ES2892904T3

ES2892904T3 - Elemento de material compuesto, en particular para aparatos deportivos

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Publication number: ES2892904T3
Application number: ES17792028T
Authority: ES
Inventors: Rouven Dirk Brauers
Original assignee: Bufo Tech Ug
Current assignee: Bufo Tech Ug
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2022-02-07
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: EP3535120B1; DE102016120931A1; EP3535120A1; WO2018083019A1; US20190255826A1; HUE056120T2; PL3535120T3; PT3535120T

Abstract

Elemento de material compuesto (20), en particular para la fabricación de aparatos deportivos, caracterizado por que presenta al menos una capa de mezcla (26) comprimida de granulado de corcho (22) y fibras cortas (24).

Description

DESCRIPCIÓN

Elemento de material compuesto, en particular para aparatos deportivos

La presente invención se refiere a un elemento de material compuesto, que puede usarse en particular para la fabricación de aparatos deportivos.

Los aparatos deportivos, en particular tablas de surf, tablas de windsurf, tablas de esquí acuático, tablas de esquí acuático de rodillas, tablas de kitesurf, tablas de skim o monopatines están constituidos habitualmente por un cuerpo base que presenta una forma a modo de tabla con un lado superior y un lado inferior. Los aparatos deportivos mencionados a modo de ejemplo están sujetos durante el uso del aparato deportivo a considerables cargas físicas. A esto pertenecen en particular cargas por presión/tracción, por cizallamiento y por torsión. Por tanto, éstos deben ser suficientemente resistentes, sin embargo a pesar de ello deben presentar buenas propiedades de amortiguación con bajo peso. Estas son esenciales para una alta suavidad de marcha y control a través del aparato deportivo.

Habitualmente, los aparatos deportivos acuáticos mencionados presentan un núcleo de espuma revestido con laminado. Las laminaciones pueden estar constituidas a este respecto por ejemplo por una resina de poliéster o resina epoxídica y un material de lámina estratificada de fibras de vidrio. El propio cuerpo de espuma está formado por ejemplo de Styropor o poliuretano. Como capas exteriores se usan con frecuencia materiales compuestos de fibras, de plásticos (GFK o CFK). Estos refuerzan, dependiendo de la orientación, las resistencias a la torsión o a la flexión.

Los monopatines, por el contrario, en una variante de realización especialmente sencilla están fabricados de un plástico, preferentemente están constituidos, sin embargo, por una madera del grupo de las maderas contrachapeadas, y están estructurados en la mayoría de los casos en siete capas. Los arces canadienses o bálticos son especialmente muy adecuados para la fabricación. También en el caso de los monopatines existe la dificultad en facilitar una medida óptima entre una alta resistencia frente a las fuerzas de presión, cizallamiento y torsión y amortiguación suficientemente alta.

El corcho actúa de manera amortiguadora, sin embargo presenta una resistencia muy baja. Por el documento JP 2004 058557 A se conoce una estera flexible de una mezcla de corcho-fibras de poliamida, que es desodorante y apantalla frente a ondas electromagnéticas. El documento WO 2014/200374 A1 describe muy en general el uso de corcho como capa intermedia. El documento DE 102011 008974 A1 enseña un procedimiento para la fabricación de moqueta, que en su lado inferior presenta poros y puede aspirarse por medio de un vacío en los poros en un suelo.

El objetivo de la invención consiste en facilitar un elemento de material compuesto, que sea adecuado para la fabricación de los aparatos deportivos mencionados anteriormente y presente propiedades mejoradas en comparación con los inconvenientes del estado de la técnica. El elemento de material compuesto debe poder producirse a este respecto de manera económica y sencilla y debe presentar en particular buenas propiedades de amortiguación. Además debe facilitarse un procedimiento para la producción de un elemento de material compuesto de este tipo.

La invención se soluciona mediante un elemento de material compuesto que presenta al menos una capa de mezcla comprimida de granulado de corcho y fibras cortas. Además se consigue el objetivo mediante un procedimiento con las características de la reivindicación de procedimiento independiente.

A continuación se usan para la capa de acuerdo con la invención de una mezcla de granulado de corcho y fibras cortas el término capa de mezcla.

La capa de mezcla puede estar dispuesta en el interior entre dos capas de laminado adicionales, por ejemplo una capa superior y capa inferior, sin embargo es concebible también la disposición de la capa directamente como lado superior o inferior. Igualmente es concebible la disposición de varias capas de mezcla de acuerdo con la invención dentro de un elemento de material compuesto de múltiples capas. El elemento de material compuesto de acuerdo con la invención puede presentar además capas que están formadas de tejidos o telas apiladas.

