ES2897736T3 - Composite de fibras termoplásticas con carga de elevado volumen de fibras y procedimiento de fabricación del mismo - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento de formación de un artículo termoplástico que tiene un refuerzo de fibras largas, en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas: a) proporcionar un primer material composite termoplástico que tenga al menos un 40 por ciento de volumen de al menos una fibra larga continua de refuerzo y trocear o cortar el primer material composite termoplástico, de manera que tenga fibras largas discontinuas de longitudes variadas; b) proporcionar al menos un molde (18), en el que cada uno de los moldes comprende al menos una primera sección del molde (22) configurada para definir una primera cavidad de molde (30), la al menos una primera sección del molde (22) con una entrada (26) y una salida (28) y al menos una segunda sección del molde (24) que incluye dos o más superficies de ajuste (35) que se unen mediante una o más piezas de la segunda sección del molde (33) para definir una segunda cavidad de molde (36), teniendo la segunda sección del molde (24) una entrada (38), en la que la salida (28) de la primera sección del molde (22) está en comunicación con la entrada (38) de la segunda sección del molde (24) a través de al menos un puerto de flujo (40); c) introducir el primer material composite termoplástico con fibras largas discontinuas de longitudes variadas en la primera cavidad de molde (30); d) aplicar calor y presión al primer material composite termoplástico en la primera cavidad de molde (30) hasta que la primera sección del molde (22) alcance al menos una primera temperatura de proceso; e) liberar la presión sobre el molde (18); y f) volver a aplicar presión al molde (18) mientras se enfría, en el que al menos una parte del primer material composite termoplástico fluye saliendo de la salida (28) de la primera sección del molde (22) y hacia la segunda cavidad de molde (36), en el que dicho enfriamiento solidifica el primer material composite termoplástico para formar un artículo moldeado que tiene la forma de la segunda cavidad de molde (36) y en el que las fibras largas discontinuas en el artículo moldeado están dispersadas aleatoriamente.

Description

DESCRIPCIÓN
Composite de fibras termoplásticas con carga de elevado volumen de fibras y procedimiento de fabricación del mismo
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La invención se refiere al campo de la formación de materiales composite termoplásticos/fibra, específicamente con la formación de dichos composites utilizando fibra larga con carga con un elevado volumen de fibras.
Descripción de la técnica relacionada
En la formación de artículos a partir de composite termoplásticos, normalmente se forma una estructura preliminar como un pellet, un preimpregnado (láminas, películas, cintas), un material de partida de varillas u otra estructura cargada de fibras, y luego esa estructura preliminar se somete a un proceso de formación posterior, como el moldeo por inyección, el moldeo por compresión, el estampado, el laminado y similares para formar una estructura de composite termoplástico.
Ejemplos de la tecnología existente para formar artículos composite termoplásticos pueden encontrarse en la patente US n° 5.139.405 que enseña un proceso de estampación que utiliza estructuras laminadas apiladas de preimpregnado. La patente US n° 7.081.219 describe varias técnicas de moldeo para el moldeo de materiales composite, incluyendo varias técnicas de moldeo por compresión, y enseña un aparato de moldeo por zonas con un asistente de vacío, en el que varios actuadores de presión distribuyen la carga de presión a través de una sección superior del molde en la pieza a moldear. El proceso afirma que permite que la resina fluya sobre la superficie de una pieza, con o sin el uso de un preimpregnado, y luego fuerza la resina a través de la pieza en la dirección del espesor para permitir una carga de elevado volumen de fibras (aproximadamente del 60%).
En la mayoría de los casos de la técnica anterior, se encuentran dificultades cuando se intenta cargar altamente un artículo moldeado (ya sea directamente o a partir de un preimpregnado) mediante el moldeo por inyección y compresión utilizando termoplásticos de ingeniería. Los procesos de moldeo por inyección generalmente no admiten un alto volumen de carga de fibras para formar piezas composite uniformes. También pueden surgir dificultades para hacer fluir el material en presencia de una carga de alto volumen de carga.
Aunque se ha intentado recubrir o forzar la resina a través de los preimpregnados que tienen una carga con elevado volumen de fibras, estos intentos pueden dar lugar a bolsas de aire o vacíos, a la dificultad de hacer fluir la resina a través del preimpregnado altamente cargado para una adecuada humectación, y a problemas para conseguir un procedimiento que haga eficiente y uniformemente piezas fuertes con una alta carga de fibras.
