ES2632362T3

ES2632362T3 - Semiproducto y procedimiento de fabricación de un semiproducto para un componente de material compuesto fibroso

Info

Publication number: ES2632362T3
Application number: ES10790422.9T
Authority: ES
Inventors: Ekkehard Roth
Original assignee: Saertex GmbH and Co KG
Current assignee: Saertex GmbH and Co KG
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2017-09-12
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: LT2509759T; DE102009044834B4; DE102009044834A1; PT2509759T; DK2509759T3; EP2509759A1; WO2011070118A1; HUE034089T2; EP2509759B1

Abstract

Procedimiento de fabricación de un semiproducto textil para una pieza moldeada preformada, que comprende los pasos siguientes: - formación de al menos una capa de refuerzo fibrosa; - aplicación de aglutinante a base de resinas de reacción de cadena larga, que se presentan en estado sólido a temperatura ambiente, mediante el rociado del aglutinante como una maraña filar.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

DESCRIPCION

Semiproducto y procedimiento de fabricacion de un semiproducto para un componente de material compuesto fibroso.

La presente invencion concierne a un procedimiento de fabricacion de un semiproducto textil para una pieza moldeada preformada. Asimismo, la invencion concierne a un semiproducto textil destinado a fabricar una pieza moldeada preformada para un componente de material compuesto fibroso.

En la fabricacion de componentes de material compuesto fibroso se siguen sobre todo dos enfoques diferentes. Por un lado, se utilizan semiproductos fibrosos preimpregnados con resinas (llamados tambien materiales compuestos o preimpregnados) que se ponen en forma y a continuacion se endurecen. Por otro lado, se producen piezas moldeadas preformadas de capas fibrosas provistas de aglutinante (llamadas tambien preformas), que pueden ponerse ya tambien provisionalmente en forma y que posteriormente, en el marco de procedimientos tales como, por ejemplo, procedimientos RTM (resin transfer moulding - moldeo por transferencia de resina), procedimientos RlM (resin injection moulding - moldeo por inyeccion de resina) u otros procedimientos de inyeccion asistidos por vado y/o presion, se incrustan en una forma deseada dentro de una resina de matriz que se endurece seguidamente.

Las piezas moldeadas preformadas tienen la ventaja de que no solo son flexibles, sino que tambien pueden ser cizalladables en cierto grado, con lo que se pueden encajas ajustadamente tambien en utiles de moldeo mas complejos. El aglutinante tiene que funcion importante unir las fibras de la pieza moldeada preformada una con otra de tal manera que esta pieza moldeada preformada presente una estabilidad de forma necesaria para la manipulacion posterior.

Usualmente, el aglutinante se aplica en forma de polvo en un paso de trabajo separado sobre las capas de fibras de refuerzo, en el que se sinteriza o se funde el polvo aglutinante sobre las fibras para que este no escurra hacia fuera durante los pasos siguientes de transporte y elaboracion adicional. No obstante, debido a este apresto se aumenta en cierta medida la rigidez propia de los semiproductos textiles y estos pierden su caracter textil blando. Seguidamente, solo tienen que conformarse aun en estado calentado, es decir, en caliente, para fabricar a partir de ellos una pieza moldeada preformada.

Alternativamente a la aplicacion del polvo del aglutinante es tambien posible anadir fibras de aglutinante a las fibras de refuerzo y/o coser capas de fibras individuales con hilos de aglutinante. En general, las fibras o hilos de aglutinante consisten en aglutinantes de base termoplastica, tales como, por ejemplo, poliesteres, poliamidas, polietersulfonas o mezclas de estos. Es desventajoso el hecho de que tales fibras o hilos de aglutinante tienen un alto punto de fusion y, por tanto, tienen que calentarse frecuentemente a mas de 200°C para garantizar una estabilidad de forma suficiente de las piezas moldeadas preformadas. Ademas, estas fibras o hilos de aglutinante son a menudo tan solo escasamente compatibles con los sistemas de resina de matriz durante la elaboracion ulterior de las piezas moldeadas preformadas para obtener materiales compuestos fibrosos.

Se conoce por los documentos EP 1 060 069 B1 y WO 99/44810 el recurso de insertar en forma suelta un material no tejido a base de aglutinante, por ejemplo a base de copoliester, entre capas de napa fibrosas. Las capas de napa fibrosas y las capas de material no tejido se cosen una con otra para garantizar la cohesion y, por tanto, la manejabilidad de la disposicion de napas fibrosas. Para fabricar una pieza moldeada preformada a partir de esta disposicion de napas fibrosas se calienta esta hasta la temperatura de fusion o de elaboracion del material no tejido del aglutinante y se la prensa en un util de moldeo por prensado hasta darle una configuracion de forma tridimensional predeterminada. Despues de un enfriamiento subsiguiente se desmoldea la pieza moldeada preformada.

El documento US 6.096.669 describe un procedimiento de fabricacion para una pieza moldeada preformada en el que se aplica una capa de resina delgada de forma reticular por medio de un rodillo entre capas de fibras unidireccionales. Las capas fibrosas y la capa de resina se precalientan y se ensamblan una con otra mediante rodillos calentados, fundiendose la capa de resina.

La presente invencion se basa en el problema de mejorar los procedimientos conocidos de fabricacion de piezas moldeadas preformadas para materiales compuestos fibrosos.

