3) sobre la capa
continua primaria (2a).
13. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que la etapa de regulación de
la altura de deposición se realiza mediante la interacción de un
dispositivo regulador de altura (7) con el material de relleno (3),
dicho dispositivo regulador de altura (7) estando operativamente
activo sobre el material de relleno (3) depositado sobre la capa
continua primaria (2a) para determinar un espesor máximo de la
misma.
14. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho de que dicha etapa de regulación
de la altura de deposición del material de relleno (3) se realiza al
mismo tiempo que la etapa de asociación del material de relleno (3)
a la capa continua primaria (2a).
15. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la capa continua primaria (2a) presenta una estructura
reticular con una densidad superior a las dimensiones medias de los
corpúsculos que definen el material de relleno (3).
16. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la etapa para vincular mecánicamente la capa continua primaria
(2a) y el material de relleno (3) se realiza mediante costuras (5)
y/o fieltros de aguja y/o cordados y/o por encolados.
17. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que comprende además una etapa de preparación de al menos una capa
continua secundaria (2b) preferiblemente próxima a la capa continua
primaria (2a) y a lo largo de la primera dirección operativa
(4).
18. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que comprende además una etapa para acercar la capa continua
secundaria (2b) a la capa continua primaria (2a), estando
comprendido el material de relleno (3) al menos parcialmente entre
dicha capa continua secundaria (2b) y la capa continua primaria
(2a).
19. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado por el hecho de que dicha etapa de preparación
de dicha capa continua secundaria (2b) sigue a la etapa de asociar a
la capa continua primaria (2a) el material de relleno (3).
20. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que comprende además una etapa para vincular mecánicamente la capa
continua primaria (2a) y la capa continua secundaria (2b) al
material de relleno (3), estando situado dicho material de relleno
(3) entre la capa continua primaria (2a) y la capa continua
secundaria (2b).
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
caracterizado por el hecho de que la etapa para vincular
mecánicamente la capa continua primaria (2a) y la capa continua
secundaria (2b) al material de relleno (3) se realiza mediante
costuras pasantes (5a) y/o por encolados, y/o por cordados, y/o por
fieltros de agujas y/o por termosoldaduras.
22. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el material de relleno (3) es obtenido de operaciones previas
de triturado de objetos manufacturados de material compuesto de
tipo termoendurecible.
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado por el hecho de que dichas operaciones de
triturado comprenden al menos una etapa de trituración de los
objetos manufacturados de material compuesto de tipo
termoendurecible.
24. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la etapa de preparación de la capa continua primaria (2a) y/o
la etapa de preparación de la capa continua secundaria (2b) se
realiza mediante desenrollado a lo largo de la primera dirección
operativa (4) de un rollo fuente (8), cada una de las capas
continuas primaria y secundaria (2a, 2b) siendo desenrolladas por un
correspondiente rollo fuente (8).
25. Procedimiento según la reivindicación 24,
caracterizado por el hecho de que la etapa de preparación de
la capa continua secundaria (2b) tiene lugar después de la etapa de
preparación de la capa continua primaria (2a) y preferiblemente
después de la etapa de regulación de la altura de deposición del
material de relleno (3).
26. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que comprende además una etapa para asociar al menos una capa
continua de endurecimiento (2c) a la capa continua primaria (2a)
y/o a la capa continua secundaria (2b).
27. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la capa continua primaria (2a) y/o la capa continua secundaria
(2b) y/o la capa de endurecimiento (2c) comprenden al menos un
elemento laminar de material polimérico, preferiblemente de tipo
termoplástico y/o una pluralidad de fibras de refuerzo,
preferiblemente fibras de vidrio y/o fibras aramídicas y/o fibras de
carbono, organizadas según un tejido o un tejido no tejido o una
estructura de papel o una pluralidad de hilos dispuestos
paralelamente uno al lado del
otro.
otro.
\newpage
28. Objeto manufacturado obtenido mediante un
procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, que comprende:
- -
- una capa continua primaria (2a), sustancialmente en forma de un elemento laminar;
caracterizado por el hecho de que
comprende además:
- -
- una cantidad predeterminada de material de relleno (3) asociada a la capa continua primaria (2a); y - una pluralidad de elementos de vínculo mecánicos (5) operativamente activos entre la capa continua primaria (2a) y el material de relleno (3) para definir el objeto manufacturado (1).
29. Objeto manufacturado según la reivindicación
28, caracterizado por el hecho de que el material de relleno
(3) está asociado a la capa continua primaria (2a) según una
disposición geométrica predeterminada sobre la capa continua
primaria (2a).
30. Objeto manufacturado según la reivindicación
29, caracterizado por el hecho de que la capa continua
primaria (2a) presenta una estructura reticular con una densidad
superior a las dimensiones medias de los corpúsculos que definen el
material de relleno (3).
31. Objeto manufacturado según una cualquiera de
la reivindicaciones de 28 a 30, caracterizado por el hecho
de que comprende además al menos una capa continua secundaria (2b)
dispuesta cercana a la capa continua primaria (2a) estando el
material de relleno (3) comprendido entre dicha capa continua
secundaria (2b) y la capa continua primaria (2a), la capa continua
primaria (2a) y/o la capa continua secundaria (2b) comprendiendo un
elemento laminar de material polimérico, preferiblemente de tipo
termoplástico, y/o una pluralidad de fibras de refuerzo,
preferiblemente fibras de vidrio y/o fibras aramídicas y/o fibras de
carbono, organizadas según un tejido o un tejido no tejido o
estructura de papel y/o una pluralidad de hilos dispuestos
paralelamente uno al lado del otro.
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|---|---|---|---|
| EP19990830779 EP1110706A1 (en) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | Method for manufacturing a fibre reinforced support, and fibre reinforced support produced thereof |
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