El documento EP-A-0.376.472 divulga un material de placa composite termoplástico y productos moldeados a partir del mismo. El documento DE-C-4445307 divulga un procedimiento de producción de componentes termoplásticos reforzados con fibras.
En consecuencia, existe la necesidad en la técnica de un procedimiento para formar artículos de material composite termoplástico que tengan refuerzo de fibra larga, por ejemplo, piezas composite termoplásticas, en las que los artículos tengan una carga de gran volumen de fibras en una matriz de resina termoplástica, de manera que se proporcionen artículos composite fuertes y uniformes formados de tales resinas y que tengan refuerzo de fibra larga disperso aleatoriamente en los artículos después del proceso de moldeo. También existe la necesidad de un procedimiento de este tipo, en el que el procedimiento sea eficiente y fácil de implementar en la fabricación, particularmente en la fabricación de piezas que tienen configuraciones con características detalladas.
Breve sumario de la invención
La invención incluye un procedimiento según la reivindicación 1 de formación de un artículo termoplástico.
En una realización, el primer material composite termoplástico comprende un termoplástico que es una polisulfona, una poliimida, una poliamidaimida, una poliamida, o un éter de poliarileno seleccionado del grupo que consiste en cetonas de poliéter, cetonas de poliéter, cetonas de poliéter. El termoplástico también puede comprender preferentemente un fluoropolímero seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de tetrafluoroetileno y al menos un éter de perfluoroalquilvinilo; copolímeros de tetrafluoroetileno y al menos otro alquileno perfluorado, policlorotrifluoroetileno, etilclorotrifluoroetileno, etiltrifluoroetileno, fluoruro de polivinilideno y fluoruro de polivinilo.
En otra realización preferente, el material composite termoplástico comprende un termoplástico seleccionado entre poliéteréter cetona, poliéter cetona, poliéter cetona cetona, copolímeros de tetrafluoroetileno y al menos un perfluoroalquilvinil éter, y copolímeros de tetrafluoroetileno y hexafluoropropileno.
La al menos una fibra de refuerzo puede comprender una fibra seleccionada del grupo que consiste en fibras inorgánicas, fibras de cerámica, fibras de vidrio, fibras de grafito, fibras de carbono, fibras termoplásticas y/o fibras termoestables.
Según la invención, la etapa (a) del procedimiento puede comprender además preparar el primer material composite termoplástico troceando o cortando un composite continuo reforzado con fibra larga en una pluralidad de secciones que tienen fibra larga discontinua. El composite continuo reforzado con fibra larga puede proporcionarse como una cinta continua reforzada con fibra larga, y la pluralidad de secciones que tienen fibra larga discontinua puede tener al menos dos longitudes diferentes medidas en la dimensión longitudinal de la sección, y una variedad de longitudes.
El primer composite termoplástico tiene preferentemente al menos un 50 por ciento en volumen de la al menos una fibra de refuerzo, y más preferentemente al menos un 60 por ciento en volumen.
El procedimiento puede comprender además colocar el molde en una prensa calentada, y presionar hacia abajo el primer material composite termoplástico cuando está en la primera cavidad de molde utilizando un émbolo o pistón insertado en la entrada de la primera sección del molde, en el que la prensa calentada impulsa el émbolo o pistón dentro de la primera cavidad de molde.
El primer material composite termoplástico se calienta preferentemente en el procedimiento calentando el molde bajo presión en la etapa (d) de aproximadamente 93° a aproximadamente 482°C, más preferentemente de aproximadamente 204°C a aproximadamente 482°C, aún más preferentemente de aproximadamente 399°C a aproximadamente 482°C, y más preferentemente de aproximadamente 441°C a aproximadamente 468°C, hasta alcanzar la primera temperatura de proceso. La primera temperatura de proceso es de aproximadamente 79°C a aproximadamente 427°C, preferentemente de aproximadamente 79°C a aproximadamente 416°C, más preferentemente de aproximadamente 121°C a aproximadamente 416°C, y más preferentemente de aproximadamente 399°C a aproximadamente 416°C.