Segun la invencion, el problema se resuelve con un procedimiento de fabricacion de un semiproducto textil para una pieza moldeada preformada con los pasos siguientes:

- formacion de al menos una capa de refuerzo fibrosa;

- aplicacion de aglutinante a base de resinas de reaccion de cadena larga, que se presentan en estado solido a temperatura ambiente, mediante el rociado del aglutinante como una marana filar sobre al menos una capa de refuerzo fibrosa.

Por resinas de reaccion de cadena larga se entienden aqrn resinas solidas sin endurecedor, es decir, duroplastos no

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

endurecidos, que, por tanto, presentan todavfa propiedades termoplasticas, pero, no obstante, tienen una cierta fragilidad en estado enfriado. Por marana filar se entiende una disposicion tridimensional de hilos continuos finos o de una pluralidad de hilos y/o fragmentos de hilo.

Mediante el rociado, como marana fila, de aglutinante a base de resinas de reaccion de cadena larga que se presentan en estado solido a temperatura ambiente, se apresta de tal manera la capa de refuerzo fibrosa con aglutinante que esta conserva sus propiedades de deformacion textiles y permite un drapeado de una forma deseada con la capa de refuerzo fibrosa aprestada o una deformacion de la capa de refuerzo fibrosa aprestada en estado fno, es decir, sin un paso de calentamiento adicional antes del paso de deformacion. En efecto, debido a la aplicacion por rociado se hace posible que el aglutinante se enfne ya en el aire ambiente antes de incidir sobre la capa de refuerzo fibrosa hasta el punto de que este este al menos parcialmente solidificado al incidir sobre dicha capa de refuerzo y se forme una marana filar.

La preparacion del aglutinante como marana filar tiene tambien la ventaja de permitir una impregnacion rapida, eficiente y homogenea de la pieza moldeada preformada con resina de matriz durante la elaboracion ulterior para obtener el componente de material compuesto fibroso.

Las capas de refuerzo fibrosas pueden consistir en estratos individuales formadores de una napa, napas, tejidos, generos de punto, velos, esterillas o trenzados o combinaciones de los mismos. Los estratos formadores de una napa se denominan tambien lonas y forman especialmente napas unidireccionales, bidireccionales, biaxiales o multiaxiales. Las napas mas complejas pueden estar constituidas tambien por estratificados de estratos, napas unidireccionales, bidireccionales, biaxiales y/o multiaxiales, tejidos, generos de punto, velos, esterillas, trenzados o sus combinaciones. Las capas de refuerzo fibrosas pueden presentar, por ejemplo, fibras de smtesis, fibras de vidrio, fibras de carbon, fibras de basalto, fibras de aramida, fibras naturales y/o fibras hforidas o sus combinaciones de unas con otras. Las fibras de aramida son en este caso fibras de smtesis especialmente preferidas. Por fibras hfbridas se entienden especialmente fibras a base de combinaciones de los materiales fibrosos citados.

Cabe consignar que en el respectivo caso individual se eligen de manera especialmente preferida aglutinantes que sean compatibles con la resina de matriz y que se utilicen en la transformacion ulterior de las piezas moldeadas preformadas diferentes en componentes de material compuesto fibroso.

La aplicacion del aglutinante en forma de marana filar permite, en comparacion con la introduccion de un estrato de velo de aglutinante, tener suficiente con pesos espedficos netamente menores del aglutinante y, no obstante, conseguir una accion de aglutinacion semejante. Esto se aplica especialmente al caso del empleo de una marana filar de aglutinante a base de resinas de reaccion de cadena larga que se presentan en estado solido a temperatura ambiente, y muy especialmente al caso de utilizacion de una marana filar de aglutinante a base de duroplastos. Ventajosamente, se roda la marana filar de aglutinante con un peso espedfico en el intervalo de 3 g/m2 a 10 g/m2, preferiblemente de 5 g/m2 a 7 g/m2.

Se ha manifestado como ventajoso que se elija la distancia a la capa de refuerzo fibrosa durante el rociado de tal manera que el aglutinante no este aun completamente solidificado al incidir sobre la capa de refuerzo fibrosa. Allf donde una fibra aun blanda de la marana filar de aglutinante entra en contacto directo con la capa de refuerzo fibrosa situada debajo de ella se puede producir un efecto adhesivo que conduce a que la marana filar de aglutinante este inmovilizada en al menos un peno grado en su posicion sobre la capa de refuerzo fibrosa. Este efecto puede aumentarse aun mas mediante el empleo de aglutinantes a base de resinas de reaccion de cadena larga que se presentan en estado solido a temperatura ambiente, especialmente a base de duroplastos, ya que se utiliza la fragilidad de la marana filar de aglutinante y el frecuente enganche asf producido de fibras y fragmentos de la marana filar, lo que aminora tambien un deslizamiento de la marana filar como un todo con relacion a la capa de refuerzo fibrosa situada debajo de la misma. No obstante, debido a la estructura especial de una marana filar, que puede compararse, por ejemplo, con la estructura de algodon de azucar, no se perjudica apreciablemente, ni siquiera en la conformacion en fno, la drapeabilidad y deformabilidad de la capa de refuerzo fibrosa aprestada con una marana filar de aglutinante.