Básicamente se conoce el uso de placas de corcho como núcleo de sándwich debido a sus propiedades de alta amortiguación. Para cargas orientadas a campeonato o bien cargas correspondientemente altas durante el ejercicio del deporte con uno de los aparatos deportivos mencionados no es suficiente, sin embargo, la resistencia a la rotura de los productos de corcho habituales en el comercio. El corcho presenta de acuerdo con la naturaleza solo una baja resistencia a la presión y al cizallamiento, por lo que el corcho no es adecuado para estructuras de tipo sándwich altamente cargadas. Este inconveniente se compensa de acuerdo con la invención de manera eficaz mediante adición de fibras cortas. Ha resultado especialmente eficaz en particular la adición de fibras de carbono, dado que estas elevan la capacidad de carga mecánica en un múltiplo, sin que a este respecto se influyan negativamente las propiedades amortiguadoras ventajosas.

Las propiedades de la capa de mezcla pueden influirse ventajosamente a través de las proporciones de volumen (cantidad) de las fibras y el tipo de fibra. La longitud de las fibras puede variar, por ejemplo de 0,05 mm a aproximadamente 6 mm, preferentemente de 0,1 mm a 0,3 mm. El granulado de corcho puede presentar de acuerdo con la invención una densidad de aproximadamente 50 kg/m3 - 300 kg/m3, en donde han resultado especialmente adecuados aproximadamente de 90 kg/m3 - 250 kg/m3. También a través de la densidad del granulado de corcho pueden influirse las propiedades de la capa de mezcla o bien del elemento de material compuesto producido a partir de esto.

Se ha mostrado que el uso de fibras cortas no solo eleva claramente la resistencia al cizallamiento y a la presión en comparación con las placas de corcho convencionales, sino que se reduce claramente también una aparición de las denominadas roturas de fibras intermedias dentro del elemento de material compuesto. Esto resulta de que las superficies límite del laminado, que presentan un revestimiento de fibras de corcho, pueden amortiguar claramente mejor las tensiones de cizallamiento producidas.

La capa de mezcla se genera mediante compresión, calentamiento y/o adhesión. A este respecto puede usarse la resina propia del corcho o resina sintética alimentada, por ejemplo resina epoxídica, poliuretanos, éster vinílico, biorresinas, poliésteres, resinas acrílicas etc. Los bloques prensados o adheridos pueden cortarse en capas o placas de distintos grosores y presentan un refuerzo de fibras tridimensional, que justifica las propiedades físicas claramente mejoradas. Como alternativa, en lugar de elementos de material compuesto a modo de tabla, planos pueden cortarse o fabricarse también formas complejas directamente a partir de la capa de mezcla generada. Es concebible también el uso de moldes discrecionales, en los que se introduce la mezcla líquida de granulado de corcho y fibras cortas para el curado.

El uso de la propia capa de mezcla de acuerdo con la invención, o sea sin otra capa de otro material, es básicamente posible y ventajoso, sin embargo puede cargarse menos la propia capa de mezcla en comparación con otros materiales. En este sentido resulta un elemento de material compuesto especialmente ventajoso en particular mediante adición de otras capas, en particular de capas exteriores (estructura de tipo sándwich clásica) de otros materiales con otras propiedades deseadas.

Como material de fibras cortas se tienen en cuenta algodón, lino, basalto, vidrio, carbono, fibras sintéticas (Vectran), aramida, coco, cáñamo, seda, lana, bambú, kozo, gampi, abacá, sulfato de pino y también yute. Los materiales pueden mezclarse a este respecto como único aditivo, sin embargo también en combinación entre sí con el granulado de corcho.

Se ha mostrado que el tamaño de grano o bien tamaño de diámetro de grano del granulado de corcho en el caso de un uso como capa de núcleo o capa intermedia debía ascender preferentemente a de 0,1 mm a aproximadamente 20 mm, para presentar propiedades físicas óptimas. Si se usa la capa de mezcla de acuerdo con la invención como capa superior o inferior, ha resultado especialmente favorable un tamaño de grano del granulado de corcho de aproximadamente 0,1 mm a aproximadamente 2 mm.

El granulado de corcho se encuentra preferentemente en forma hinchada, expandida. Este se mezcla con las fibras cortas de manera que resulta una distribución uniforme de los dos materiales entre sí.

