ES2345795T3

ES2345795T3 - Textil tratado por infusion que permite velocidades de infusion de resina elevadas.

Info

Publication number: ES2345795T3
Application number: ES07839178T
Authority: ES
Inventors: David R. Hartman
Original assignee: OCV Intellectual Capital LLC
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2010-10-01
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: EP2073976B1; BRPI0717776A2; US20080085650A1; WO2008045248A1; EP2073976A1; ATE467503T1; DE602007006527D1

Abstract

Un textil de refuerzo, que comprende: una primera capa de fibras continuas colimadas; una segunda capa seleccionada entre un grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo, y combinaciones de éstos, y un adhesivo de superficie, adhiriendo dicho adhesivo de superficie dichas primera y segunda capas entre sí, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda, teniendo dicho adhesivo de superficie un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a la temperatura de fusión y de 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación.

Description

Textil tratado por infusión que permite velocidades de infusión de resina elevadas.

Campo técnico y Aplicabilidad industrial de la invención

La presente invención se refiere, en general, a un textil de refuerzo o tratado por infusión que puede ser moldeado en grandes estructuras compuestas así como a un procedimiento de fabricación de dicho textil.

Antecedentes de la invención

Los textiles de refuerzo hechos a partir de materiales fibrosos constituidos en material tejido, tricotado y no tejido son bien conocidos en la técnica. Hilos de vidrio, carbono y aramida se constituyen típicamente en textiles, y una pluralidad de capas de textil es apilada y cortada en ensamblajes de textil secos o preformas. Las preformas son a continuación tratadas por infusión o impregnadas con un aglomerante de resina y curadas para constituir un compuesto rígido.

Típicamente, las preformas incluyen una o más capas de material de fibras orientadas que son agrupadas y conformadas antes de su inserción en un molde de inyección de resina. El molde se cierra y la resina es insertada entonces dentro del molde para infilitrarse entre las fibras para completar la pieza compuesta.

Con el fin de obtener la resistencia deseada y la integridad estructural de la pieza final, es necesario mantener la orientación direccional de las fibras mediante la integración de resina y el proceso de moldeo. Esto puede llevarse a cabo de dos maneras: en la primera, las fibras unidireccionales son cosidas entre sí o mantenidas juntas mediante fibras transversales. Desafortunadamente, el cosido generalmente reduce la dureza del compuesto. Así mismo, el cosido y/o las fibras transversales generalmente ralentizan el proceso de impregnación y hacen que las fibras unidireccionales sean más difíciles de humedecer.

Como alternativa, las fibras unidireccionales pueden ser mantenidas en posición mediante su impregnación con resina. Aunque en general es suficiente para mantener las fibras unidas durante la infusión de resina y el moldeo, la resina utilizada para la preimpregnación tiene la desafortunada tendencia a interferir o ralentizar la impregnación de resina durante el proceso de moldeo haciendo con ello que sea difícil humedecer adecuadamente las fibras unidireccionales.

La presente invención se refiere a un textil tratado por infusión que optimiza de un modo mejor el ensamblaje, la preformación, la conformabilidad para la maquinación, la velocidad en función de la resina, el grosor de consolidación, la estética de la superficie, y el rendimiento estructural del compuesto en una amplia gama de procesos de moldeo cerrados que incluyen los procesos VIP, RTM y RTM Lite o VARTM. Esto representa toda la gama de los procesos de moldeo cerrados compuestos utilizados por consumidores de los consumidores de la industria, y el transporte de productos navales de la energía eólica o de la construcción. Más concretamente, el textil de refuerzo de la presente invención proporciona la suficiente rigidez para mantener verticales las superficies de moldeo y mantener la alineación de las fibras y las propiedades mecánicas óptimas del compuesto como la resistencia compresiva y la deformación contra la ruptura. De forma simultánea, el textil posibilita unas velocidades de infusión de la resina muy rápidas para asegurar una completa humidificación de las fibras y un moldeo óptimo de los componentes con la más alta calidad.

Sumario de la invención

En su forma más sencilla, el textil de refuerzo comprende (a) una primera capa de fibras continuas colimadas, (b) una segunda capa seleccionada entre un grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cáñamo y combinaciones de estos y (c) un adhesivo de superficie. El adhesivo de superficie se adhiere a las primera y segunda capas entre sí. El adhesivo de superficie se selecciona entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda. El adhesivo de superficie tiene un índice del flujo de la fusión que oscila, de modo aproximado, entre 5 y, de modo aproximado, 500 a temperatura de fusión y, de modo aproximado, entre 900 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura de aplicación. En una posible forma de realización, el textil de refuerzo está constituido sin costura, basándose completamente en el adhesivo de superficie para mantener las fibras continuas colimadas con alineación.