Preferiblemente, se roda un aglutinante con un punto de fusion inferior a 125°C, de manera especialmente preferida inferior a 100°C. Ventajosamente, en la eleccion del aglutinante se tiene en cuenta la resina de matriz que debe emplearse para la transformacion ulterior en un componente de material compuesto fibroso. Un aglutinante de bajo punto de fusion es ventajoso debido a que en la fabricacion de la pieza moldeada preformada o en el apresto de capas de refuerzo fibrosas se puede ahorrar adicionalmente energfa, ya que los aglutinantes de bajo punto de fusion no tienen que calentarse tan fuertemente para que puedan ser rociados.

Ventajosamente, la marana filar de aglutinante se roda en forma de un patron no coherente, tal como, por ejemplo, un patron puntual o lineal, sobre la capa de refuerzo fibrosa situada debajo de la misma. En efecto, se ha comprobado que, al aprestar con aglutinante utilizado como marana filar, se consigue ya una fijacion suficiente de la forma de una pieza moldeada preformada o de una capa de refuerzo fibrosa drapeada o conformada aprestada con una marana filar de aglutinante, sin que la marana filar de aglutinante forme una superficie coherente. El rociado como un patron no coherente permite, ademas, sin un mayor coste del proceso tecnico, variaciones locales de la

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

cantidad de aglutinante, la cual puede adaptarse a la accion de aglutinacion local necesaria en la respectiva pieza moldeada preformada. En este caso, se pueden presentar localmente superficies coherentes mas grandes de la marana filar de aglutinante.

En formas de realizacion especialmente preferidas se dispone encima del aglutinante despues de su aplicacion una segunda capa de refuerzo fibrosa. Opcionalmente, esta segunda capa de refuerzo fibrosa puede aprestarse tambien con una marana filar de aglutinante. El numero de capas de refuerzo fibrosas y la eleccion de las capas de refuerzo fibrosas que tienen que aprestarse con una marana filar de aglutinante, se orientan ventajosamente de acuerdo con los requisitos mecanicos impuestos a la respectiva pieza moldeada preformada o al componente de material compuesto fibroso que debe fabricarse a partir de ella.

En otro aspecto el problema se resuelve con un procedimiento de fabricacion de una pieza moldeada preformada para un componente de material compuesto fibroso con los pasos siguientes:

- fabricacion de un semiproducto textil segun el procedimiento anteriormente descrito;

- conformacion en fno de la al menos una capa de refuerzo fibrosa provista de una marana filar de aglutinante;

- calentamiento y enfriamiento subsiguiente de la capa de refuerzo fibrosa conformada provista de aglutinante.

Despues de la conformacion en fno se necesita unicamente todavfa una aportacion de calor para fijar la capa de refuerzo fibrosa conformada en la forma deseada. Sin embargo, es suficiente en este caso un calentamiento que, aprovechando las propiedades termoplasticas de las resinas de reaccion de cadena larga empleadas como aglutinante, conduzca a una fusion y, por tanto, a un pegado del aglutinante a la capa de refuerzo fibrosa. No es necesaria una fusion completa del aglutinante. Esto conduce no solo a una simplificacion, sino en conjunto a un significativo ahorro de energfa y un significativo ahorro de costes en la fabricacion de piezas moldeadas preformadas para su transformacion ulterior en componentes en material compuesto fibroso.

Otra ventaja consiste en que la marana filar de aglutinante es fragil y, en la elaboracion ulterior o en la manipulacion y/o el transporte, pueden desprenderse parcialmente antes del paso adicional de conformacion algunos fragmentos relativamente pequenos de la marana filar de aglutinante que pueden penetrar en la capa de refuerzo fibrosa. Por tanto, el aglutinante se distribuye tambien en la capa de refuerzo fibrosa, lo que permite una fijacion mas eficiente de la forma de la pieza moldeada preformada por aportacion de calor despues de la conformacion en fno de la capa de refuerzo fibrosa aprestada. Dado que el peligro de perdida de aglutinante es mas pequeno que en el caso de una dispersion de aglutinante en forma de polvo, se puede prescindir de una fijacion adicional del aglutinante, por ejemplo por sinterizacion, lo que es ventajoso para la tecnica del proceso.

Ventajosamente, en la fabricacion de una pieza moldeada preformada el calentamiento de la capa o capas de refuerzo fibrosas conformadas se realiza por medio de aire caliente y/o radiacion infrarroja, y/o radiacion de microondas. En particular, el calentamiento por aire caliente es favorecido por la estructura muy permeable de una marana filar de aglutinante y permite, con un coste relativamente pequeno para la tecnica del proceso, un calentamiento y fijacion eficientes y rapidos de la capa o capas de refuerzo fibrosas conformadas. Preferiblemente, el enfriamiento de la pieza moldeada preformada se realiza tambien por medio de aire, concretamente aire fno. A este fin, se puede utilizar en ciertas circunstancias el mismo equipo de soplante que el empleado para el calentamiento con aire caliente. En particular, estas variantes del proceso de conformacion permiten realizar correcciones posteriores de una manera sencilla, por ejemplo en la posicion del semiproducto textil en el util de moldeo.