Preferentemente, el elemento de material compuesto está formado de materiales biodegradables. Por ejemplo se usa a este respecto o bien exclusivamente la resina propia del corcho o se usan como aditivos únicamente biorresinas. La mayor parte de las biorresinas con buenas propiedades técnicas tienen una proporción biológica actualmente de hasta el 70 %. También las fibras cortas están constituidas entonces por materiales biodegradables.

Una ventaja esencial de la capa de mezcla de acuerdo con la invención de granulado de corcho y fibras cortas consiste también en que esta no absorbe agua y es resistente frente a mohos. Debido a ello es especialmente adecuado para la formación de aparatos deportivos acuáticos.

El elemento de material compuesto de acuerdo con la invención puede presentar por ejemplo al menos una capa adicional de vidrio. En la variante más sencilla está prevista solo una capa de vidrio y una capa de la mezcla de granulado de corcho y fibras cortas. La capa de mezcla puede estar dispuesta sin embargo también entre dos capas de vidrio, por ejemplo en el caso de esquíes, monopatines o tablas de snow, ventajosamente pueden estar previstas incluso también tres capas de vidrio, que limitan en cada caso con las capas de mezcla. Con otras palabras están previstas en cada caso capas de vidrio exteriores, siguen hacia el interior dos capas de mezcla, que a su vez están separadas una de otra por una capa de vidrio central. Básicamente pueden estar previstas de acuerdo con la invención incluso aún más capas de vidrio y/o capas de mezcla.

Como tercera variante de realización es concebible el uso de capas de mezcla directamente en uno de los lados exteriores. Son ventajosas también dos capas de mezcla dispuestas externamente, en donde en el interior, o sea entre las dos capas de mezcla está previsto otro material, por ejemplo una capa de vidrio. En el caso de una tabla de surf está previsto en el interior el núcleo de espuma.

Finalmente es concebible también el uso de al menos dos capas de vidrio en el interior del elemento de material compuesto de acuerdo con la invención.

En otra variante de realización ventajosa, el elemento de material compuesto presenta en el interior un núcleo de espuma, al que le sigue por ejemplo una capa de carbono o un laminado de fibras de vidrio. Externamente puede estar dispuesta entonces a su vez una capa de mezcla de acuerdo con la invención. La capa de mezcla puede estar prevista sin embargo también entre el núcleo de espuma y la capa de carbono o un laminado de fibras de vidrio.

Aparte del vidrio son adecuados también distintos otros materiales adecuados para la combinación con la capa de mezcla de acuerdo con la invención. Como material de laminado se tienen en cuenta algodón, lino, basalto, vidrio, carbono, fibras sintéticas (Vectran), aramida, coco, cáñamo, seda, lana, bambú, kozo, gampi, abacá, sulfato de pino y también yute. Los materiales pueden mezclarse a este respecto como único aditivo, sin embargo también en combinación entre sí con el granulado de corcho.

El elemento de material compuesto es adecuado no solo para la fabricación de aparatos deportivos, en particular aparatos deportivos acuáticos y monopatines, sino que también puede usarse en otros sectores, en los que se requieren materiales ligeros, resistentes y a pesar de ello que amortigüen la oscilación. Se ofrecen, por ejemplo, a esto el uso en la construcción aeronáutica, construcción naval o en general en la construcción de vehículos. Son adecuados los elementos de material compuesto de acuerdo con la invención sin embargo también para piezas de construcción de centrales eólicas, por ejemplo las aspas eólicas, aspas de turbinas subacuáticas o también en general como piezas de construcción de edificios, tal como por ejemplo aleros o estructuras de terrazas cubiertas.

De acuerdo con la invención puede realizarse la adhesión de los dos materiales entre sí exclusivamente a base de la resina de corcho existente de por sí en el corcho. Como alternativa es posible de acuerdo con la invención, añadir un adhesivo. En este sentido puede tratarse en particular de un adhesivo biodegradable, tal como por ejemplo biorresina o adhesivos adecuados similares.

Un procedimiento de acuerdo con la invención para la producción de un elemento de material compuesto presenta las siguientes etapas de procedimiento:

- moler corcho para obtener un granulado de corcho,

- fabricar fibras cortas de un segundo material,

- mezclar, comprimir con presión y pegar el granulado de corcho con las fibras cortas,

- curar la mezcla de granulado de corcho y fibras cortas.