Las fibras continuas colimadas son seleccionadas entre un grupo de materiales consistente en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito monolítico al boro, fibras de carbono no grafito monolítico al boro, silicona, aramida, fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de polímero termoplástico, fibras naturales y mezclas de éstas.

Describiendo de forma más específica la invención, las fibras continuas colimadas tienen un tamaño de torón de entre, de modo aproximado, 100 y, de modo aproximado 10,000 tex y un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 9 y, de modo aproximado, 30 micrómetros. En una aplicación típica, las fibras continuas colimadas tienen un tamaño de torón de entre, de modo aproximado, 600 y, de modo aproximado 8,000 tex y un diámetro de filamento entre, de modo aproximado, 12 y, de modo aproximado, 26 micrómetros.

Las fibras cortadas tienen un tamaño de torón de entre, de modo aproximado, 1,000 y, de modo aproximado, 8,000 tex y un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 6 y, de modo aproximado, 30 micrómetros. Las fibras cortadas tienen un tex de entre, de modo aproximado 10 y, de modo aproximado, 1,000 en torones separados. Los filamentos del velo toronados, completamente dispersos, o una combinación de toronados y completamente dispersos. Así mismo, el textil de refuerzo incluye un tamaño que incorpora unos reactivos seleccionados entre un grupo consistente en agua, ácido acético, un lubricante, un formador de película, un agente de acoplamiento al silano, un biocida y mezclas de éstos.

El adhesivo de superficie está formulado o seleccionado entre un grupo consistente en PE, cera microcristalina, EVA, EVA modificado, copolímero etileno - éster acrílico, terpolímeros etileno - éster acrílico - anhídrido maleico, copoliésteres, copoliamidas, polipropileno amorfo, cauchos sintéticos, copolímeros bloques acrílicos, y combinaciones de éstos. Cuando el adhesivo de superficie es un adhesivo pegado en banda, se caracteriza por una viscosidad de entre, de modo aproximado, 0,5 y, de modo aproximado, 1 N/n.

El textil de refuerzo tiene un área por unidad en peso de entre, de modo aproximado 0,5 y, de modo aproximado, 3 kg./sm y comprende entre, de modo aproximado, un 30 y, de modo aproximado, un 80 por ciento en peso de una primera capa, de entre, de modo aproximado, un 20 y, de modo aproximado, un 70 por ciento en peso de una segunda capa y entre, de modo aproximado, un 0,1 y, de modo aproximado, un 2 por ciento en peso de adhesivo de superficie. El adhesivo de superficie se aplica en un peso areal de entre, de modo aproximado, 2 y, de modo aproximado,
30 gsm.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención se proporciona un procedimiento para fabricar un textil de refuerzo. El procedimiento comprende: (a) la constitución de una lámina colimada de fibras continuas; (b) la provisión de un adhesivo de superficie seleccionado entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que presenta un índice de flujo de la fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo aproximado, 500 a la temperatura de fusión y, de modo aproximado, entre, de modo aproximado, 900 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura de aplicación; y (c) la consolidación de la lámina colimada con una capa de material seleccionado entre un grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos.

La etapa de constitución incluye las etapas adicionales de alimentación de una pluralidad de fibras continuas a partir de una fileta y la provisión del adhesivo de superficie en forma de banda. La etapa de constitución, puede, así mismo, incluir la formación del adhesivo de superficie en una banda en línea. Así mismo, la etapa de constitución puede incluir la extrusión del adhesivo de superficie en forma de producto de termofusión. Cuando el adhesivo de superficie es un producto de termofusión, el procedimiento incluye la aplicación del adhesivo termofusible en una pauta seleccionada entre un grupo consistente en una pauta sinusoidal, una pauta en bucle, una pauta en línea recta y combinaciones de éstas. El adhesivo de superficie se aplica en una densidad areal de entre, de modo aproximado, 2 y, de modo aproximado, 30 gsm. Así mismo, el procedimiento incluye la complitud de la consolidación a una velocidad de, entre, de modo aproximado, 50 y, de modo aproximado, 500 metros/minuto.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención el textil de refuerzo comprende un velo superficial, un mat de filamento continuo, al menos una lámina de fibras continuas colimadas, una capa de textil tejido o no tejido, y un adhesivo de superficie. El adhesivo de superficie se selecciona entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que presenta un índice de flujo de la fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo aproximado, 500 a la temperatura de fusión y, de modo aproximado, 900 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura de aplicación.

De acuerdo con otro aspecto adicional de la presente invención, el textil de refuerzo comprende un velo superficial, una capa de medios de infusión seleccionada entre un grupo de materiales consistentes en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos, una lámina de fibras continuas colimadas, una primera capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de + 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas y una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de - 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas y un adhesivo de superficie. El adhesivo de superficie se selecciona entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que presenta un índice de flujo de la fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo aproximado, 500, a la temperatura de fusión y, de modo aproximado, entre 900 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura de aplicación. El textil de refuerzo puede, así mismo, incluir una segunda lámina de fibras continuas colimadas y un adhesivo de superficie subyacente a la segunda capa de refuerzo.

