ES2638341T3

ES2638341T3 - Cuerpo moldeado compuesto y método para producirlo

Info

Publication number: ES2638341T3
Application number: ES12767314.3T
Authority: ES
Inventors: Soichi Ishibashi; Masayuki Koshi
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: JP5768818B2; US20140127521A1; EP2695722A4; EP2695722B1; CN103347680A; CN103347680B; JPWO2012137554A1; KR20140009352A; EP2695722A1; WO2012137554A1; KR101933236B1

Abstract

Un método para producir un cuerpo moldeado compuesto (4) donde un cuerpo moldeado compuesto (4) se moldea uniendo una preforma (a) (1) premoldeada usando una resina termoplástica reforzada con fibra y una preforma (b) (2) premoldeada usando una resina termoplástica reforzada con fibra, incluyendo dicho método los pasos de: (1) contener fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o más en al menos una de dichas preformas (a) y (b) (1, 2); (2) usar una resina termoplástica (A) para dicha preforma (a) (1) y usar dicha resina termoplástica (A) o una resina termoplástica (B) para dicha preforma (b) (2); (3) formar una película fina de una resina termoplástica (C) (3) sobre una superficie de dicha preforma (a) o (b) (1, 2), o sobre superficies de ambas preformas (a) y (b) (1, 2); y (4) fundir dicha resina termoplástica (C) y una parte de dichas preformas (a) y (b) (1, 2) por calentamiento en una condición donde dicha película fina de dicha resina termoplástica (C) (3) se coloca en una superficie límite de unión, y moldear dicho cuerpo moldeado compuesto (4) por unión debida a dicha fusión, donde dicha resina termoplástica (A), resina termoplástica (B) y resina termoplástica (C) tienen un componente principal de una resina termoplástica cristalina, y cumplir las relaciones siguientes: temperatura de cristalización de la resina termoplástica (C) < temperatura de cristalización de la resina termoplástica (A), y temperatura de cristalización de la resina termoplástica (C) < temperatura de cristalización de la resina termoplástica (B), y donde dicha resina termoplástica (A) y resina termoplástica (B) tienen un componente principal de un sulfuro de polifenileno, y dicha resina termoplástica (C) incluye un sulfuro de polifenileno copolimerizado.

Description

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DESCRIPCION

Cuerpo moldeado compuesto y metodo para producirlo Campo tecnico de la invencion

La presente invencion se refiere a un metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto, y espedficamente, a un metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto que moldea un cuerpo moldeado compuesto con preformas de premoldeo con formas predeterminadas que incluyen resinas reforzadas con fibra que usan resinas termoplasticas, fundir una parte de las preformas por calentamiento, y unir las preformas una a otra en la parte fundida, y un cuerpo moldeado compuesto producido por el metodo.

Antecedentes de la invencion

Se conoce un metodo de unir una resina reforzada con fibra de una resina termoestable y una resina reforzada con fibra de una resina termoplastica y producir un cuerpo moldeado compuesto hecho de una resina reforzada con fibra como un conjunto (por ejemplo, Documentos de patente 1 y 2). La resina termoplastica propiamente dicha y la resina reforzada con fibra que usa la resina termoplastica tienen excelente moldeabilidad y productividad en serie en comparacion con la resina termoestable y la resina reforzada con fibra que la usa, porque el moldeo por inyeccion se puede llevar a cabo de forma relativamente facil. Por lo tanto, en particular en la produccion de productos en serie y analogos, se precisa un metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto que pueda unir eficientemente una a otra resinas reforzadas con fibra que usan resinas termoplasticas.

Como tal metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto, por ejemplo, se considera el metodo siguiente. A saber, se considera un metodo para preparar al menos dos tipos de productos de resina reforzada con fibra que usan resinas termoplasticas que se forman por moldeo en prensa o moldeo por inyeccion (por ejemplo, un producto de resina reforzada con fibra que usa un sulfuro de polifenileno (PPS); este se denomina una preforma o un producto moldeado primario), poner las preformas en contacto en prensa una con otra mientras son calentadas por algun medio tal como calentamiento directo, vibracion u ondas ultrasonicas, fundir una parte de las preformas, y formar un cuerpo moldeado compuesto por la union debido a la soldadura. Mediante la denominada union por fusion, es posible obtener, por ejemplo, una estructura hueca o un cuerpo moldeado compuesto como un producto moldeado final que esta dotado de nervios y analogos y que exhibe resistencia y rigidez satisfactorias.

Sin embargo, en las preformas antes descritas que usan, por ejemplo, un grado de PPS usual, dado que la velocidad de cristalizacion de la resina PPS es relativamente alta, como resultado, la solidificacion al tiempo del enfriamiento a partir del estado fundido es rapida. Como resultado, aunque la superficie de la preforma se funda produciendo una cierta cantidad de calor, dado que la solidificacion tiene lugar rapidamente antes de pasar a un paso de lograr una buena fusion tal como contacto en prensa, no se puede obtener una resistencia de union capaz de cumplir las expectativas. Por lo tanto, hay peligro de que la resistencia y rigidez de un cuerpo moldeado compuesto como un producto moldeado final no llegue a los valores deseados.

Documentos de la tecnica anterior

Documentos de patente

Documento de Patente 1: JP-B-3906319

Documento de Patente 2: JP-B-4543696

EP 1 892 079 A1 describe una estructura de conexion para un primer componente (12) hecho de un material compuesto de fibra y un segundo componente (14) hecho de termoplastico reforzado con fibra que incluye una zona de conexion (26) en la que los componentes estan fijados juntamente, por ejemplo, con remaches. Entre los dos componentes en la zona de conexion se coloca una capa (40) de material que se refuerza con fibras cortas. Tambien se describe un metodo para unir dos componentes como los descritos poniendo una capa de material que se refuerza con fibras cortas en una zona de conexion entre ellos y fijandolos juntos.