El procedimiento también puede incluir la aplicación de presión al primer material composite termoplástico en la etapa (d) colocando el molde en una prensa calentada a una presión preferente de aproximadamente 6,895 MPa a aproximadamente 68,948 MPa. La presión es más preferentemente de aproximadamente 13,790 MPa a aproximadamente 34,474 MPa. Después de liberar la presión sobre el molde en la etapa (e), el procedimiento puede comprender además colocar el molde en una prensa de enfriamiento, y la prensa de enfriamiento aplica presión al molde mientras se enfría en la etapa (f), a una presión de aproximadamente 6,895 MPa a aproximadamente 68,948 MPa, y más preferiblemente de aproximadamente 13,790 MPa a aproximadamente 34,474 MPa.
La salida de la primera sección del molde está preferiblemente conectada a la entrada de la segunda sección del molde por una pluralidad de puertos de flujo.
En la etapa (f) en una realización, el procedimiento comprende el enfriamiento del primer material termoplástico en la segunda cavidad de molde a una temperatura de manipulación, y la posterior extracción del artículo moldeado de la segunda cavidad de molde.
La invención también incluye un artículo moldeado según la reivindicación 13. Dichos artículos comprenden preferentemente un termoplástico de éter de poliarileno y una fibra de carbono larga y discontinua.
En otra realización según la reivindicación 15, la segunda cavidad de molde tiene una configuración para formar el artículo; el molde está configurado además para recibir un pistón configurado para poder entrar en la primera cavidad de molde y al menos una prensa capaz de calentar y enfriar el cuerpo del molde.
La prensa calentada al abrirse es preferiblemente capaz de recibir el molde para que la prensa pueda aplicar calor y presión a un primer material composite termoplástico en la primera cavidad de molde, presionando el pistón cuando éste se inserta en la primera cavidad de molde. La salida de la primera sección del molde está preferiblemente conectada a la entrada de la segunda sección del molde por una pluralidad de puertos de flujo.
Breve descripción de las distintas vistas del dibujo o dibujos
El sumario anterior, así como la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes de la invención, se entenderán mejor cuando se lean junto con los dibujos adjuntos. Con el fin de ilustrar la invención, se muestran en los dibujos las realizaciones que se consideran preferentes actualmente. No obstante, debe entenderse que la invención no se limita a las disposiciones e instrumentos precisos mostrados. En los dibujos:
Las Figs. 1 y 1a son representaciones esquemáticas de un material termoplástico reforzado con fibra larga continua y un material termoplástico reforzado con fibra larga discontinua realizado de la misma, respectivamente, para su uso en una realización preferente del procedimiento descrito en la presente memoria;
La Fig. 2 es una representación esquemática de un molde para su uso en una realización del procedimiento descrito en la presente memoria que tiene un material composite termoplástico reforzado con fibra larga discontinua en la primera cavidad de molde;
La Fig. 3 es una representación esquemática de un molde como el de la Fig. 2, colocado en una prensa calentada con un pistón que presiona el material composite en la primera cavidad de molde;
La Fig. 4 es una representación esquemática del molde de la Fig. 2 después de que el material composite haya entrado en la segunda cavidad de molde y se haya enfriado para proporcionar un artículo formado; La Fig. 5 es una representación esquemática del artículo moldeado en forma de pieza en bruto tomada de la segunda cavidad de molde;
La Fig. 6 es una representación esquemática del artículo moldeado después de eliminar el exceso de material de la pieza en bruto de la Fig. 5.
La Fig. 7 es una fotografía de un molde ensamblado de acuerdo con una realización del aparato del presente documento y para su uso en el procedimiento descrito en el mismo;
La Fig. 8 es una vista en perspectiva despiezada del molde de la Fig. 7; y
Las Figs. 9a y 9b son fotografías de piezas moldeadas formadas a partir de un molde como el de la Fig. 7.
Descripción detallada de la invención
La invención en el presente documento proporciona un procedimiento para proporcionar artículos formados que son composite termoplásticos altamente cargados, en los que el composite se rellena con al menos un refuerzo de fibra larga. Es posible cargar un gran volumen de fibras, mientras se utiliza un proceso de moldeo sencillo para producir piezas de composite resistentes con configuraciones simples o detalladas. Mientras que el moldeo por inyección tradicional de materiales composite reforzados con fibras largas está típicamente limitado a un volumen de carga de aproximadamente del 30% al 40% en volumen debido a problemas de fluidez, la presente invención puede proporcionar este volumen y más, incluyendo hasta aproximadamente del 50%, 60% o superior.