De acuerdo con otro aspecto adicional de la presente invención, un textil de refuerzo comprende un velo superficial, un mat de filamento continuo, al menos una lámina de fibras continuas colimadas, una primera capa de refuerzo de un textil unidireccional que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de + 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas, y una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de - 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas y un adhesivo de superficie seleccionado entre un grupo consistente en adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que presenta un índice de flujo de la fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo aproximado, 500 a la temperatura de fusión y, de modo aproximado, entre 900 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura de aplicación. El textil de refuerzo comprende así mismo una capa de fibras cortadas. Además del textil de refuerzo puede así mismo incluir al menos una capa de refuerzo adicional subyacente a la segunda capa de refuerzo.

En la descripción que sigue se muestran y describen diversas formas de realización diferentes de la presente invención, simplemente a modo de ilustración de algunos de los modos mejor adaptados para llevar a cabo la invención. Como se comprenderá, la invención es capaz de llevarse a cabo con otras formas de realización diferentes y, sus diversos detalles son susceptibles de modificación en diversos y evidentes aspectos todo ello sin apartarse de la invención. De acuerdo con ello. los dibujos y descripciones serán consideradas de naturaleza ilustrativa y no como restrictivos.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos que se acompañan incorporados en y que forman parte de la memoria descriptiva, ilustran diversos aspectos de la presente invención y, juntamente con la descripción, sirven para explicar determinados principios de la invención. En los dibujos:

La Fig. 1 es una vista en alzado lateral esquemática de una posible forma de realización del textil de refuerzo de la presente invención;

la Fig. 2a es una vista en alzado lateral esquemática que ilustra un proceso en línea para la formación del textil de refuerzo de la presente invención;

la Fig. 2b es una vista esquemática que ilustra un proceso de termofusión extruido para la formación del textil de refuerzo de la presente invención;

la Fig. 2c es una ilustración esquemática de un proceso de banda adhesiva en seco para la formación del textil de refuerzo de la presente invención;

la Fig. 3 es una vista en alzado lateral esquemática de una forma de realización alternativa del textil de refuerzo de la presente invención;

la Fig. 4 es una vista en alzado lateral esquemática de otra forma adicional de realización del textil de refuerzo de la presente invención;

la Fig. 5 es una vista en perspectiva parcialmente en sección de otra posible forma de realización más del textil de refuerzo de la presente invención; y

la Fig. 6 es una vista en perspectiva parcialmente en sección de otra posible forma de realización más del textil de refuerzo de la presente invención.

A continuación se hará referencia con detalle a las actuales formas de realización preferentes de la presente invención, ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos que se acompañan.

Descripción detallada y Formas de realización preferentes de la invención

Una primera forma de realización del textil de refuerzo 10 de la presente invención se ilustra en la Fig. 1. El tejido de refuerzo 10 incluye una primera capa 12 de fibras continuas colimadas y una segunda capa 14 seleccionada entre un grupo consistente en velo, mat de filamentos continuos, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimada, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos. Las capas 12 y 14 están pegadas entre sí por una superficie adhesiva 16 en su superficie que funciona para mantener en posición las fibras continuas colimadas. De esta manera, el textil de refuerzo ilustrado no presenta costura.

La primera capa 12 de fibras continuas colimadas puede seleccionarse entre un grupo de materiales consistente en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito al boro, fibras de carbono no grafito al boro, silicona, aramida, fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de polímero termoplástico, fibras naturales, y mezclas de éstas. Las fibras continuas colimadas tienen un tamaño de torón de entre, de modo aproximado, 100 y, de modo aproximado, 10,000 tex y un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 9 y, de modo aproximado, 30 micrómetros. Para aplicaciones típicas, las fibras continuas colimadas, generalmente tienen un tamaño de torón de entre, de modo aproximado, 600 y, de modo aproximado, 8,000 tex y un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 12 y, de modo aproximado, 26 micrómetros.

La segunda capa 14 está construida a partir de un grupo seleccionado a partir de un grupo de materiales consistente en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito monolítico al boro, fibras de carbono no grafito monolítico al boro, silicona, aramida, fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de polímero termoplástico, fibras naturales, y mezclas de éstas. Cuando se utilizan fibras cortadas, esas fibras presentan un tamaño de torón de entre, de modo aproximado, 1,000 y, de modo aproximado, 8,000 tex y un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 6 a 30 micrómetros. Las fibras cortadas tienen un tex de entre, de modo aproximado, 10 y, de modo aproximado, 1,000 tex en torones dividido. Cuando se utiliza velo, los filamentos están toronados, completamente dispersos o en una combinación de toronados y completamente dispersos.