JP 2008 230224 A describe un cuerpo compuesto termoplastico capaz de proporcionar alta adhesion y una propiedad de alto sellado incluso cuando se genera un alabeo o deformacion en la superficie unida de una pieza moldeada, en el metodo de obtener el cuerpo compuesto por soldadura laser. Dicho cuerpo compuesto termoplastico se forma uniendo piezas moldeadas por soldadura laser mediante un elastomero termoplastico en la superficie de union, en moldeo compuesto formado soldando dos piezas moldeadas de las que una se hace de una resina termoplastica reforzada con fibra.

WO 90/00970 A1 describe que la union de piezas termoplasticas de grosor indeterminado se efectua mediante la aplicacion de calor a zonas superficiales seleccionadas de las mismas por lmeas de intenso calor infrarrojo producido por fuentes de calor de reflexion parabolicas-elfpticas desplazadas por un accionador lineal alternativo,

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extrafole con un controlador robotico despues de finalizar el calentamiento para poder unir de forma intermedia las piezas con accionadores adicionales para union.

EP 1762368 A1 describe una composicion de resina en color transmisora de rayos laser incluyendo una resina de sulfuro de polifenileno y un colorante que tiene un pico endotermico de entre 200 °C y 300 °C determinado por analisis termico TG/DTA, donde la diferencia T C -T N entre el punto de cristalizacion T C de la composicion de resina en color transmisora de rayos laser y el punto de cristalizacion T N de la misma composicion que dicha composicion a excepcion de que no contiene dicho colorante, no es inferior a 0 °C determinado por analisis termico DSC. Tambien describe un material transmisor de rayos laser hecho de la composicion de resina en color transmisora de rayos laser, y que tiene un pico de energfa exotermica y un pico de energfa endotermica determinados por analisis termico DSC. La composicion de resina en color transmisoras de rayos laser tiene excelente exactitud de moldeo, buen aspecto y brillo del producto moldeado, es capaz de evitar o de reducir efectivamente el intervalo entre los materiales a soldar en el caso de un producto moldeado usado para soldadura laser, y buena resistencia al calor y rapidez, y el material transmisor de rayos laser tiene excelente estabilidad dimensional y estabilidad de forma y es capaz de evitar o de reducir efectivamente el intervalo entre los materiales a soldar cuando se usa para soldadura laser.

Resumen de la invencion

Problemas a resolver con la invencion

Consiguientemente, un objeto de la presente invencion es proporcionar un metodo en el que, al producir un cuerpo moldeado compuesto de una resina reforzada con fibra usando una resina termoplastica y de excelente moldeabilidad y produccion en serie, se unen preformas premoldeadas por union por fusion una a otra a una resistencia de union suficientemente alta, y se puede producir eficientemente un cuerpo moldeado compuesto como un producto moldeado final de excelente resistencia y rigidez.

Medios para resolver los problemas

Para lograr el objeto antes descrito, un metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto segun la presente invencion es un metodo donde un cuerpo moldeado compuesto se moldea uniendo una preforma (a) premoldeada usando una resina termoplastica reforzada con fibra y una preforma (b) premoldeada usando una resina termoplastica reforzada con fibra, y el metodo incluye los pasos de:

(1) contener fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas en al menos una de las preformas (a) y (b);

(2) usar una resina termoplastica (A) para la preforma (a) y usar la resina termoplastica (A) o una resina termoplastica (B) para la preforma (b);

(3) formar una pelfcula fina de una resina termoplastica (C) sobre una superficie de la preforma (a) o (b), o sobre superficies de ambas preformas (a) y (b); y

(4) fundir la resina termoplastica (C) y una parte de las preformas (a) y (b) por calentamiento en una condicion donde la pelfcula fina de la resina termoplastica (C) se coloca en una superficie lfmite de union, y moldear el cuerpo moldeado compuesto por union debido a la fusion, donde

dicha resina termoplastica (A), resina termoplastica (B) y resina termoplastica (C) tienen un componente principal de una resina termoplastica cristalina, y cumplen las relaciones siguientes:

temperatura de cristalizacion de la resina termoplastica (C) < temperatura de cristalizacion de la resina termoplastica

(A) , y

(B) , y donde

dicha resina termoplastica (A) y resina termoplastica (B) tienen un componente principal de un sulfuro de polifenileno, y dicha resina termoplastica (C) incluye un sulfuro de polifenileno copolimerizado.

Como la preforma antes descrita conteniendo fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas, por ejemplo, se puede emplear

(1) un cuerpo moldeado con una combinacion de un material base de borra orientado de forma sustancialmente aleatoria con fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio en un rango de 1 mm a 50 mm y una resina termoplastica; o

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(2) un cuerpo moldeado reforzado de modo que fibras continuas esten dispuestas extendiendose entre dos partes de extremo arbitrarias de la preforma, o

un cuerpo moldeado combinado con ellos. A saber, en un producto moldeado de una resina reforzada con fibra que usa una resina termoplastica, con el fin de lograr la exhibicion de altas propiedades mecanicas requeridas, por ejemplo, para materiales estructurales, dado que es necesario que la longitud de fibra de las fibras de refuerzo sea grande, se prefiere que un producto moldeado use fibras de refuerzo que tengan una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas, en particular, en consideracion de la moldeabilidad, etc, se prefiere usar un material base de refuerzo de fibra de fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio en un rango de 1 mm a 50 mm, y se prefiere un cuerpo moldeado con una combinacion de un material base de borra orientado de forma sustancialmente aleatoria con fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra en este rango y una resina termoplastica. Alternativamente, tambien se prefiere un cuerpo moldeado reforzado de modo que las fibras de refuerzo formadas como fibras continuas esten dispuestas extendiendose entre dos partes de extremo arbitrarias (por ejemplo, entre dos partes de extremo de dos lados orientados uno a otro) de la preforma. Ademas, tambien se puede emplear un cuerpo moldeado combinado con ellos.