Asimismo, el problema se resuelve con un semiproducto textil destinado a la fabricacion de una pieza moldeada preformada para un componente de material compuesto fibroso que presenta sobre al menos una capa de refuerzo fibrosa una marana filar de aglutinante a base de resinas de reaccion de cadena larga que se presentan en estado solido a temperatura ambiente, en el que el aglutinante se ha rociado como una marana filar sobre la al menos una capa de refuerzo fibrosa. El semiproducto textil corresponde a las una o varias capas de refuerzo fibrosas aprestadas con una marana filar de aglutinante, tal como estas se fabrican en los primeros pasos del procedimiento anteriormente descrito de fabricacion de una pieza moldeada preformada para un componente de material compuesto fibroso como producto intermedio.

En este caso, la marana filar de aglutinante a base de resinas de reaccion de cadena larga que se presentan en estado solido a temperatura ambiente esta realizada especialmente a base de duroplastos no endurecidos. Esto conduce a una distribucion del aglutinante por desmigajamiento parcial dentro tambien de la capa o capas de material compuesto fibroso. El enganche adicional de fibras o fragmentos individuales de la marana filar con la capa o capas de material compuesto fibroso aumenta aun mas la accion de aglutinacion para la fijacion posterior de la forma de una pieza moldeada preformada. La estructura de la marana filar del aglutinante permite aqrn una buena drapeabilidad del semiproducto textil incluso en estado fno.

Preferiblemente, el semiproducto textil presenta una marana filar de aglutinante con un peso espedfico en el

intervalo de 3 g/m2 a 10 g/m2, preferiblemente de 5 g/m2 a 7 g/m2, que se hace posible por la estructura especial del aglutinante en forma de marana filar. Por ejemplo, los estratos de velo de aglutinante con un peso espedfico tan pequeno solamente pueden obtenerse hasta ahora con dificultad y a costes muy altos, mientras que con el procedimiento anteriormente descrito tales pesos espedficos para aglutinantes pueden conseguirse sin problemas y 5 a bajo coste.

Ventajosamente, la marana filar de aglutinante esta aplicada segun un patron no coherente, tal como, por ejemplo, un patron puntual o lineal. Esto contribuye a un peso espedfico pequeno en toda la superficie del semiproducto textil, pero permite al mismo tiempo un peso espedfico localmente mas alto en sitios en los que sea deseable una accion de aglutinacion especialmente alta para la forma posterior de la pieza moldeada preformada. Esto puede 10 ocurrir, por ejemplo, en el caso de la zona de areas del borde.

Se explica seguidamente un ejemplo de realizacion de la invencion ayudandose del dibujo. El dibujo muestra aqrn en:

La figura 1, un diagrama de flujo para el desarrollo de una forma de realizacion del procedimiento de fabricacion de una pieza moldeada preformada;

15 La figura 2, esquematicamente, una variante de los pasos de trabajo para fabricar un semiproducto textil como etapa previa a la obtencion de la pieza moldeada preformada;

Las figuras 3a,b, esquematicamente, una vista de detalle de la estructura de la marana filar de aglutinante, en vista en planta y en corte;

Las figuras 4a,b, esquematicamente, una segunda variante de los pasos de trabajo para fabricar una preforma como 20 etapa previa a la obtencion de la pieza moldeada preformada;

Las figuras 5a,b, esquematicamente, posibilidades de disposicion de la marana filar de aglutinante sobre una capa fibrosa situada debajo de ella; y

La figura 6, esquematicamente, una tercera variante de los pasos de trabajo para fabricar un semiproducto textil como etapa previa a la obtencion de la pieza moldeada preformada.

25 En la figura 1 se representa el desarrollo de una forma de realizacion del procedimiento de fabricacion de una pieza moldeada preformada para un componente de material compuesto fibroso. Tanto en la figura 1 como tambien con ayuda de las figuras siguientes se pretende explicar la invencion a modo de ejemplo ayudandose de una estructura de refuerzo fibrosa que presenta dos capas de refuerzo fibrosas entre las cuales esta dispuesta una marana filar de aglutinante. En el presente ejemplo las dos capas de refuerzo fibrosas estan configuradas como estratos de napa 30 que forman conjuntamente una napa bidireccional. Cabe consignar que la al menos una capa de refuerzo fibrosa puede estar configurada como estratos formadores de una napa, napas, tejidos, generos de punto, generos tricotados, velos, esterillas o trenzados o una combinacion de los mismos. Las napas pueden ser especialmente unidireccionales, biaxiales, bidireccionales o multiaxiales. El numero y la eleccion de la realizacion de la capa de refuerzo fibrosa vienen determinados aqrn primordialmente por la naturaleza y la forma del componente de material 35 compuesto fibroso a fabricar a partir de la pieza moldeada preformada y de los requisitos mecanicos impuestos a este componente. Asf, pueden disponerse tambien una sobre otra tres, cuatro, cinco, seis o mas capas de refuerzo fibrosas de naturaleza diferente, dependiendo de la forma concreta de la pieza moldeada preformada y de los requisitos asf resultantes impuestos a la accion de aglutinacion local de la marana filar de aglutinante cuales y cuantas capas de refuerzo fibrosas estan aprestadas con la marana filar de aglutinante. En una variante preferida, 40 salvo la capa de refuerzo fibrosa situada en la parte mas alta, todas las capas de refuerzo fibrosas estan aprestadas con la marana filar de aglutinante. Mediante una variacion de la densidad de la marana filar de aglutinante se pude reaccionar a requisitos localmente variables impuestos a la accion de aglutinacion. En caso de mas dos capas de refuerzo fibrosas, se ha previsto ventajosamente una marana filar de aglutinante entre al menos dos capas de refuerzo fibrosas.