El moldeo por inyección tradicional implica calentar el material preimpregnado reforzado u otro material composite de fibra larga utilizado para formar un artículo moldeado a una temperatura de procesamiento (por ejemplo, aproximadamente de 404°C) para que sea fluido, y luego el material calentado sea forzado en un molde de formación calentado. El molde se calienta a una temperatura mucho más baja que la temperatura de fluidez del composite calentado, por ejemplo, en el moldeo tradicional del composite de poliéter-cetona (PEEK) un molde de inyección puede calentarse a aproximadamente 149°C a aproximadamente 204°C. La fluidez y el llenado del molde a medida que el volumen de la fibra se eleva demasiado se vuelve difícil, lo que limita la cantidad de refuerzo de fibra larga que se puede utilizar.
La divulgación incluye un procedimiento y un aparato que tiene un molde o moldes que utilizan un diseño único de molde de cavidad co-anidada, en el que las secciones del molde y las respectivas cavidades del molde están co­ anidadas dentro del mismo molde para que el material composite que tiene fibra larga pueda continuar fluyendo a su temperatura óptima de procesamiento mientras se moldea la cavidad de molde y durante todo el ciclo de la porción de enfriamiento. De este modo, se consigue un artículo bien formado, resultante de un fácil procesamiento de los materiales composite reforzados con fibras largas. El aparato en la presente memoria presente también puede utilizarse para el procesamiento de otros materiales de moldeo y composites, pero es particularmente beneficioso si se emplea para permitir el procesamiento de materiales composite termoplásticos reforzados con fibras largas.
En el presente procedimiento, los materiales de partida son al menos un primer material composite termoplástico, que tiene al menos un cuarenta por ciento de volumen de al menos una fibra de refuerzo. Se pueden utilizar varios tipos de composite, y se contempla dentro del ámbito de la invención que se puede introducir más de un composite en el molde descrito en la presente memoria y en el procedimiento de la invención simultáneamente.
Los termoplásticos preferentes para su uso en los materiales composite del presente documento son preferentemente plásticos y resinas poliméricas que pueden cargarse o rellenarse con refuerzo, y que pueden fluir bajo la aplicación de calor. Algunos ejemplos de termoplásticos son las poliolefinas (como el polietileno, el polibutileno y el polipropileno), el poli(acrilonitrilo-butadieno-estireno) (ABS), los poliestirenos, el polibutadieno, el poliacrilonitrilo (PAN), el poli(butadieno-estireno) (PBS), poli(estireno-acrilonitrilo) (SAN), polibutilenos, resinas celulósicas (como la etilcelulosa, el acetato de celulosa, el butirato acetato de celulosa, el propionato acetato de celulosa y el nitrato de celulosa), alcoholes vinílicos de polietileno (EVA), acetatos vinílicos de polietileno, fluoropolímeros (como los fluoroplásticos procesables en fundido [como los copolímeros de tetrafluoroetileno (TFE) y al menos un éter de perfluoroalquilvinilo (PAVE) (PFA), copolímeros de TFE y al menos otro alquileno perfluorado (como el hexafluoropropileno) (FEP) poli(clorotrifluoroetileno), polietilclorotrifluoroetileno (ECTFE), polietiltrifluoroetileno (ETFE), fluoruro de polivinilo (PVF) y fluoruro de polivinilideno (PVDF)), ionómeros, polímeros cristalinos líquidos (LCP), poliacetales, poliacrilatos, poliamidas (como NYLON 12, NYLON 6) poliftalimidas, poliimidas, polieteramidas, poliamidaimidas, polifenoles, policarbonatos, poliésteres, poliuretanos, policloruros de vinilo (PVC), cloruros de polivinilideno, polivinilos, óxidos de polifenileno (PPO), éteres de polifenileno, ésteres de polifenileno, ésteres de polifenileno éter, sulfuros de polifenileno, polisulfonas, polimetilpentenos, policetonas, cetonas de éter de poliarileno y cetonas de éter de poliarilo (como la polietercetona (PEK), la polietercetona (PEKK) y la polietercetona (PEEK), elastómeros termoplásticos (como los monómeros de etileno propileno dieno (EPDM), el caucho de etileno propileno (EPR) y los elastómeros de poliuretano), resinas epoxi, clorinatos de polietileno, biscitraconicimidas (BCI), bismaleimidas (BMI), resinas bismaleimidas/triazinas/epoxi, ésteres de cianato, resinas de cianato, resinas furánicas, resinas fenólicas, resinas de urea-formaldehído, resinas de melamina-formaldehído, resinas de ftalocianina, resinas de polibenzoxazol, resinas de poliimida terminadas en acetileno, siliconas, poltriazinas, polialquídicas y resinas de xileno.