Como se ha descrito anteriormente, una de las realizaciones preferidas de la presente invencion es usar un cuerpo moldeado, que se refuerza de modo que las fibras continuas esten dispuestas extendiendose entre dos partes de extremo arbitrarias, como la preforma. En tal realizacion, se puede obtener propiedades mecanicas mas altas sin corte de fibras cuando se usan ciertas fibras de refuerzo. Si la preforma reforzada por las fibras continuas se dispone de esa manera como una estructura esqueletica, en un producto moldeado integrado compuesto en la presente invencion, se pueden lograr propiedades mecanicas altas y una forma complicada.

En el caso donde se usan fibras de refuerzo discontinuas como las fibras de refuerzo de la preforma, se prefiere que sean fibras de refuerzo que tengan una longitud de fibra de peso medio de 1 mm a 50 mm como se ha descrito anteriormente. Si la longitud de fibra de peso medio es inferior a 1 mm, no pueden lograrse las caractensticas de las fibras de refuerzo y no pueden presentar las altas propiedades mecanicas necesarias. Si la longitud de fibra de peso medio excede de 50 mm, se dana la buena formabilidad, que es una caractenstica cuando se emplean fibras de refuerzo discontinuas.

Ademas, en el caso donde se da importancia a una propiedad mecanica, en particular, tal como la resistencia al impacto, en la preforma antes descrita conteniendo fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas, un rango de 20 mm a 50 mm para la longitud de fibra de peso medio de las fibras de refuerzo puede indicarse como un rango mas preferible. Esto es debido a que la longitud de fibra influye en gran medida en la contribucion al aumento de propiedades mecanicas tales como resistencia al impacto, como se muestra en la figura 2.

La orientacion y las otras caractensticas de las fibras discontinuas no estan limitadas en particular, y se puede emplear una orientacion sustancialmente aleatoria. Como un rango de esta "sustancialmente aleatoria", se puede poner como ejemplo una borra en forma de hoja dispersada con fibras en una condicion isotropica en plano o que tiene una orientacion constante suave, y se puede usar una borra preparada por un proceso conocido de produccion de borra fibrosa, tal como un proceso de fabricacion de papel, un proceso de cardado o proceso de tendido en aire.

Ademas, como una de las realizaciones preferidas de la presente invencion, tambien puede haber una realizacion donde al menos una parte de capa superficial de la preforma antes descrita conteniendo fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas contiene una capa en la que las fibras de refuerzo hechas de fibras continuas estan orientadas en una direccion.

Para la resina termoplastica (A), la resina termoplastica (B) y la resina termoplastica (C) antes descritas, se usan resinas termoplasticas preestablecidas de forma diferente una de otra (a saber, son el mismo tipo de resinas termoplasticas, pero son resinas termoplasticas preparadas por prescripciones diferentes una de otra de modo que sus propiedades y caractensticas son diferentes una de otra). A causa de la union mutua de las resinas termoplasticas, se puede obtener esencialmente de forma facil un buen estado de union, y, ademas, el reciclado se puede realizar facilmente triturando todo el producto moldeado. En la presente invencion, dado que las preformas se moldean con anterioridad aunque las resinas termoplasticas se unan una a otra, la finalidad es lograr una alta resistencia de union entre la resina termoplastica (C) que forma una parte de capa superficial de una preforma y la resina termoplastica (A) o la resina termoplastica (B), y en particular, con el fin de lograrlo, en la presente invencion, se emplea lo siguiente, donde la resina termoplastica (A), la resina termoplastica (B) y la resina termoplastica (C) antes descritas tienen un componente principal de una resina termoplastica cristalina, y cumplen las relaciones siguientes:

(A) , y

(B) .

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As^ con la presente invencion que diferencia entre las temperaturas de cristalizacion altas y bajas, en particular, es posible bajar la velocidad de cristalizacion haciendo relativamente baja la temperatura de cristalizacion de la resina termoplastica (C) colocada en la superficie Kmite de la union (cuanto mas alta es la temperatura de cristalizacion, mas alta es la velocidad de cristalizacion), y cuando la superficie lfmite se calienta por vibracion y analogos, la resina termoplastica (C) en la superficie lfmite puede fundirse suficientemente antes de la cristalizacion, y se puede obtener un tiempo para montaje con la superficie lfmite por contacto a presion de las preformas una con otra y analogos. Por esto, en la combinacion de las preformas que usan la resina termoplastica (A) o la resina termoplastica (B), es posible producir un cuerpo moldeado compuesto unido con una resistencia de union alta. Donde, con la determinacion de esta temperatura de cristalizacion (Tc), determinando una temperatura maxima de cristalizacion exotermica [temperatura de cristalizacion (Tc)] de una resina deseada enfriando la resina deseada a partir de un estado fundido a una velocidad constante (l0°C/min.) con un calonmetro de barrido diferencial (DSC), se estima la velocidad de cristalizacion antes descrita (cuanto mas alta es la temperatura de cristalizacion (Tc), mas alta es la velocidad de cristalizacion).