45 En el presente ejemplo las capas de refuerzo fibrosas son de fibras de vidrio, pero pueden ser tambien de fibras de carbono, fibras de smtesis, fibras naturales, fibras Idbridas o combinaciones de las mismas. En la eleccion de la clase de fibra se tiene en cuenta ventajosamente la matriz de resina que se utilizara para la transformacion ulterior en un componente de material compuesto fibroso.

En la fabricacion de una pieza moldeada preformada para un componente de material compuesto fibroso se forma 50 primeramente una capa de refuerzo fibrosa (paso 10 en la figura 1). A continuacion, se aplica aglutinante por rociado como una marana filar sobre la capa de refuerzo fibrosa (paso 12). El aglutinante consiste preferiblemente en un aglutinante a base de duroplastos no endurecidos. Como especialmente adecuadas se han manifestado las resinas de cadena molecular mas larga que son solidas a temperatura ambiente y que se denominan tambien resinas termofusibles, evitandose por la aplicacion mediante rociado en forma de marana filar una migracion superficial 55 hacia la capa de refuerzo fibrosa situada debajo y haciendose posible asf una buena conformabilidad en fno.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Preferiblemente, se trata aqu de sistemas de resina epoxi sin endurecedor. Se pueden utilizar tambien, por ejemplo, sistemas de poliester o de resina fenolica. Ventajosamente, en la eleccion del material aglutinante se tiene en cuenta la matriz de resina que se utilizara para la transformacion ulterior en un componente de material compuesto fibroso. Es especialmente ventajoso emplear resinas que se basan en los mismos monomeros que la resina de matriz posterior, si bien los polfmeros son de cadena mas corta que en la resina de matriz posterior. En el presente ejemplo se rocfa como marana filar un aglutinante a base de resinas de bisfenol A, por ejemplo de la marca “Shell 1004” de la firma Shell. Este tiene una temperatura de fusion de 90°C, con lo que podna combinarse igualmente bien con fibras de pequena estabilidad frente al calor. Aparte de los bisfenoles, se utilizan tambien novolacas de manera especialmente preferida como aglutinantes, utilizandose todos los sistemas de resina solida propuestos sin endurecedor.

Para rociar el aglutinante como una marana filar, este puede presentarse preferiblemente ya lfquido en un recipiente de reserva de un equipo de rociado o puede licuarse, por ejemplo por calentamiento, entre el recipiente de reserva y la boquilla. A la salida de la boquilla se enfna el material aglutinante y este incide en estado parcial o totalmente solidificado sobre la capa de refuerzo fibrosa. Para la salida de la boquilla se establece preferiblemente tanta presion que se produzca un arremolinamiento del chorro de material aglutinante saliente. El aglutinante puede depositarse asf sobre la capa de refuerzo fibrosa como una marana filar de hilos finos, semejante a algodon de azucar, o como una especie de pella aviar regurgitada de finos hilos continuos. Mediante la forma y el tamano de la boquilla y su distancia a la capa de refuerzo fibrosa, asf como mediante la presion y el arremolinamiento resultante de esta se puede ejercer influencias sobre la estructura y la densidad de la marana filar.

En cuanto a complejidad y costes, constituye una gran ventaja para la tecnica de produccion el que la marana filar de aglutinante pueda integrarse, por asf decirlo en lmea, en la produccion del refuerzo fibroso mediante el paso de rociado.

Despues de los dos pasos del procedimiento de formacion de una capa de refuerzo fibrosa (paso 10) y de rociado de una marana filar de aglutinante (paso 12) y opcionalmente despues de la repeticion del paso 10 y/o el paso 12 se ha fabricado primeramente un producto intermedio que en lo que sigue se denominara semiproducto textil y que puede transformarse despues directamente en una pieza moldeada preformada o bien puede almacenarse transitoriamente y elaborarse adicionalmente mas tarde, eventualmente en otro sitio. Los pasos del procedimiento hasta ahora descritos pueden realizarse de manera continua o discontinua.

La transformacion ulterior del semiproducto textil en la pieza moldeada preformada comprende como pasos esenciales la conformacion en fno de la capa de refuerzo fibrosa provista de una marana filar de aglutinante (paso 14), asf como el calentamiento y el enfriamiento subsiguiente de la capa de refuerzo fibrosa conformada provista de aglutinante (paso 16). En la conformacion en fno se inserta el semiproducto textil en un molde y se le deja drapear allf de tal manera que adopte la forma de este. Una gran ventaja para la tecnica de produccion en lo que respecta a complejidad, demanda de energfa y costes reside en que esto es posible a temperatura ambiente, sin calentamiento del semiproducto textil. En efecto, el apresto con aglutinante en forma de marana filar supone tan solo un perjuicio despreciable para las propiedades textiles de las capas de refuerzo fibrosas y, por tanto, para su conformabilidad. Un calentamiento con enfriamiento subsiguiente es necesario solamente todavfa para fijar la forma. En este caso, se funde el aglutinante y se le deja solidificar nuevamente, manteniendose las capas de refuerzo fibrosas en la forma deseada. Aprovechando la estructura permeable de las capas de refuerzo fibrosas aprestadas con una marana filar de aglutinante se realiza especialmente el calentamiento, pero tambien el enfriamiento por medio de aire correspondientemente atemperado. Se hace posible asf un cambio de temperatura especialmente rapido. Una vez efectuado el enfriamiento se puede desmoldear la pieza moldeada preformada. Eventualmente, esta puede ser tratada aun posteriormente por medio de tratamientos superficiales, individualizacion u otros pasos de procesamiento. En el marco de procedimientos, tales como, por ejemplo, procedimientos RTM (resin transfer moulding - moldeo por transferencia de resina), RIM (resin injection moulding - moldeo por inyeccion de resina) u otros procedimientos de inyeccion asistidos por vacfo y/o por presion, dicha pieza moldeada preformada puede incrustarse tambien como tal en una forma adecuada dentro de una matriz de resina que se endurece seguidamente para fabricar componentes de material compuesto fibroso de esta manera.