Las fibras utilizadas en la primera capa 12 y en la segunda capa 14 pueden incluir una cola. Esa cola incluye reactivos seleccionados entre un grupo consistente en agua, ácido acético, lubricante, un formador de película, un agente de acoplamiento de silano, un biocida, y mezclas de éstos.

El adhesivo de superficie 16 se selecciona o formula entre un grupo consistente en PE, cera microcristalina, EVA, EVA modificado, copolímero etileno - éster acrílico, terpolímeros etileno éster - acrílico - anhídrido maleico, copoliésteres, copoliamidas, polipropileno amorfo, cauchos sintéticos, copolímeros bloques acrílicos, y combinaciones de éstos. Cuando se utilice un adhesivo pegado en banda, el adhesivo presenta una viscosidad entre, de modo aproximado, 0,5 y, de modo aproximado 1 N/m. Cuando se utilice un adhesivo termofusible, el adhesivo presenta un tiempo abierto de entre, de modo aproximado, 3 segundos y, de modo aproximado, 10 minutos a la temperatura de aplicación de, de modo aproximado, 100 C a 200 C y una viscosidad de cizalla de entre, de modo aproximado, 10 Pa *s y, de modo aproximado 250 Pa *s.

De modo ventajoso, el adhesivo de superficie 16 une firmemente y mantiene las fibras continuas individuales de la capa de fibras colimadas 12 en alineación paralela posibilitando al tiempo y de manera simultánea la rápida infusión cuando esa capa es a continuación tratada por infusión con resina. Ello se debe a que el adhesivo de superficie 16 solo penetra las fibras hasta un punto limitado y mantiene la infusión a medio camino. La energía de superficie del adhesivo es típicamente inferior a 45 dinas/cm. La resistencia cohesiva del adhesivo de 0,3 MPa a 6 MPa depende de si se desean características simples a la presión en la aplicación para obtener la flexibilidad durante la preparación en la colocación en molde con grapeado, corte, ayuste y adherencia de los hilos del montaje pegado. Así mismo, la fuerza de adherencia del montaje pegado puede oscilar entre 40 y 200 N/m para atributos sensibles a la presión o de 300 a
3 000 N/m para montajes pegados permanentes.

El textil de refuerzo 10 ilustrado en la Fig. 1 típicamente presenta un peso por superficie unitaria de entre, de modo aproximado, 0,5 y, de modo aproximado, 3,0 Kg/sm y comprende entre, de modo aproximado, 30 y, de modo aproximado, un 80 por ciento en peso de una primera capa 12, entre, de modo aproximado, un 20 y, de modo aproximado, un 70 por ciento en peso de una segunda capa 14 y entre, de modo aproximado, un 0,1 y, de modo aproximado, un 2 por ciento en peso de adhesivo de superficie 16. Típicamente, el textil de refuerzo 10 tiene un peso de, entre de modo aproximado, 0,5 y, de modo aproximado, 1,5 Kg/sm teniendo la primera capa 12 un peso de entre, de modo aproximado, 0,3 y, de modo aproximado 1,5 kg/sm, teniendo la segunda capa 14, un peso de entre, de modo aproximado, 0,05 y, de modo aproximado, 0,75 kg/sm y siendo el adhesivo de superficie 16 aplicado a una densidad de entre, de modo aproximado, 2 y, de modo aproximado, 30 gsm. Así mismo, la primera capa 12 tiene una porosidad de entre, de modo aproximado, 1,000 y, de modo aproximado, 9,000 l/sm/s.

El textil de refuerzo 10 de la presente invención puede ser procesado o fabricado de acuerdo con diversos procedimientos. Un proceso para la extrusión en banda de adhesivo en línea del textil de refuerzo 10 se ilustra en la Fig. 2a. Las fibras de filamento continuo individuales 20 son alimentadas desde una fileta 22 para que queden alineadas. Un adhesivo 24 es alimentado desde una fuente 26 y se inyecta aire dentro de una hiladora 28. Una banda adhesiva 30 es extruída de la hiladora 28 y aplicada a la cara de la segunda capa 14 del mat de filamento continuo, textil o similares. Esto va seguido por la consolidación de la primera capa o de la lámina colimada de fibras continuas 12 de la segunda capa 14 y del adhesivo de superficie 16 en la unidad de pegamento en banda 30. El textil de refuerzo resultante 10 es a continuación recogida sobre una bobina de devanado 32. La consolidación puede llevarse a cabo a una velocidad de entre, de modo aproximado, 50 y, de modo aproximado, 500 metros/minuto.