Ademas, con el fin de satisfacer las propiedades antes descritas de las temperaturas de cristalizacion, o por

separado de las propiedades antes descritas de las temperaturas de cristalizacion, en la invencion la resina

termoplastica (A) y la resina termoplastica (B) son una resina termoplastica hecha de un homopolfmero polimerizado con un monomero especificado, y la resina termoplastica (C) antes descrita es una resina termoplastica hecha de un copolfmero copolimerizado con dos o mas monomeros de tipo diferente y contiene un mismo monomero que un monomero en la resina termoplastica (A) o la resina termoplastica (B) como uno de los dos o mas monomeros, o una composicion de resina mezclada con el copolfmero. Asf, es posible hacer baja la temperatura de cristalizacion del lado de resina termoplastica (C) en comparacion con la del lado de la resina termoplastica (A) o la resina

termoplastica (B), la resina termoplastica (C) con la baja temperatura de cristalizacion contacta con la resina

termoplastica (A) y la resina termoplastica (B) en una condicion fundida durante un penodo mas largo de tiempo, y es posible lograr una union de alta resistencia con la resina termoplastica (A) o la resina termoplastica (B) (entre la preforma (a) y la preforma (b)). A saber, es posible producir un cuerpo moldeado compuesto unido con una resistencia de union alta.

Donde es posible bajar la velocidad de cristalizacion de todo el sistema disminuyendo las temperaturas de cristalizacion de todas las resinas de la resina termoplastica (A), la resina termoplastica (B) y la resina termoplastica

(C). Sin embargo, si se emplea una manera especial de bajar la temperatura de cristalizacion relativamente en todo el sistema, no se puede evitar el aumento del costo, y, por lo tanto, no se considera que este metodo sea un metodo ventajoso desde el punto de vista industrial. Usar la resina termoplastica (C) de temperatura de cristalizacion relativamente baja solamente en la superficie lfmite de la union, se puede obtener una resistencia de union suficiente entre ambas resinas y se puede evitar un aumento grande del costo.

Como la capa lfmite antes descrita de la parte de union (capa intermedia), se puede usar, por ejemplo, una pelfcula o una tela no tejida debido a union por fundido-soplado o por hilado, usando la resina termoplastica (C). Esta se dispone en la preforma (a) o la preforma (b), o en las superficies de la preforma (a) y la preforma (b). Por ejemplo, cuando se obtiene de antemano una preforma por presion y analogos, es preferible colocarla en la superficie e integrarla con anterioridad. En este caso, aunque la resina termoplastica (C) y la resina termoplastica (A) o la resina termoplastica (B) se mezclen parcialmente, al menos una parte de la resina termoplastica (C) puede estar expuesta en la superficie.

Como un metodo para unir la preforma (a) y la preforma (b) en el metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto segun la presente invencion, por ejemplo, se puede usar los metodos siguientes. Como ejemplos se pueden citar soldadura por vibracion (metodo donde las resinas se sueldan una a otra fundiendo las resinas utilizando un calor de friccion generado en la superficie lfmite de union entre dos tipos de preformas), union por fusion en chapa caliente (tecnologfa donde las preformas a soldar se calientan por contacto o sin contacto de una chapa caliente calentada con anterioridad, y despues de que las superficies de union estan en condicion fundida, se prensan dos tipos de preformas para soldadura), union de fusion de impulsos (metodo de union por fusion usando una fuente de calor en la que se aplican un voltaje bajo y una corriente grande a un hilo calentador durante un corto penodo de tiempo para obtener una condicion exotermica), union por fusion a alta frecuencia (metodo de union por fusion para generar calor interno en un material a unir (material conductor) utilizando un calentamiento de induccion a alta frecuencia), union por fusion ultrasonica (metodo para elevar la temperatura de una preforma local y momentaneamente por calor de friccion generado por vibracion ultrasonica vertical de la preforma), etc. Ademas de estos, se puede usar metodos de calentamiento conocidos tales como un metodo para hacer circular una corriente inductiva a un material conductor (por ejemplo, fibras de carbono) por calentamiento por induccion electromagnetica para calentar por calor Joule, un metodo para hacer fluir directamente una corriente a un material conductor (por ejemplo, fibras de carbono) para calentarlo por calor Joule, y metodos debido a aire caliente, soplete o laser.

En el metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto segun la presente invencion, como combinaciones mas concretas de la resina termoplastica (A), la resina termoplastica (B) y la resina termoplastica (C), por ejemplo, se usan las combinaciones siguientes, donde la resina termoplastica (A) y la resina termoplastica (B) tienen un componente principal de un sulfuro de polifenileno, y la resina termoplastica (C) incluye un sulfuro de polifenileno

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copolimerizado. En este caso, como el sulfuro de polifenileno copolimerizado se puede usar un poUmero copolimerizado con una unidad de sulfuro de m-fenileno a una unidad de sulfuro de p-fenileno.

El sulfuro de polifenileno es un polfmero que tiene una estructura ngida y tiene alta rigidez, y exhibe altas propiedades mecanicas por combinacion con fibras de refuerzo tales como fibras de carbono. Por lo tanto, aunque la longitud de fibra de peso medio de las fibras de refuerzo sea corta en un rango de 1 mm a 20 mm, exhibe propiedades mecanicas relativamente altas. Ademas, en el caso donde la longitud de fibra es mas larga o se usan fibras de refuerzo continuas, exhibe propiedades mas altas. Ademas, tiene una propiedad de retardo de llama, y es adecuado para un uso que requiera retardo a la llama, por ejemplo, varios equipos electronicos o piezas electricas para vehnculos. Ademas, aunque el sulfuro de polifenileno usual incluyendo principalmente sulfuro de p-polifenileno es de alta velocidad de cristalizacion y es un grupo generalmente diffcil con moldeo por integracion compuesto aplicando la presente invencion, por ejemplo, usando un grupo de resinas que disminuye la temperatura de cristalizacion (disminucion de la velocidad de cristalizacion) para la resina termoplastica (C), se puede obtener un cuerpo moldeado compuesto de alta resistencia de union.