También pueden utilizarse copolímeros (polímeros formados por dos o más especies monoméricas en forma aleatoria o de bloque, o copolímeros de injerto, cualquiera de los cuales puede tener múltiples componentes monoméricos o reactivos) de cada uno de estos termoplásticos o de cualquiera de ellos, conocidos o por desarrollar. Además, dichos termoplásticos, siempre que sigan siendo útiles para formar un artículo a partir de un composite del mismo, pueden ser derivatizados y/o incluir grupos funcionales (ya sean terminales y/o en la cadena), estructuras de cadena ramificada y/o recta, ubicaciones adicionales de insaturación a lo largo de la cadena o grupos laterales, y similares. Los grupos funcionales que pueden proporcionarse incluyen arilos, cetonas, acetilenos, grupos ácidos, hidroxilos, grupos que contienen azufre, sulfatos, sulfitos, mercapto, fosfato, carboxilo, ciano, fosfito, oxígeno/éter o ésteres (también pueden incorporarse dentro de las cadenas o cadenas laterales), ácido carboxílico, nítrico, amonio, amida, amidina, benzamidina, imidizol y similares. También pueden utilizarse sales de estos polímeros, como las de potasio o sodio. El polímero o los polímeros seleccionados también pueden utilizarse en mezclas, combinaciones, aleaciones o copolimerizarse entre sí o con otros monómeros para formar nuevos copolímeros aleatorios, de bloque o de injerto. También es posible utilizar dentro de la invención materiales termoestables de baja humedad, como ciertos epóxidos y materiales termoestables que tienen propiedades higroscópicas similares a las de los termoplásticos. A efectos de comodidad y simplificación en el presente documento, dichos materiales se incluirán dentro de la referencia amplia a los termoplásticos, ya que pueden ser sustituidos en la presente invención en lugar del material termoplástico. Aunque se consideran preferentes estos termoplásticos, la lista no debe considerarse agotada, y un experto en la materia entenderá, basándose en esta divulgación, que podrían utilizarse otros termoplásticos en la invención sin apartarse del ámbito de la misma.
Entre los materiales preferentes de entre los mencionados anteriormente se encuentran los plásticos de ingeniería como las polisulfonas, las poliimidas, las poliamidaimidas, las poliamidas, los óxidos y sulfuros de polifenileno y los materiales de poliarileno, como el PEEK, el PEK y el PEKK. Los fluoropolímeros también pueden utilizarse como materiales preferentes, siempre que sean fluidos a una temperatura de procesamiento.
Aunque se considera preferente que se proporcione en la presente memoria al menos un primer material composite termoplástico que tenga refuerzo de fibra larga, pueden utilizarse otros termoplásticos y/o composite termoplásticos (que tengan las mismas o diferentes formas de refuerzo o carga) además del primer material composite termoplástico preferente. Dichos aditivos pueden ser proporcionados al composite termoplástico preferentemente por mezcla con el material de la matriz termoplástica. Todos los materiales anteriores pueden incluir, además del material preferente en la presente memoria señalado, otras cargas y/o agentes de refuerzo. Los diversos aditivos utilizados como refuerzo incluyen, pigmentos, colorantes, vidrio, cerámica, malla, alveolar, mica, arcilla, colorantes orgánicos, plastificantes, agentes tixotrópicos, retardadores de llama, absorbentes de UV, extensores, estabilizadores, dióxido de silicio, sílice, alúmina, talco, fibras de vidrio, sulfato de bario, esferas de vidrio, fibras cortas de PTFE, fibras cortas de copolímero de TFE, otras fibras de refuerzo de longitud variable, cintas o laminillas, wollastonita, filamentos de titanato, compatibilizadores, agentes reológicos o tixotrópicos, agentes antiestáticos (que también pueden incorporarse mediante el uso de grupos funcionales y/o copolímeros de injerto suministrados a la matriz termoplástica), fibras de carbono troceadas y otras cargas, aditivos tribológicos y agentes de refuerzo similares. Se considera preferente que dichos aditivos (además de la presencia del primer material composite termoplástico) estén presentes en una cantidad no superior a aproximadamente el 10% del composite, basado en el peso total del mismo, sin embargo, se puede utilizar más o menos.