Un proceso alternativo de fabricación del tejido de refuerzo 10 de la presente invención se ilustra en la Fig. 2b. Tal como se ilustra, una pluralidad de fibras continuas es alimentada en alineación desde la fileta 36 dentro de la unidad de manipulación termofusible extruída 38. De forma simultánea, un adhesivo termofusible es extruido del troquel 40. La primera capa de fibras continuas colimadas 12 es a continuación consolidada con una segunda capa 14 de, por ejemplo, mat de filamento continuo, textil, velo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos para obtener el textil de refuerzo 10 que es a continuación devanado sobre la bobina 42.

El adhesivo termofusible puede ser aplicado sustancialmente en cualquier pauta, incluyendo pautas seleccionadas entre un grupo consistente en una pauta sinusoidal, una pauta en bucle, una pauta en línea recta y combinaciones de éstas. En una u otra forma de realización, el adhesivo de superficie se dispone con una densidad areal de entre, de modo aproximado, 2 y, de modo aproximado, 30 gsm.

La Fig. 2c ilustra otro proceso alternativo más para la fabricación del textil de refuerzo 10 de la presente invención. Tal y como se ilustra, una pluralidad de fibras continuas 34 es alimentada en alineación a partir de la fileta 36 junto con una capa 14 de mat de filamento continuo, textil o similar y una banda interviniente de adhesivo de superficie 10 dentro de una unidad de manipulación de banda adhesiva en seco 44. El textil de refuerzo 10 es consolidado en la unidad de manipulación 44 y a continuación devanado sobre la bobina 46.

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Hasta este punto se ha descrito un textil de refuerzo 10 de dos capas básicas. Debe apreciarse, sin embargo, que la presente invención abarca otras formas de realización con más de dos capas. Ejemplos de estas formas de realización alternativas se presentan en las Figs. 3 a 6.

Un textil de refuerzo 50 apropiado, por ejemplo, para aplicaciones de las paredes laterales de un remolque para camión se ilustra en la Fig. 3. Ese textil de refuerzo 50 incluye un velo superficial 52 un mat de filamento continuo 54, al menos una lámina de fibras continuas colimadas 56 y una capa 58 de textil tejido o no tejido. Un adhesivo de superficie 60 se dispone en la zona interfacial entre la lámina de fibras continuas colimadas 56 y la capa 58. El adhesivo de superficie 60 se selecciona entre un grupo consistente en adhesivo termofusible y una adhesivo pegado en banda. El adhesivo de superficie tiene un índice de flujo de la fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo aproximado, 500 a temperatura ambiente y, de modo aproximado, 900 y, de modo aproximado, 2,500 a temperatura de aplicación.

El velo superficial 52 del textil de refuerzo 50 puede, por ejemplo, estar construido con vidrio, carbono, poliéster, poliamida, poliolefina, o fibras híbridas de éstas con un aglutinante. El mat de filamento continuo 54 del textil de refuerzo 50 puede, por ejemplo, estar construido con vidrio, carbono, poliéster, pliamida, poliolefina, o torones híbridos de éstos con un aglutinante. La lámina de fibras continuas colimadas 56 sustancialmente se corresponde con la primera capa 12 descrita con detalle con respecto a la forma de realización mostrada en la Fig. 1. La capa 58 puede estar construida con un material seleccionado entre un grupo de materiales consistente en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito monolítico al boro, fibras de carbono no grafito monolítico al boro, siliconas, aramidas, fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de polímero termoplástico, fibras naturales y mezclas de éstas. El textil de refuerzo 50 puede ser procesado en línea de manera similar a la ilustrada en las Figs. 2a a 2c.

El textil de refuerzo 70 ilustrado en la Fig. 4 puede, por ejemplo, ser utilizado para aplicaciones de casetas de cubierta de la industria naval. Tal y como se ilustra, el textil de refuerzo comprende un velo superficial 72, una capa de fibras cortadas 74, una lámina de fibras continuas colimadas 76, una capa intermedia 78 de tratamiento por infusión y una capa de textil tejido, textil no tejido o fibras cortadas 80. Un adhesivo de superficie 82 está dispuesto en la superficie interfacial entre la lámina de fibras continuas colimadas 76 y la capa intermedia 78 de tratamiento por infusión. El adhesivo de superficie 82 se selecciona entre un grupo consistente en adhesivo termofusible y adhesivo pegado en banda que presenta un índice de flujo de la fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo aproximado, 500 a temperatura ambiente y, de modo aproximado, 700 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura de aplicación.

El velo superficial 72 está construido con vidrio, carbono, poliéster, poliamida, poliolefina, o torones híbridos de éstos, con un aglutinante. Las fibras cortadas pueden estar construidas con fibras de vidrio o carbono. Las fibras cortadas tienen un tamaño de torón de entre, de modo aproximado, 1,000 y, de modo aproximado, 8,000 tex y un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 6 y, de modo aproximado, 30 micrómetros. Las fibras cortadas, así mismo, presentan un tex de entre, de modo aproximado, 10 y, de modo aproximado, 1,000 en torones separados. La lámina 76 de fibras continuas colimadas sustancialmente se corresponde con la primera capa 12 de la forma de realización de la Fig. 1.