Ademas, como otra combinacion que no cae dentro del alcance de la presente invencion, la resina termoplastica (A) y la resina termoplastica (B) incluyen una poliamida, y la resina termoplastica (C) incluye una poliamida copolimerizada.

Es deseable que la temperatura de cristalizacion del lado de resina termoplastica (C) sea baja en comparacion con la del lado de resina termoplastica (A) o el lado de resina termoplastica (B), y el metodo para realizarlo este no esta limitado. Como el metodo para cambiar la temperatura de cristalizacion de un polfmero, se puede utilizar metodos conocidos, y distintos del metodo antes descrito usando un copolfmero, la temperatura de cristalizacion se puede controlar anadiendo varios aditivos tales como talco, caolm, un compuesto de fosforo organico, un polfmero especificado en pequena cantidad. Ademas, tambien es posible cambiar la temperatura de cristalizacion poniendo los grupos finales de las principales cadenas polfmericas de la resina termoplastica (A), la resina termoplastica (B) y la resina termoplastica (C) en grupos especificados.

Ademas, en el metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto segun la presente invencion, el tipo de las fibras de refuerzo usadas no esta limitado en particular; pueden usarse fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de aramida, etc, y tambien se puede emplear una estructura hubrida que las combine. En caso de que se desee facilidad de diseno de resistencia, facilidad de produccion y analogos en la produccion del cuerpo moldeado compuesto, en particular, se prefiere una realizacion conteniendo fibras de carbono. En particular, si se usan fibras de carbono como las fibras de refuerzo de la preforma usando fibras continuas, se puede obtener claramente altas caractensticas de las fibras de refuerzo.

Utilizando el metodo de la invencion, se obtiene un cuerpo moldeado compuesto. La forma y la estructura del cuerpo moldeado compuesto a producir no estan limitadas en particular. Con la parte fundida entre la preforma (a) y la preforma (b), es deseable asegurar una zona amplia tan grande como lo permita la forma. Se puede emplear una forma de encaje. Un ejemplo de al menos una de las preformas es una preforma obtenida inyectando un material a modo de pellets usando una maquina de moldeo por inyeccion ordinaria. Ademas, tambien se puede usar un metodo de moldeo que realice una operacion que se le asemeje. Por ejemplo, se puede usar el denominado moldeo de inyeccion en prensa que combina las operaciones de inyeccion y prensado. Los pellets usados para moldeo por inyeccion o tecnologfas semejantes pueden ser pellets compuestos usuales y se pueden denominar pellets de fibra larga.

Efecto segun la invencion

Asf, en el metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto segun la presente invencion, cuando la preforma (a) y la preforma (b) se unen, dado que la resina termoplastica (C) que forma las partes de capa superficial de las preformas y las resinas termoplasticas (A) y (B) son el mismo tipo de resinas termoplasticas, pero son resinas termoplasticas preparadas por prescripciones diferentes una de otra de modo que la velocidad de cristalizacion de la resina termoplastica (C) es relativamente baja, la resina termoplastica (C) contacta con la resina termoplastica (A) y la resina termoplastica (B) en una condicion fundida durante un penodo de tiempo mas largo, y se puede lograr una union de alta resistencia con la resina (A) o la resina (B) (entre la preforma (a) y la preforma (b)). El cuerpo moldeado compuesto asf producido tiene alta resistencia mecanica y rigidez, y, ademas, dado que es un cuerpo unido con mismo tipo de resinas termoplasticas, tambien puede tener una excelente propiedad de reciclado.

Breve explicacion de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es un diagrama esquematico que representa un metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto segun una realizacion de la presente invencion.

[Figura 2] La figura 2 es un diagrama que representa relaciones generales entre una longitud de fibra de las fibras de refuerzo y las propiedades y la moldeabilidad del compuesto en conexion con la presente invencion.

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Realizaciones para llevar a la practica la invencion

A continuacion, se explicaran realizaciones de la presente invencion con referencia a las figuras.

La figura 1 muestra ejemplos de un metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto segun una realizacion de la presente invencion y preformas en la presente invencion. En la figura 1, el sfmbolo 1 indica una preforma (a) y el sfmbolo 2 indica una preforma (b). Ademas, el sfmbolo 3 indica una capa usando una resina termoplastica (C) que tiene una temperatura de cristalizacion relativamente mas baja (por ejemplo, un PPS de baja temperatura de cristalizacion [un sulfuro de polifenileno copolimerizado de baja temperatura de cristalizacion]). La capa 3 de resina termoplastica (C) se moldea integralmente con anterioridad sobre una superficie de la preforma (a) (1). Cada una de la preforma (a) (1) y la preforma (b) (2) incluye una resina reforzada con fibra usando una resina termoplastica (A) o una resina termoplastica (B) (es decir, PPS que tiene una temperatura de cristalizacion usual) que tiene una temperatura de cristalizacion relativamente mas alta que la de la resina termoplastica (C).

La preforma (a) (1) y la preforma (b) (2) antes descritas se convierten en un cuerpo moldeado compuesto 4 fundiendo una parte de las preformas para unirlas por fusion por contacto mutuo a presion de las preformas mientras se calienta con un medio apropiado tal como calentamiento directo, vibracion o ultrasonido. Mediante dicha fusion, por ejemplo, se puede obtener el cuerpo moldeado compuesto 4 como un producto moldeado final, que se forma en una estructura hueca o recibe nervios y analogos y tiene tanto resistencia como rigidez.

Tambien se considera un caso donde la resina usada para la preforma (b) (2) es una resina termoplastica (B) diferente de la resina termoplastica (A). Ademas, se pueden emplear ambos casos donde la capa 3 de resina termoplastica (C) se forma con anterioridad sobre la superficie de la preforma (a) (1) y donde se forma sobre la superficie de la preforma (b) (2) a condicion de que sea una realizacion donde la resina termoplastica (C) este sobre la superficie de fusion. La capa 3 de resina termoplastica (C) se puede formar sobre las superficies de la preforma

(a) (1) y la preforma (b) (2).