La figura 2 ilustra esquematicamente una primera variante de los primeros pasos de la fabricacion de una pieza moldeada preformada, concretamente hasta la fabricacion del semiproducto textil con ayuda del ejemplo representante de una napa bidireccional constituida por dos estratos de napa de vidrio con una marana filar de aglutinante dispuesta entre medias a base de resina de bisfenol A, que en el presente ejemplo esta configurada como una napa bidiagonal. A este fin, esta prevista una primera alimentacion 101 de material de refuerzo fibroso que forma un primer estrato de napa de fibras de vidrio como capa de refuerzo fibrosa, pudiendo alimentarse el material de refuerzo fibroso y similares en forma de hilo o a manera de banda. En la alimentacion 101 se forma una marana filar 107 de aglutinante empleando un equipo de rociado 105 del cual sale un chorro de rociado 109 que se arremolina. Se forma encima, a traves de una segunda alimentacion 103, un segundo estrato de napa de fibra de vidrio concebido como una capa de refuerzo fibrosa. Ambos estratos de napa estan dispuestos bajo +45° y -45°, respectivamente, con relacion a la direccion de procesamiento insinuada por la flecha y forman conjuntamente una napa bidiagonal. La banda 113 del genero del semiproducto textil constituido por napas bidiagonales aprestadas con

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

una marana filar de aglutinante a base de resina de bisfenol A se pincha con agujas o se cose empleando el equipo de cosido o agujado 111 para obtener una mejor manejabilidad.

El agujado se realiza especialmente para asegurar los dos estratos de napa uno a otro contra un resbalamiento demasiado fuerte. La marana filar de aglutinante a base de duroplastos endurecidos se engancha ya por efecto de su fragilidad con la capa de refuerzo fibrosa situada debajo. Ajustando la distancia del equipo de rociado 105 a la capa de refuerzo fibrosa situada debajo se puede variar el grado de solidificacion de la marana filar en el momento de la incidencia de la misma. Preferiblemente, la marana filar no esta todavfa completamente solidificada al incidir sobre la capa de refuerzo fibrosa, con lo que se ajusta en los sitios de contacto una especia de efecto de pegado o una especie de ajuste de forma. La fragilidad de la marana filar de aglutinante a base de duroplasto conduce igualmente a un desmigajamiento parcial, con lo que se distribuyen tambien fragmentos de la marana filar en la capa de refuerzo fibrosa, lo que, en la fijacion de forma para la transformacion posterior en la pieza moldeada preformada, conduce a una mejor accion de aglutinacion. Este desmigajamiento y distribucion de los fragmentos en capas de refuerzo fibrosas adyacentes es fomentado por el agujado.

En las figuras 3a,b se insinua esquematicamente en vista en planta (figura 3a) en el plano x-y y en corte (figura 3b) en la direccion z de un semiproducto textil 201 la estructura de la marana filar de aglutinante a base de duroplastos constituida por fibras 207 sobre o entre las capas de refuerzo fibrosas 203, 205, 213. En la figura 3a se ve desde arriba una capa de refuerzo fibrosa 205 aprestada con fibras 207 de una marana filar de aglutinante, debajo de la cual esta dispuesta otra capa de refuerzo fibrosa 203 orientada en otra direccion. Las fibras 207 de la marana filar tienen diferentes longitudes y curvaturas y se extiende no solo en el plano x-y, sino tambien perpendicularmente al mismo en la direccion z. Estas fibras estan parcialmente desmenuzadas en fragmentos 209 mas pequenos, tal como estos se han representado tambien en la vista en corte de la figura 3b, en la que esta dispuesta una marana filar de aglutinante entre dos capas de refuerzo fibrosas 205, 213. Los fragmentos 209 pueden deslizarse entre las fibras de la capa de refuerzo fibrosa 205. Mediante un cosido de las capas de refuerzo fibrosas 205, 213 una con otra se pueden meter tambien fragmentos en la capa de refuerzo fibrosa 213 situada debajo. Cuando las fibras 207 de la marana filar no estan aun completamente solidificadas al incidir sobre las fibras de la capa de refuerzo fibrosa 205, se forman unos sitios de contacto 211 en los que las fibras 207 de la marana filar se unen con las fibras de la capa de refuerzo fibrosa 205. Debido a la fragilidad del material aglutinante se puede influir sobre la profundidad en la que las fibras 207 de la marana filar penetran en las capas de refuerzo fibrosas adyacentes 205 (en el ejemplo representado en la direccion z).