La capa intermedia 78 de tratamiento por infusión se selecciona entre un grupo de materiales consistentes en velo, mat de filamentos continuos, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos. Los materiales utilizados para la capa intermedia 78 de tratamiento por infusión incluyen, por ejemplo, mat de filamentos continuos, cañamazo o mat continuo directo. La capa de textil tejido, textil no tejido o fibras cortadas 80 se describió con mayor detalle con anterioridad con respecto a la segunda capa 14 de la forma de realización de la Fig. 1. El adhesivo de superficie 82 se corresponde con el adhesivo de superficie 16 descrito con mayor detalle con anterioridad con respecto a la forma de realización de la Fig. 1.

El textil de refuerzo 90 ilustrado en la Fig. 5 puede ser utilizado, por ejemplo, para aplicaciones de cascos de hidroaviones en la industria naval. El textil de refuerzo 90 incluye un velo superficial 92, una capa intermedia 94 de tratamiento por infusión, una lámina de capas continuas colimadas 96, una primera capa de refuerzo de textil unidireccional 98 que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de + 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas 96 y una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional 100 que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de - 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas 96. Además, un adhesivo de superficie 102 está dispuesto en la superficie interfacial entre las fibras continuas colimadas 96 y la primera capa de refuerzo 98.

El velo superficial 92 puede estar constituido con, por ejemplo, vidrio, carbono, poliéster, poliamida, poliolefina, o fibras híbridas de éstos con un aglutinante. La capa intermedia de tratamiento por infusión se selecciona entre un grupo de materiales consistentes en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos. Los materiales utilizados incluyen, por ejemplo, mat de filamento continuo. La lámina 96 de fibras continuas colimadas se corresponde con la primera capa 12 descrita con detalle con anterioridad con respecto a la forma de realización de la Fig. 1.

Las primera y segunda capas de refuerzo de textil unidireccional 98, 100 pueden estar hechas de fibras de vidrio o carbono.

Como se ilustra con mayor detenimiento en la Fig. 5, el textil de refuerzo 90 puede, así mismo, incluir una segunda lámina opcional de fibras continuas colimadas 104 subyacentes a la segunda capa de refuerzo de textil unidireccional 100. Un adhesivo superficial 106, como el adhesivo 102, está dispuesto en la superficie de interposición entre la segunda capa de refuerzo 100 y la segunda lámina de fibras continuas colimadas 104.

La Fig. 6 ilustra un textil de refuerzo 110 que puede, por ejemplo, ser utilizado en aplicaciones de álabes eólicos. El textil de refuerzo 110 comprende un velo de superficie 112 un mat de filamento continuo 114, al menos una lámina de fibras continuas colimadas 116, una primera capa de refuerzo de textil unidireccional 118 que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de + 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas 116, y una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional 120 que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de - 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas 116. Un adhesivo de superficie 122 está dispuesto en la superficie interfacial existente entre la lámina de fibras continuas colimadas 116 y la primera capa de refuerzo 118. El adhesivo de superficie 122 se selecciona entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda justo como los otros adhesivos de superficie descritos en las formas de realización anteriores. El velo superficial 112 es similar al descrito con anterioridad con relación al velo superficial 92 de la forma de realización de la Fig. 5. Las fibras continuas colimadas 114 son similares a las descritas con anterioridad con respecto al mat de filamento continuo 54 de la forma de realización de la Fig. 3. Las fibras colimadas continuas 116 se corresponden sustancialmente con la descripción de la primera capa 12 de la forma de realización de la Fig. 1. Las primera y segunda capas de refuerzo del textil unidireccional 118, 120, se corresponden sustancialmente en detalle con las capas de refuerzo 98 y 100 analizadas con respecto a la forma de realización de la Fig. 1.

De acuerdo con aspectos adicionales de la forma de realización de la Fig. 6, el textil de refuerzo 110 puede, así mismo, incluir una capa opcional de fibras cortadas 124 que puede estar situada, por ejemplo, por debajo de la segunda capa de refuerzo 120. Las fibras cortadas de las capas 124 pueden, por ejemplo, presentar las características de la capa de fibras cortadas 74 de la forma de realización de la Fig. 4. Así mismo, el textil de refuerzo 110 puede también incluir al menos una capa de refuerzo adicional 126 subyacente a la segunda capa de refuerzo 120 con o sin la intervención de la capa de fibras cortadas 124. La capa de refuerzo adicional 126 puede incluir un textil unidireccional que se extienda en una dirección correspondiente a o diferente de las primera y segunda capas de refuerzo 118, 120.