La preforma (a) y la preforma (b) antes descritas se obtienen por un metodo de moldeo como moldeo a presion o moldeo por inyeccion, y el metodo de moldeo no esta limitado en particular. En caso de usar moldeo en prensa, se puede moldear una preforma que tenga una forma predeterminada usando un denominado prepreg termoplastico, preparado por mezcla o impregnacion de una resina termoplastica, por ejemplo, en un material continuo base de fibra tal como una tela tejida, un material base provisto de fibras en una direccion (un material base unidireccional [UD]) o una borra de fibras largas, como materia prima, poniendolo en un molde y calentandolo y sometiendolo a presion. Entonces, por ejemplo, por presion despues de disponer una capa tal como una pelmula o una tela no tejida, que es la resina termoplastica (C), como la capa inferior o la capa superior en un molde con anterioridad, se pueden integrar. Ademas, tambien en el caso de moldeo por inyeccion, el moldeo se puede llevar a cabo mediante un metodo como moldeo por inserto para moldeo por inyeccion despues de disponer una capa tal como una pelmula o una tela no tejida, que es la resina termoplastica (C), en una cavidad de un molde con anterioridad, o despues de disponer un prepreg termoplastico en una cavidad con anterioridad. Ademas de estos, para preparar una preforma se puede utilizar tecnologfas conocidas de moldeo de resina termoplastica, como el denominado moldeo por inyeccion en prensa, moldeo al vado, moldeo por soplado, moldeo en autoclave y moldeo de diafragma. La preforma es procesada convirtiendola en un cuerpo moldeado compuesto generalmente por enfriamiento para sacarlo de un molde despues del moldeo primario, y calentandolo despues de nuevo y uniendolo para hacer el cuerpo moldeado compuesto. Tambien puede ejemplificarse una lmea de produccion total y analogos donde, mientras la preforma (a) y la preforma (b) son moldeadas por maquinas de moldeo separadas una de otra, respectivamente, se unen automaticamente en un proceso siguiente. Naturalmente, si los ciclos de moldeo de la preforma (a) y la preforma (b) son diferentes uno de otro, se puede construir una lmea independiente de union/procesado.

La libertad de forma y diseno de un cuerpo moldeado compuesto puede incrementarse drasticamente por una condicion donde las preformas pueden unirse y mezclarse libremente una con otra con buena resistencia de union. Por ejemplo, puede realizarse facilmente una estructura hueca y analogos, que es diffcil de obtener mediante moldeo por inyeccion ordinario. Ademas, puede obtenerse una forma complicada y una alta propiedad mecanica, por ejemplo, moldeando una parte de placa frontal que tiene una superficie curvada suave usando un prepreg continuo reforzado con fibra (preforma (a)) y uniendole un producto de forma complicada moldeado por inyeccion que tiene nervios y analogos para refuerzo (preforma (b)). En este caso, si se une de modo que forme adecuadamente una parte hueca, tambien puede mejorarse en gran medida una propiedad de aligeramiento de peso. Las preformas (a) y

(b) y las materias primas a usar y sus formas pueden establecerse libremente dentro del rango de la aplicacion de las materias primas capaces de aplicarse. Si la preforma (a) se forma en forma de chapa frontal (por ejemplo, un panel de revestimiento) por refuerzo con fibras largas que tienen una longitud de fibra de peso medio de 20 mm o mas o fibras continuas y usando una resina termica de modulo elastico alto/alta resistencia, tal como resina PPS, como una base de la resina de matriz, la preforma (b) se forma a modo de canal en L, canal en C, canal en I o canal en Q (por ejemplo, un travesano), y estas preformas se unen una a otra para formar una estructura integral de panel de recubrimiento, es posible aplicarlas incluso a una estructura que requiera altas propiedades mecanicas y propiedad de aligeramiento de peso, tal como un material estructural para aviones. Igualmente, tambien es facilmente posible el uso en una estructura para vehmulos, en la que un elemento de refuerzo (por ejemplo, un

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bastidor interior) esta unido a un elemento de chapa frontal (por ejemplo, un panel exterior). En estos casos, aunque se emplee una realizacion donde una pluralidad de preformas (b) como elementos de refuerzo se unen a una preforma (a) que tiene una forma de chapa frontal plana, queda incluida en la presente invencion.

Con el fin de investigar el grado de influencia en la resistencia de union dependiendo de la combinacion de resinas reforzadas con fibra, se realizo una prueba de fusion por vibracion en la combinacion de preformas representada en la figura 1. Usando un sulfuro de polifenileno que tiene una temperatura de cristalizacion usual para la preforma (a) y la preforma (b) como las resinas termoplasticas (A) y (B), se formo integralmente una capa de resina termoplastica

(C) sobre una superficie de la preforma (a). Como la resina termoplastica (C) se uso una resina de sulfuro de polifenileno que tema una temperatura de cristalizacion baja. En este caso, la resistencia de union era alta, y la dispersion de la resistencia de union era pequena. Para comparacion con esta, cuando se realizo una prueba de fusion preparando completamente la misma preforma (a) y la preforma (b) a excepcion de la condicion de que no contema la resina termoplastica (C), la resistencia de union era baja, y la dispersion de la resistencia de union era grande.