En una etapa de procedimiento adicional o también al mismo tiempo con la adhesión de los dos materiales pueden comprimirse estos de acuerdo con la invención con presión. En particular es adecuada una compresión a vacío, o el uso de un autoclave (de una cámara de sobrepresión). La preparación de las capas individuales para la formación del verdadero elemento de material compuesto o del producto definitivo puede realizarse manualmente o mediante procesos adecuados.

Ha resultado ser especialmente ventajoso cuando está prevista, por ejemplo, en el caso de aparatos deportivos con un núcleo de espuma, tal como tablas de surf, externamente la capa de mezcla con fibras cortas. Esto conduce a una resistencia máxima del aparato deportivo. A pesar de ello puede ser también práctico prever una capa de resina sintética y partículas de corcho, que no contiene fibras cortas. En una variante de realización especialmente ventajosa, la capa dispuesta externamente, o sea la capa de mezcla o bien la capa de resina sintética y partículas de corcho está coloreada de negro. Esto conduce a una impresión ópticamente agradable tras el mecanizado final, preferentemente tras un pulido del aparato deportivo. A esto hay que añadir que con frecuencia la capa que se encuentra por debajo de esto es igualmente negra, cuando se ha fabricado esta por ejemplo de carbono.

La invención se explica por medio de las siguientes figuras, en donde las figuras han de entenderse únicamente a modo de ejemplo y la invención no debe limitarse a estas. Muestran:

Figura 1: un diagrama esquemático de un elemento de material compuesto de acuerdo con la invención en sección transversal,

Figura 2: una segunda variante de realización de un elemento de material compuesto de acuerdo con la invención con una capa de laminado dispuesta externamente,

Figura 3: una tercera variante de realización de un elemento de material compuesto de acuerdo con la invención como capa de núcleo con dos capas de mezcla,

Figura 4: una cuarta variante de realización de un elemento de material compuesto de acuerdo con la invención con tres capas de mezcla,

Figura 5: otra variante de realización de un elemento de material compuesto de acuerdo con la invención con una capa superior adicional y una capa inferior adicional,

Figura 6: otra variante de realización de un elemento de material compuesto de acuerdo con la invención con dos capas de mezcla y tres capas adicionales,

Figura 7: un diagrama esquemático simplificado de tabla de surf en sección transversal formada de un elemento de material compuesto de acuerdo con la invención.

La figura 1 muestra un elemento de material compuesto 20 de acuerdo con la invención en sección transversal, formado de granulado de corcho 22 y fibras cortas 24. El granulado de corcho 22 y las fibras cortas 24 forman de manera conjunta una capa de mezcla 26.

En el ejemplo de realización mostrado en la figura 2 está dispuesta sobre la capa de mezcla 26 externamente una capa de laminado 28.

La figura 3 muestra una variante de realización, en la que se encuentran capas de mezcla 26 en lados exteriores de un elemento de material compuesto 20, estas forman una capa superior y una capa inferior. Entre las dos capas de mezcla 26 está dispuesta la capa de laminado 28, que está formada de otro material, con otras propiedades físicas. La figura 4 muestra una variante de realización que está constituida por en total cinco capas, en donde las capas de mezcla 26 están dispuestas a su vez externamente y a esta sigue hacia el interior del elemento de material compuesto 26 en cada caso una capa de laminado 28. En el interior del elemento de material compuesto 20 mostrado se encuentra una tercera capa de mezcla 26.

Las figuras 5 y 6 muestran variantes de realización del elemento de material compuesto 20 de acuerdo con la invención, en las que están configuradas en el lado exterior en cada caso capas de laminado 28. En la variante de realización de acuerdo con la figura 5 está prevista en el interior solo una capa de mezcla 26, en la variante de realización de acuerdo con la figura 6 están previstas dos capas de mezcla 26. El elemento de material compuesto 20 de acuerdo con la figura 6 presenta en el interior una tercera capa de laminado 28.

La figura 7 muestra en un diagrama esquemático a modo de ejemplo una sección transversal de una tabla de surf 30. Esta presenta un núcleo de espuma 32, que está rodeado de una capa de carbono 34. Le sigue externamente de manera circundante una capa de mezcla 26 de acuerdo con la invención. En el lado exterior pueden distinguirse además una aleta 36 así como un elemento de carbono 38, un elemento de vidrio 40 así como un elemento de granulado de corcho 42.

Los ejemplos de realización de acuerdo con las figuras 2 a 6 son adecuados en particular como revestimiento de laminado para un núcleo de espuma, por ejemplo una tabla de surf 30.