Además, está dentro del ámbito de la invención que el material de fibra pueda ser un material mezclado, es decir, que se pueda utilizar más de una fibra en combinación como material de matriz para la impregnación antes de la adición del/los termoplástico/s para formar los materiales composite que se utilizarán en la presente memoria, incluyendo por ejemplo, sin limitación, mezclas de fibra de vidrio/carbono, vidrio/grafito/carbono, grafito/carbono, aramida/vidrio, cerámica/vidrio y PTFE o copolímero TFE/carbono. En las mezclas de fibras o en los refuerzos de fibra combinados, se pueden aportar fibras adicionales en forma de hebras, hilos o filamentos troceados a la matriz de fibras. Además, dichas mezclas pueden incluir cualquier gama de posibles materiales fibrosos tejidos o mezclados, siempre que se conserve una resistencia suficiente y otras propiedades deseadas.
La fibra de refuerzo utilizada en el primer material composite termoplástico en la presente memoria es una fibra larga continua. Dichas fibras pueden ser inorgánicas, cerámicas, de vidrio, de grafito, de carbono y/o de plástico (termoplástico y termoestable) (como la fibra de aramida o Kevlar®). Las fibras continuas pueden ser fibras continuas unidireccionales o bidireccionales (preferentemente las fibras bidireccionales tendrían aproximadamente el 50% de las fibras en la dirección paralela y aproximadamente el 50% de las fibras en la dirección perpendicular), fibras estiradas, trenzadas y fibras continuas tejidas. Además, las fibras pueden ser fibras trenzadas o mezcladas. Los diámetros preferentes para las fibras largas incluyen aproximadamente de 0,1 micrómetros, entre 5 y 15 micrómetros, y entre 7 y 10 micrómetros.
Se considera preferente que el refuerzo de fibra larga sea aproximadamente el 30% o más, preferiblemente el 40% o más, más preferiblemente el 50% o más, más preferiblemente entre el 60% y el 90% en volumen del primer composite termoplástico. Se considera preferente que las fibras largas sean entre el 40% y el 80% del volumen del primer composite termoplástico, y más preferentemente que sean entre el 50% y el 70% del volumen del composite termoplástico.
La fibra larga utilizada en los primeros materiales composite termoplásticos utilizados en la presente memoria puede ser proporcionada por cualquier preimpregnado que contenga fibra larga u otra estructura composite impregnada. Según la invención, puede utilizarse una estructura de fibra continua, como una cinta de fibra continua impregnada, un tejido o algo similar. Como se utiliza en el presente documento, las fibras continuas en dichas estructuras son aquellas que generalmente tienen una longitud superior a aproximadamente 1,27 cm. Dichas cintas u otros tejidos continuos, cintas, varillas y similares se cortan o trocean en varias longitudes, pero preferentemente conservan estructuras de fibras largas, por ejemplo, estructuras que tienen fibras de refuerzo que tienen principalmente una relación longitud/diámetro de más de 100 aproximadamente. Al variar la longitud de dicha estructura de alimentación cortada, se puede encontrar una variedad de fibras largas dispersas al azar dentro de los artículos moldeados formados por la presente memoria, y los materiales composite cortados alimentados al molde tienden a separarse más fácilmente para encajar dentro de la primera cavidad de molde.
Tales primeros materiales composite termoplásticos, por ejemplo, una cinta, varilla, etc. de tejido termoplástico reforzado con fibra continua troceada o cortada, se introduce en un molde según la invención presente. Como se muestra en la vista esquemática de las Figs. 1 y 1a, se puede utilizar una cinta termoplástica reforzada con fibra continua 10 para formar un primer material composite termoplástico 12. Al cortar en varios lugares 14, se forman varias secciones 16. Dichas secciones 16 tienen longitudes variadas 1 , 2 , 3 , etc., como se muestra en la Fig. 1a. Las secciones 16 resultantes proporcionan un primer material termoplástico de alimentación para el procedimiento descrito en la presente memoria. Las estructuras resultantes tienen un refuerzo discontinuo de fibras largas.