En la descripcion anterior, se ejemplifica la combinacion de la resina termoplastica (A), la resina termoplastica (B) y la resina termoplastica (C) cuyas bases son PPS. Por ejemplo, como se ha indicado, como esta combinacion, puede ejemplificarse una combinacion en la que la resina termoplastica (A) y la resina termoplastica (B) incluyen un sulfuro de polifenileno y la resina termoplastica (C) incluye un sulfuro de polifenileno copolimerizado, y como el sulfuro de polifenileno copolimerizado puede usarse, por ejemplo, un polfmero en el que la unidad de sulfuro de m-fenileno esta copolimerizada a la unidad de sulfuro de p-fenileno. Tambien se describe, pero no es parte de la presente invencion, una combinacion de la resina termoplastica (A), la resina termoplastica (B) y la resina termoplastica (C), donde la resina termoplastica (A) y la resina termoplastica (B) incluyen una poliamida, y la resina termoplastica (C) incluye una poliamida copolimerizada. En tal caso, usando una poliamida copolimerizada, como ejemplos de poliamida que forman componentes capaces de ser copolimerizados, pueden ejemplificarse amino acidos como acido 6- aminocapronico (excluyendo el caso de a-1), acido 11-ami-noundecanoico, acido 12-aminododecanoico y acido paraaminometil benzoico, lactamas tales como £-aminocaprolactama (excluyendo el caso de a-1) y w-laurolactama, diaminas alifaticas, alidclicas y aromaticas tales como tetrametilen diamina, hexametilen diamina, 2- metilpentametilen diamina, undecametilen diamina, dodecametilen diamina, 2,2,4-/2,4,4-trimetilhexametilen diamina, 5-metilnonametilen diamina, metaxilen diamina, paraxililen diamina, 1,3-bis(aminometil)ciclohexano, 1,4- bis(aminometil)ciclohexano, 1-amino-3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexano, bis(4-aminociclohexil)metano, bis(3- metil-4-aminociclohexil)metano,2,2-bis(4-aminocicloclohexil)propano, bis(aminopropil)piperazina, y ami- noetilpiperazina, y acidos dicarboxflicos alifaticos, alidclicos y aromaticos tales como acido adfpico, acido suberico, acido azelaico, acido sebacico, acido decanodicarboxflico, acido tereftalico, acido isoftalico, acido 2-clorotereftalico, acido 2-metiltereftalico, acido 5-metilisoftalico, acido 5-sodio sulfoisoftalico, acido hexahidrotereftalico, y acido hexahidroisoftalico. Ademas, segun las propiedades requeridas para el producto moldeado a obtener, se puede anadir a una resina un retardante de llama, un agente de mejora de la resistencia a la intemperie, y otros distintos, un antioxidante, un estabilizador termico, un absorbente ultrasonico, un plastificante, un lubricante, un colorante, un compatibilizante, un relleno conductor, etc.

Ademas, en la presente invencion, la preforma se moldea con anterioridad usando una primera resina reforzada con fibra conteniendo fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas, preferiblemente es, por ejemplo,

(1) un cuerpo moldeado con una combinacion de un material base de borra orientado de forma sustancialmente aleatoria con fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio en un rango de 1 mm a 50 mm y una resina; o

(2) un cuerpo moldeado reforzado de modo que las fibras continuas esten dispuestas extendiendose entre dos partes de extremo arbitrarias de la preforma, o

Un cuerpo moldeado combinado con ellos, y esto se define con el fin de obtener buenas propiedades con respecto tanto a las varias propiedades mecanicas como a la moldeabilidad/formabilidad de la preforma propiamente dicha, en ultimo termino, de un cuerpo moldeado compuesto como producto moldeado final.

A saber, como se representa en la figura 2 con respecto a una relacion general entre longitud (longitud de fibra de peso medio, unidad: mm) de fibras de refuerzo contenidas en un material para moldeo en una resina reforzada con fibra (compuesto) y niveles relativos de varios tipos de propiedades de una resina moldeada reforzada con fibra, si la longitud de fibra es pequena, el modulo elastico, la resistencia y la resistencia al impacto se reducen, pero la moldeabilidad y la formabilidad son mejores, y por el contrario, si la longitud de fibra es grande, el modulo elastico, la resistencia y la resistencia al impacto se incrementan, pero la moldeabilidad y la formabilidad se deterioran. Para mantener altas estas propiedades en un equilibrio bueno, en particular, se prefiere que se contengan fibras de refuerzo que tengan una longitud de fibra de peso medio en un rango de 1 mm a 50 mm.

Aunque en la figura 2 se ejemplifican procesos de moldeo tfpicos correspondientes a la longitud de las fibras de refuerzo contenidas en un material moldeado (moldeo por inyeccion, moldeo en prensa, moldeo en autoclave, RTM

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[Moldeo por Transferencia de Resina]) (naturalmente, sin limitacion a estos procesos de moldeo), en el caso donde se contienen fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio en un rango de 1 mm a 50 mm que es una realizacion preferida en la presente invencion, el moldeo en prensa es adecuado.