La invención no está limitada a los elementos de material compuesto mostrados, sino que comprende también otras variantes de realización de acuerdo con la invención. La estructura en capas puede diferenciarse por ejemplo dependiendo de los requerimientos del elemento de material compuesto 20 de las variantes de realización mostradas. La capa de mezcla 26 de acuerdo con la invención puede usarse de acuerdo con la invención básicamente también como producto semifabricado. En particular esto es adecuado por ejemplo para la fabricación de las más diversas piezas de construcción de material compuesto.

Se ha mostrado que la capa de mezcla 26 de acuerdo con la invención es adecuada por ejemplo también como revestimiento para suelos. Esto es ventajoso, por tanto, ya que la capa de mezcla 26 provoca tanto un aislamiento acústico sumamente alto como también un aislamiento térmico. La capa de mezcla 26 puede colocarse en forma de elementos sólidos, por ejemplo como baldosas en el suelo, sin embargo en una variante de realización especialmente ventajosa es posible también aplicar la capa de mezcla 26 en estado aún líquido en el suelo. Esta puede verterse y entonces curarse. Por consiguiente resulta un revestimiento de suelo sumamente plano, exento de uniones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Elemento de material compuesto (20), en particular para la fabricación de aparatos deportivos, caracterizado por que presenta al menos una capa de mezcla (26) comprimida de granulado de corcho (22) y fibras cortas (24).

2. Elemento de material compuesto (20) según la reivindicación 1, caracterizado por que las fibras cortas (24) están constituidas por al menos un material del grupo de carbono, algodón, lino, basalto, vidrio, fibras sintéticas, aramida, coco, cáñamo, seda, lana, bambú, kozo, gampi, abacá, sulfato de pino o yute.

3. Elemento de material compuesto (20) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por que las fibras cortas (24) presentan una longitud de 0,05 mm a aproximadamente 6 mm, preferentemente de 0,1 mm a 0,3 mm.

4. Elemento de material compuesto (20) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el granulado de corcho presenta una densidad de aproximadamente 50 kg/m3 - 300 kg/m3, en particular de 90 kg/m3 - 250 kg/m3.

5. Elemento de material compuesto (20) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la capa de mezcla (26) presenta además una resina sintética y/o una biorresina.

6. Elemento de material compuesto (20) según la reivindicación 5, caracterizado por que la resina sintética es una resina sintética del grupo de resina epoxídica, poliuretano, éster vinílico, resina acrílica, resina fenólica, biorresina o poliéster.

7. Elemento de material compuesto (20) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que presenta al menos capa de laminado (28) adicional de otro material.

8. Elemento de material compuesto (20) según la reivindicación 7, caracterizado por que la capa de mezcla (26) está dispuesta en el centro como capa de núcleo observada en sección transversal.

9. Elemento de material compuesto (20) según la reivindicación 7, caracterizado por que la capa de mezcla (26) está dispuesta externamente.

10. Elemento de material compuesto (20) según la reivindicación 9, caracterizado por que están previstas dos capas de mezcla (26) dispuestas cada una de ellas externamente y en el interior entre las dos capas de mezcla (26) está dispuesta la capa de laminado (28).

11. Elemento de material compuesto (20) según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que la capa de laminado (28) está formada por al menos un material del grupo de vidrio, algodón, lino, basalto, vidrio, carbono, fibras sintéticas (Vectran), fibras híbridas, aramida, coco, cáñamo, seda, lana, bambú, kozo, gampi, abacá, sulfato de pino o yute.

12. Elemento de material compuesto (20) según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que presenta predominantemente materiales biodegradables.

13. Elemento de material compuesto (20) según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que externamente está dispuesta una capa que está constituida por granulado de corcho y resina sintética.

14. Elemento de material compuesto (20) según la reivindicación 13, caracterizado por que la capa exterior está coloreada de negro.

15. Uso de un elemento de material compuesto (20) según una de las reivindicaciones 1 a 14 en un aparato deportivo acuático, en particular una tabla de windsurf, tabla de surf, tabla de kitesurf, monopatín, hoverboard, en un avión, vehículo de carretera, vehículo acuático, edificios o en una central eólica.

16. Procedimiento para la fabricación de un elemento de material compuesto (20) con las etapas de procedimiento: - moler corcho para obtener un granulado de corcho (22),

- fabricar fibras cortas (24) de un segundo material,

- mezclar, comprimir con presión y pegar el granulado de corcho (22) con las fibras cortas (24),

- curar la mezcla de granulado de corcho (22) y fibras cortas (24).

17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado por la adición de una resina sintética.

18. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado por una compresión a vacío.