En las figuras 4a,b se representa desde un lado (figura 4a) y desde arriba (figura 4b) una variante de la construccion representada en la figura 2 para fabricar un semiproducto textil. Mediante una primera alimentacion de hilo 301 a una cinta transportadora 305 que se mueve en la direccion de la flecha se forma una primera capa de refuerzo fibrosa 303. Sobre esta se aplica una marana filar 313 de aglutinante por medio de un equipo de rociado 307 con una boquilla 309 desde la cual se forma un chorro de rociado 311 que se arremolina. La utilizacion de la cinta transportadora 305 permite una mayor exactitud en la deposicion de la primera capa de refuerzo fibrosa 303 y en la aplicacion de la marana filar 313 de aglutinante. Sobre la marana filar 313 de aglutinante se forma a traves de una segunda alimentacion de hilo 317 una segunda capa de refuerzo fibrosa 315. Las capas de refuerzo fibrosas 303, 315 con la marana filar 313 de aglutinante situada entre ellas se proveen de costuras 323 en el equipo de cosido 319 y el semiproducto textil 321 asf fabricado se enrolla sobre un rollo 325 para su transporte adicional.

La construccion de las figuras 4a,b se diferencia de la representada en la figura 2 en que el equipo de rociado 307 puede moverse en vaiven perpendicularmente a la direccion de transporte de la cinta circulante 305 (insinuado por la flecha doble). Esto permite aplicar la marana filar 313 de aglutinante en forma de, por ejemplo, un patron lineal, tal como se representa tambien en las figuras 5a,b de manera esquematica y a tttulo de ejemplo. Se pueden elegir tambien otros patrones de aplicacion coherentes de cualquier clase.

En el semiproducto textil 501 de la figura 5a la marana filar 505 esta aplicada sobre la capa de refuerzo fibrosas 503 segun un patron lineal en forma de meandros. En el semiproducto textil 511 de la figura 5b la marana filar 515 esta aplicada sobre la capa de refuerzo fibrosa 513 segun un patron lineal en forma de espiral, produciendose un movimiento relativo del equipo de rociado paralelamente a la direccion de transporte de la cinta circulante. Mediante el ajuste de la velocidad de la cinta circulante y de la velocidad del equipo de rociado se puede ejercer una influencia muy deliberada sobre la densidad de la marana filar y su peso espedfico local. No obstante, manteniendo pesos espedficos medios del aglutinante de 3 g/m2 a 10 g/m2, preferiblemente de 5 g/m2 a 7 g/m2, se pueden conseguir en todas partes unas concentraciones de aglutinante suficientes para poder fabricar tambien piezas moldeadas preformadas mas complejas. En particular, la aplicacion segun patrones lineales permite una accion de aglutinacion optimizado de la marana filar de aglutinante sin que sea necesaria la aplicacion de una superficie coherente de una marana filar de aglutinante.

El revestimiento con una marana filar de aglutinante depende del material fibroso, el grado de conformacion, la estructura de las capas de refuerzo fibrosas y la rigidez necesaria de la pieza moldeada preformada. Si se considera el ejemplo de dos estratos de napa de fibras de vidrio con orientaciones de +45° y -45° con una marana filar de aglutinante situada entre ellos, preferiblemente a base de duroplastos, por ejemplo a base de resina de bisfenol A, a

partir de la cual se podna fabricar un perfil en L con una protuberancia esferica local, se recubrina la mayor parte con aproximadamente 5-7 g/m2 de marana filar de aglutinante. En la zona de la protuberancia esferica se aumentana localmente la concentracion de aglutinante hasta aproximadamente 10-12 g/m2 para dominar las fuerzas de reposicion de las fibras de las capas de refuerzo fibrosas. La concentracion de aglutinante en promedio estana 5 situada por debajo de 10 g/m2 en toda la superficie de la napa de fibras de vidrio.

En la figura 6 se representa otra variante de la construccion de la figura 2 para la fabricacion de un semiproducto textil como etapa previa a la obtencion de la pieza moldeada preformada. Esta prevista una primera alimentacion de hilo 601 que forma una primera capa de napa de fibras de vidrio como capa de refuerzo fibrosa. Sobre esta se forma una marana filar 607 de aglutinante empleando un equipo de rociado 605 del cual sale un chorro de rociado 609 que 10 se arremolina. Se forma encima de esta, por medio de una segunda alimentacion de hilo 603, un segundo estrato de napa de fibras de vidrio como capa de refuerzo fibrosa. Ambos estratos de napa estan dispuestos bajo +45° y -45°, respectivamente, con relacion a la direccion de procesamiento insinuada por la flecha y forman conjuntamente una napa bidiagonal. La banda 623 del genero del semiproducto textil constituido por napas bidiagonales aprestadas con una marana filar de aglutinante a base de resina de bisfenol A se aguja empleando el equipo de cosido 611 para 15 mejorar la manejabilidad.