Aplicaciones industrials de la invencion

El metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto segun la presente invencion se puede aplicar a cualquier uso de un cuerpo moldeado compuesto, y en particular, es adecuado para el caso donde hay que producir un cuerpo moldeado compuesto en un sistema de produccion relativamente en serie de forma eficiente y con una productividad excelente. Ejemplos de los usos de un cuerpo moldeado compuesto preparado segun la presente invencion son, por ejemplo, alojamientos, elementos interiores tales como bandejas y chasis y sus cajas de equipo electrico/electronico tal como un ordenador personal, pantalla, equipo de automatizacion de oficinas, telefono portatil, terminal de informacion portatil, fax, disco compacto, micro disco portatil, radio casete portatil, PDA (terminal de informacion portatil tal como libro de bolsillo electronico), videocamara, camara digital fija, equipo optico, equipo audio, acondicionador de aire, equipo de iluminacion, artfculos recreativos, juguetes, y otros electrodomesticos; elementos para mecanismos; material de construccion tal como paneles; piezas, elementos y paneles exteriores para automoviles y vehuculos de dos ruedas tales como piezas de motor, terminal de alternador, conector de alternador, regulador IC, base de potenciometro para atenuador de luz, piezas para suspension, varios tipos de valvulas tales como valvulas de gases de escape, varios tipos de tubos para sistemas de combustible, escape y admision, esnorquel de boquilla de admision de aire, colector de admision, varios tipos de bastidores, varios tipos de bisagras, varios tipos de cojinetes, bomba de combustible, deposito de gasolina, Deposito CNG, junta de agua refrigerante de motor, cuerpo principal del carburador, separador de carburador, sensor de gases de escape, sensor de agua refrigerante, sensor de temperatura del aceite, sensor de desgaste de zapata de friccion de freno, sensor de posicion del estrangulador, ciguenal, sensor de posicion, flujfmetro de aire, base de termostato para acondicionador de aire, valvula de control de flujo de aire caliente de calefactor, portaescobillas para motor de radiador, impulsor de bomba de agua, alabe de turbina, piezas para motor de limpiaparabrisas, distribuidor, interruptor de dispositivo de arranque, rele de dispositivo de arranque, mazo de cables para transmision, boquilla de lavado de ventana, placa de conmutacion de panel de acondicionador de aire, bobina de valvula electromagnetica de sistema de combustible, conector para fusible, bandeja de batena, mensula AT, soporte de faro, alojamiento de pedal, manillar, viga de puerta, protector, chasis, bastidor, reposabrazos, terminal de bocina, rotor de motor paso a paso, casquillo de lampara, reflector de lampara, alojamiento de lampara, piston de freno, protector contra el ruido, soporte de radiador, cubierta de neumatico de repuesto, carcasa de chapa, bobina de solenoide, filtro de aceite de motor, caja de dispositivo de encendido, cubierta baja, placa de estribo, revestimiento de pilares, eje impulsor, rueda, guardabarros, embellecedor, parachoques, viga de parachoques, capo, piezas aero, plataforma, rejilla de carenado, techo, panel de instrumentos, spoiler, y varios tipos de modulos; y piezas, elementos y paneles exteriores para aviones tales como gondola de tren de aterrizaje, aleta, spoiler, borde, timon, elevador, carenado y refuerzo.

Explicacion de simbolos

1: Preforma (a)

2: Preforma (b)

4: Cuerpo moldeado compuesto

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto (4) donde un cuerpo moldeado compuesto (4) se moldea uniendo una preforma (a) (1) premoldeada usando una resina termoplastica reforzada con fibra y una preforma (b) (2) premoldeada usando una resina termoplastica reforzada con fibra, incluyendo dicho metodo los pasos de:

(1) contener fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas en al menos una de dichas preformas (a) y (b) (1,2);

(2) usar una resina termoplastica (A) para dicha preforma (a) (1) y usar dicha resina termoplastica (A) o una resina termoplastica (B) para dicha preforma (b) (2);

(3) formar una pelfcula fina de una resina termoplastica (C) (3) sobre una superficie de dicha preforma (a) o (b) (1, 2), o sobre superficies de ambas preformas (a) y (b) (1,2); y

(4) fundir dicha resina termoplastica (C) y una parte de dichas preformas (a) y (b) (1, 2) por calentamiento en una condicion donde dicha pelfcula fina de dicha resina termoplastica (C) (3) se coloca en una superficie lfmite de union, y moldear dicho cuerpo moldeado compuesto (4) por union debida a dicha fusion, donde

dicha resina termoplastica (A), resina termoplastica (B) y resina termoplastica (C) tienen un componente principal de una resina termoplastica cristalina, y cumplir las relaciones siguientes:

temperatura de cristalizacion de la resina termoplastica (C) < temperatura de cristalizacion de la resina termoplastica

(A) , y

temperatura de cristalizacion de la resina termoplastica (C) < temperatura de cristalizacion de la resina termoplastica

(B) , y donde

dicha resina termoplastica (A) y resina termoplastica (B) tienen un componente principal de un sulfuro de polifenileno, y dicha resina termoplastica (C) incluye un sulfuro de polifenileno copolimerizado.
2. El metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto (4) segun la reivindicacion 1, donde dicha preforma (1, 2) conteniendo fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas es

(1) un cuerpo moldeado con una combinacion de un material base de borra orientado de forma sustancialmente aleatoria con fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio en un rango de 1 mm a 50 mm y una resina termoplastica; o

(2) un cuerpo moldeado reforzado de modo que fibras continuas esten dispuestas extendiendose entre dos partes de extremo arbitrarias de dicha preforma, o

un cuerpo moldeado combinado con ellos.
3. El metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto (4) segun la reivindicacion 2, donde dicha preforma (1, 2) conteniendo fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas es un cuerpo moldeado con una combinacion de un material base de borra orientado de forma sustancialmente aleatoria con fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio en un rango de 20 mm a 50 mm y una resina termoplastica.
4. El metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto (4) segun la reivindicacion 1, donde al menos una parte de capa superficial de dicha preforma (1, 2) conteniendo fibras de refuerzo que tienen una longitud de fibra de peso medio de 1 mm o mas contiene una capa en la que fibras de refuerzo hechas de fibras continuas estan orientadas en una direccion.
5. El metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto (4) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde dicho sulfuro de polifenileno copolimerizado incluye un polfmero copolimerizado con una unidad de sulfuro de m- fenileno a una unidad de sulfuro de p-fenileno.
6. El metodo para producir un cuerpo moldeado compuesto (4) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde al menos una de dichas preformas (a) y (b) (1,2) contiene fibras de carbono como fibras de refuerzo.