Como se muestra esquemáticamente en la Fig. 2, el molde 18 descrito en el presente documento tiene un cuerpo de molde 20 e incluye al menos dos cavidades co-anidadas. Sin embargo, debe entenderse, basándose en la presente divulgación, que el aparato puede incluir más de un cuerpo de molde de este tipo, cuyos cuerpos de molde pueden incluirse en una prensa u otra estructura de calentamiento y/o enfriamiento capaz de aplicar presión, ya sea ubicados cerca unos de otros lateralmente o en configuración apilada, dependiendo del diseño de molde deseado que se vaya a utilizar. Con referencia a la Fig. 2, el molde 18 tiene al menos una primera sección del molde 22 y al menos una segunda sección del molde 24. La primera sección 22 tiene una entrada 26 y una salida 28. La primera sección está configurada para definir una primera cavidad de molde 30 en la misma. La cavidad de molde 30 actúa como un depósito para calentar y hacer fluido el material de alimentación en forma de composite termoplástico reforzado con fibras largas, que tiene fibras discontinuas en su interior y de una variedad de longitudes. Debe entenderse que pueden incorporarse dentro del alcance de la divulgación múltiples secciones de molde 22 con entradas 26 para introducir material en las cavidades 30, de modo que puedan proporcionarse múltiples fuentes de alimentación de material composite para introducir material composite termoplástico en una única segunda cavidad de molde a través de múltiples puertos y/o de modo que puedan proporcionarse múltiples fuentes de alimentación de material composite para introducir material composite termoplástico en múltiples segundas cavidades de molde a través de uno o más puertos simultáneamente.
Con referencia a la Fig. 3, se muestra el aparato 32 que incluye el molde 18 y la cavidad de molde 30. La entrada 26 de la primera sección 22 está preferiblemente configurada para alojar un pistón, un émbolo u otra estructura de forzamiento como el pistón 34. El pistón u otra estructura debe estar configurado para poder entrar en la primera cavidad de molde 30. Como se muestra, un pistón u otra estructura de forzamiento puede hacerse para encajar de forma ajustada pero deslizable dentro de la entrada 26 de la cavidad de molde para evitar el flujo de retorno del termoplástico una vez calentado. Como alternativa a un vástago o pistón, se puede formar una superficie de prensado que se extienda transversalmente a través de la entrada de la primera sección del molde que sea lo suficientemente fuerte estructuralmente para empujar, pero que sea accionada por un vástago de empuje o un aparato hidráulico en lugar de un pistón o estructura de forzamiento estándar accionado por la fuerza de la prensa. Preferiblemente se utiliza un vástago o pistón que bajo la presión de un calentamiento y/o enfriamiento impulse el vástago o pistón dentro de la primera cavidad de molde. Si se utilizan múltiples secciones de moldes que tienen múltiples cavidades 30, se puede utilizar una sola herramienta que tenga múltiples estructuras de prensado alineadas con dichos moldes o se puede proporcionar más de una estructura de este tipo, como un vástago o un pistón, para su uso sobre la entrada 26 de cada cavidad.
La al menos una segunda sección del molde 24 puede incluir dos o más superficies de ajuste 35 que se unen para definir una segunda cavidad de molde 36 mediante una o más piezas de la segunda sección del molde 33. Las superficies de ajuste pueden incluir varias características para definir la forma de un artículo moldeado en última instancia. Para los agujeros y otras características únicas, se pueden utilizar vástagos u otros accesorios de moldeo estándar. La entrada 38 a la segunda sección del molde 24 permite que el material composite termoplástico fluido entre en la cavidad 36 para formar un artículo con forma. La salida 28 de la primera sección del molde 22 está en comunicación con la entrada 38 de la segunda sección del molde 24, de modo que el composite termoplástico de la primera cavidad de molde 30 puede fluir hacia la segunda cavidad de molde 36 a través de un puerto de flujo 40. Se pueden formar uno o más puertos de flujo para que el material composite termoplástico fluido se mueva desde una o más primera(s) cavidad(s) de molde 30 a una o más segunda(s) cavidad(s) de molde 36, lo que puede ser útil para una distribución diferente del composite polimérico en el interior de la cavidad de molde 36 o para su uso en la alimentación de múltiples segundas cavidades de molde.