En comparacion con la construccion de la figura 2, la construccion de la figura 6 presenta, ademas, un equipo de dispersion 615 para anadir en el presente ejemplo unos aditivos 617 en forma de polvo a la marana filar 607 de aglutinante. El polvo 617 de aditivos puede consistir, por ejemplo, en aditivos que influyan sobre el comportamiento de incendio o de llama de la pieza moldeada preformada y del componente del material compuesto fibroso fabricado 20 con ella. Las propiedades mecanicas, tales como, por ejemplo, la tenacidad del componente del material compuesto fibroso, pueden ser influenciadas a voluntad por la adicion deliberada de aditivos. En caso necesario, el polvo 617 de aditivos puede fijarse sobre la capa de refuerzo fibrosa o en la marana filar 607 de aglutinante mediante, por ejemplo, sinterizacion con ayuda de un equipo de calentamiento 619 y utilizando una radiacion calonfica 621, para impedir asf un escurrido demasiado fuerte hacia fuera. Segun la temperatura alcanzada, la marana filar de 25 aglutinante puede formar entonces tambien un mayor numero de sitios de contacto con la capa de refuerzo fibrosa situada debajo de ella.

Segun la naturaleza y la composicion del aditivo, este puede anadirse tambien al material aglutinante y rociarse juntamente con este como una marana filar. El aditivo o los aditivos pueden rociarse tambien en un paso separado del procedimiento. En particular, los aditivos que aumentan la tenacidad del componente de material compuesto 30 fibroso posterior, llamados tambien toughener, son frecuentemente adecuados para una aplicacion por rociado.

Simbolos de referencia

: 101 Primera alimentacion de hilo

: 103 Segunda alimentacion de hilo

: 105 Equipo de rociado

35: 107 Marana filar

: 109 Chorro de rociado

: 111 Equipo de cosido

: 113 Banda de genero

: 201 Semiproducto textil

40: 203 Capa de refuerzo fibrosa

: 205 Capa de refuerzo fibrosa

: 207 Fibra de marana filar

: 209 Fragmento de marana filar

: 211 Sitio de contacto

45: 213 Capa de refuerzo fibrosa

: 301 Primera alimentacion de hilo

: 303 Primera capa de refuerzo fibrosa

5

10

15

20

25

30

305: Cinta transportadora

307: Equipo de rociado

309: Boquilla

311: Chorro de rociado

313: Marana filar

315: Segun capa de refuerzo fibrosa

317: Segunda alimentacion de hilo

319: Equipo de cosido

321: Banda de genero

323: Costuras

325: Rollo de genero

501: Semiproducto textil

503: Capa de refuerzo fibrosa

505: Marana filar

511: Semiproducto textil

513: Capa de refuerzo fibrosa

515: Marana filar

601: Primera alimentacion de hilo

603: Segunda alimentacion de hilo

605: Equipo de rociado

607: Marana filar

609: Chorro de rociado

611: Equipo de cosido

613: Banda de genero

615: Equipo de dispersion

617: Polvo

619: Calentamiento

621: Radiacion calonfica

623: Banda de genero

10-16: Pasos de procedimiento

Claims

5

10

15

20

25

30

35

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de fabricacion de un semiproducto textil para una pieza moldeada preformada, que comprende los pasos siguientes:

- formacion de al menos una capa de refuerzo fibrosa;

- aplicacion de aglutinante a base de resinas de reaccion de cadena larga, que se presentan en estado solido a temperature ambiente, mediante el rociado del aglutinante como una marana filar.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la marana filar de aglutinante se roda con un peso espedfico en el intervalo de 3 g/m2 a 10 g/m2
3. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que en el rociado se elige la distancia a la capa de refuerzo fibrosa de tal manera que el aglutinante no este aun completamente solidificado al incidir sobre la capa de refuerzo fibrosa.
4. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que se roda un aglutinante con un punto de fusion inferior a 125°C.
5. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que se roda la marana filar de aglutinante como un patron no coherente.
6. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que, despues de aplicar aglutinante, se dispone encima del mismo una segunda capa de refuerzo fibrosa.
7. Procedimiento de fabricacion de una pieza moldeada preformada para un componente de material compuesto fibroso, que comprende los pasos siguientes:

- fabricacion de un semiproducto textil segun el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6;

- conformacion en fno de la al menos una capa de refuerzo fibrosa provista de una marana filar de aglutinante;

- calentamiento y enfriamiento subsiguiente de la capa de refuerzo fibrosa conformada provista de aglutinante.
8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, caracterizado por que el calentamiento de la capa o capas de refuerzo fibrosas conformadas se realiza por medio de aire caliente y/o radiacion infrarroja y/o radiacion de microondas.
9. Procedimiento segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por que el enfriamiento se realiza por medio de aire fno.
10. Semiproducto textil destinado a la fabricacion de una pieza moldeada preformada para un componente de material compuesto fibroso, que presenta sobre al menos una capa de refuerzo fibrosa (503, 513) una marana filar (505, 515) de un aglutinante a base de resinas de reaccion de cadena larga que se presenta en estado solido a temperatura ambiente, caracterizado por que el aglutinante se roda como una marana filar (505, 515) sobre la al menos una capa de refuerzo fibrosa (503, 513).
11. Semiproducto textil segun la reivindicacion 10, caracterizado por que presenta una marana filar (505, 515) de aglutinante con un peso espedfico en el intervalo de 3 g/m2 a 10 g/m2.
12. Semiproducto textil segun la reivindicacion 10 u 11, caracterizado por que la marana filar (505, 515) de aglutinante esta aplicada segun un patron no coherente.