En resumen, se desprenden numerosos beneficios del empleo del concepto de la presente invención. El textil de refuerzo 10, 50, 70, 90, 110 de la presente invención incorpora fibras continuas pegadas entre sí en una lámina colimada 12, 56, 76, 96, 104, 116 utilizando un adhesivo termofusible o pegado en banda 24, 60, 82, 102, 106, 122. La potenciación al máximo de la arquitectura y la química del textil de refuerzo de la presente invención permite unas velocidades de tratamiento por infusión con resina de dos a tres aumentos para estructuras complejas con VIP bajo vacío o RTM - Lite con presión asistida por vacío. Así mismo, el textil de refuerzo tiene la suficiente rigidez para mantener superficies de molde verticales y mantener la alineación de las fibras para potenciar las propiedades mecánicas óptimas del compuesto como la resistencia compresiva y la tensión a la ruptura.

Los textiles de refuerzo de la presente invención proporcionan unos empaquetados/preformado mejorados, una conformabilidad al maquinado, una estética superficial y un rendimiento estructural de los compuestos para una amplia gama de procesos de moldeo a niveles óptimos hasta ahora inalcanzables con los textiles de refuerzo de la técnica que utilizan el cosido para mantener las fibras alineadas. De modo ventajoso, el textil de refuerzo de la presente invención puede ser procesado en línea a velocidades de entre 50 a 500 m/min. Ello elimina de forma ventajosa los cuellos de botella típicamente asociados con los procesos de unión por cosido que reducen las velocidades de procesamiento a una velocidad tan baja como la de 5 a 20 m/min.

De modo ventajoso, los textiles de refuerzo de la presente invención combinan una capacidad de viscosidad multicompatible para su uso en sistemas de resinas de poliéster, ester de vinilo, epoxi, fenólicas y algunas de uretano. El textil de refuerzo está diseñado arquitectónicamente para exigencias de carga de aplicaciones estructurales, como por ejemplo su resistencia compresora y de flexión. La potenciación al máximo de alineación de las fibras de las fibras colimadas mantenida por el adhesivo de superficie completa las exigencias de la carga y reduce/elimina el defecto del cosido para mejorar la durabilidad en entornos de humedad y para una resistencia a la fatiga de mayor potencialidad.

La descripción expuesta de las formas de realización preferentes de la invención han sido presentadas con fines de ilustración y descripción. No pretende ser exhaustiva o limitar la invención a la precisa forma divulgada. Son posibles evidentes modificaciones y variantes a la luz de las enseñanzas expuestas. Por ejemplo, la capa de fibras continuas colimadas 12 podría incluir el cosido, si por cualquier razón se desea.

Las formas de realización fueron mostradas y descritas para proporcionar una ilustración óptima de los principios de la invención y su aplicación práctica para de este modo posibilitar que el experto en la materia utilice la invención en diversas formas de realización y con diversas modificaciones adecuadas al uso concreto contemplado. Todas estas modificaciones y variaciones se incluyen en el alcance de la invención en cuanto vengan determinadas por las reivindicaciones adjuntas cuando se interpretan de acuerdo con la amplitud que las legitima, en justicia, legalmente y en equidad. Los dibujos y las formas de realización preferentes no pretenden limitar en modo alguno el significado ordinario de las reivindicaciones y su justa y amplia interpretación.

Claims

1. Un textil de refuerzo, que comprende:

: una primera capa de fibras continuas colimadas;

: una segunda capa seleccionada entre un grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo, y combinaciones de éstos, y

: un adhesivo de superficie, adhiriendo dicho adhesivo de superficie dichas primera y segunda capas entre sí, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda, teniendo dicho adhesivo de superficie un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a la temperatura de fusión y de 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación.

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2. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dicho textil de refuerzo carece de costuras.

3. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dichas fibras continuas colimadas se seleccionan entre un grupo de materiales consistente en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito monolítico al boro, fibras de carbono no grafito monolítico al boro, silicona, aramida, fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de polímero termoplástico, fibras naturales y mezclas de éstas.

4. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dicha segunda capa está construida a partir de un material seleccionado entre un grupo de materiales consistente en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito monolítico al boro, fibras de carbono no grafito monolítico al boro, silicona, aramida, fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de polímero termoplástico, fibras naturales y mezclas de éstas.

5. El textil de refuerzo de la reivindicación 1 en el que dichas fibras continuas colimadas tienen un tamaño de torón de entre 100 y 10.000 tex y un diámetro de filamento de entre 9 y 30 micrómetros, de modo preferente, un tamaño de torón de entre 600 y 8,000 tex y un diámetro de filamento de entre 12 y 26 micrómetros.

6. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dichas fibras cortadas tienen un tamaño de torón de entre 1,000 y 8,000 tex y un diámetro de filamento de entre 6 y 30 micrómetros.

7. El textil de refuerzo de la reivindicación 6, en el que dichas fibras cortadas tienen un tex de entre 10 y 1,000 torones separados.

8. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que los filamentos de dicho velo están toronados, completamente dispersos o una combinación de toronados y complemente dispersos.

9. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, que incluye así mismo una cola que incluye reactivos seleccionados entre un grupo consistente en agua, ácido acético, un lubricante, un formador de película, un agente de acoplamiento al silano, un biocida, y mezclas de éstos.

10. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dicho adhesivo de superficie se selecciona entre un grupo consistente en PE, cera microcristalina, EVA, EVA modificado, copolímero etileno - éster acrílico, terpolímeros etileno - éster acrílico - anhídrido maleico, copoliésteres, copoliamidas, copopropileno amorfo, cauchos sintéticos, copolímeros acrílicos y asociaciones de éstos.

11. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dicho adhesivo de superficie tiene una viscosidad entre 0,5 y 1 N/m.

12. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dicho textil de refuerzo posee un peso por superficie unitaria de entre 0,5 y 3 kg/sm y comprende entre un 30 y un 80 por ciento en peso de primera capa, entre un 20 y un 70 por ciento de segunda capa y entre un 0,1 y un 2 por ciento en peso de adhesivo de superficie.

13. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dicho adhesivo de superficie se encuentra en una densidad de entre 2 y 30 gsm.

14. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dicha primera capa tiene un peso de entre 0,3 y 1,5 kg/sm.

15. El textil de refuerzo de la reivindicación 1, en el que dicha primera capa posee una porosidad de entre 1,000 y 9,000 l/sm/s.

16. Un procedimiento de fabricación de un textil de refuerzo, que comprende:

: la constitución de una lámina colimada a partir de fibras continuas;

: la provisión de un adhesivo de superficie seleccionado entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a la temperatura ambiente y 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación; y

: la consolidación de dicha lámina colimada con una capa de material seleccionado entre un grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torón continuo, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos.

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17. El procedimiento de la reivindicación 16 en el que dicha etapa de constitución incluye la alimentación de una pluralidad de fibras continuas desde una fileta, disponiéndose dicho adhesivo de superficie en forma de banda, la transformación de dicho adhesivo de superficie en una banda en línea, la extrusión de dicho adhesivo de superficie en forma de mezcla termofusible, de modo preferente, mediante la aplicación de dicho adhesivo termofusible en una pauta seleccionada entre un grupo consistente en una pauta sinusoidal, una pauta en bucle, una pauta en línea recta y combinaciones de éstas, la aplicación de dicho adhesivo de superficie en una densidad de entre 2 y 30 gsm, la complitud de dicha consolidación a una velocidad de entre 50 y 500 metros/minuto, y/o incluyendo la utilización del adhesivo de superficie con una viscosidad de entre 0,5 y 1,0 N/m.

18. Un textil de refuerzo, que comprende:

: un velo superficial;

: un mat de filamento continuo;

: al menos una lámina de fibras continuas colimadas;

: una capa de textil tejido o no tejido;

: un adhesivo de superficie, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión de 5 a 500 a la temperatura ambiente y de 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación.

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19. Un textil de refuerzo, que comprende:

: un velo superficial;

: una capa de fibras cortadas;

: una lámina de fibras continuas colimadas;

: una capa de medios de infusión seleccionada entre un grupo de materiales consistentes en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos;

: una capa de textil tejido, de textil no tejido o de fibras cortadas; y

: un adhesivo de superficie, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a temperatura ambiente y entre 900 y 1,300 a la temperatura de aplicación.

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20. Un textil de refuerzo, que comprende:

: un velo superficial;

: una capa de medios de infusión seleccionada entre un grupo de materiales consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos;

: una lámina de fibras continuas colimadas;

: una primera capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección de +45 grados con respecto a dichas fibras continuas colimadas;

: una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección de -45 grados con respecto a dichas fibras continuas colimadas; y

: un adhesivo de superficie, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a la temperatura ambiente y entre 900 y 2,500 a la temperatura de aplicación.

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21. El textil de refuerzo de la reivindicación 20, que incluye así mismo una segunda lámina de fibras continuas colimadas y un adhesivo de superficie subyacente a dicha segunda capa de refuerzo.

22. Un textil de refuerzo, que comprende:

: un velo superficial;

: un mat de filamento continuo;

: al menos una lámina de fibras continuas colimadas;

: una primera capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección de + 45 grados con respecto a dichas fibras continuas colimadas;

: una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección de - 45 grados con respecto a dichas fibras continuas colimadas; y

: un adhesivo de superficie, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión de entre 5 y 500 a la temperatura ambiente y de 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación.

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23. El textil de refuerzo de la reivindicación 22, que comprende así mismo una capa de fibras cortadas.

24. El textil de refuerzo de la reivindicación 22, que incluye así miso al menos una capa de refuerzo adicional subyacente a dicha segunda capa de refuerzo.