Después de introducir el primer material termoplástico reforzado con fibras largas en la primera cavidad de molde, se aplica calor y presión al material composite. Como se ha indicado anteriormente, esto puede hacerse mediante una estructura de presión como el pistón 34 o una estructura similar como se ha indicado anteriormente. Se puede utilizar una prensa calentada para aplicar una fuerza descendente sobre el pistón, así como para proporcionar calor a la al menos una primera sección del molde. Lo más preferible es que el (los) molde(es) 18 esté(n) configurado(s) de manera que encaje(n) dentro de las pletinas de calentamiento y/o enfriamiento de una prensa 42. El material composite termoplástico en la primera cavidad de molde se calienta a una primera temperatura de procesamiento. Esta temperatura de procesamiento variará en función del material de alimentación del composite termoplástico. Para el PEEK, por ejemplo, la temperatura estaría entre aproximadamente 399°C y aproximadamente 416°C, preferiblemente aproximadamente 404°C. Para lograr la primera temperatura de procesamiento, la primera sección del molde debe calentarse bajo presión a una temperatura suficiente para mantener una temperatura fluida para el composite dentro de la primera cavidad de molde. Para un moldeo de PEEK, por ejemplo, el primer molde se calentará a una temperatura tal que el PEEK alcanzará y permanecerá en la primera cavidad de molde a las temperaturas de procesamiento señaladas anteriormente. En general, la temperatura de procesamiento, como se ha indicado anteriormente, puede variar con el material, y los ejemplos de dichas temperaturas variarán en consecuencia. Por ejemplo, la primera temperatura de proceso puede ser de aproximadamente 79°C a aproximadamente 427°C, preferentemente de aproximadamente 79°C a aproximadamente 416°C, más preferentemente de aproximadamente 121°C a aproximadamente 416°C, y más preferentemente de aproximadamente 399°C a aproximadamente 416°C.
Preferiblemente, el molde se mantiene de aproximadamente 93°C a aproximadamente 482°C, preferiblemente de aproximadamente 204°C a aproximadamente 482°C, más preferiblemente de aproximadamente 399°C a aproximadamente 482°C y más preferiblemente de aproximadamente 441°C a aproximadamente 468°C hasta que se alcance la temperatura de procesamiento del termoplástico. La presión puede aplicarse mientras se calienta, y es preferiblemente una presión de aproximadamente 6,895 MPa a aproximadamente 68,948 MPa, dependiendo del volumen de la carga de fibras y el material utilizado. Las presiones preferentes son de aproximadamente 13,790 MPa a aproximadamente 34,474 MPa para la mayoría de las aplicaciones.
Una vez alcanzada la temperatura de procesamiento del termoplástico, se libera la presión sobre el molde y éste se somete a una prensa de enfriamiento. La prensa de enfriamiento puede ser una prensa separada, que utiliza una transferencia de molde, o parte de una sola prensa que tiene diferentes zonas para los ciclos separados de calentamiento y enfriamiento. La misma presión utilizada para el calentamiento puede aplicarse durante el ciclo de enfriamiento, y en este punto, el termoplástico procesable calentado que ha sido presionado a través de la(s) primera(s) cavidad(s) del molde ha pasado a la(s) segunda(s) cavidad(s) del molde (véase la Fig. 4) y la(s) segunda(s) sección(es) del molde se enfría(n). El enfriamiento solidifica el primer composite termoplástico y forma un artículo 44 dentro de la(s) segunda(s) cavidad(s) y al menos una porción del artículo se conforma a la configuración de la segunda cavidad. Se considera preferente que el enfriamiento se produzca hasta que el molde, o los moldes, puedan ser manipulados por un operario. A continuación, la(s) segunda(s) sección(es) del molde se abre(n) separando varias porciones que proporcionan las superficies de conformación 35 para liberar el artículo 44 en su interior.
Como se muestra en las Figs. 5 y 6 cuando el artículo(s) 44 formado(s) en la(s) segunda(s) cavidad(s) del molde se retira(n) del mismo, los rebordes o el exceso de la zona de entrada de la segunda cavidad de molde o los puntos de encuentro entre las superficies de conformación 35 pueden estar en el artículo. Dichas porciones sobrantes 45 mostradas en la Fig. 5 se eliminan para proporcionar una o más piezas acabadas 46, como se muestra en la Fig. 6.
La Fig. 7 muestra un molde ensamblado 118 que tiene una abertura de entrada 126 en una primera cavidad de molde y piezas 133 que definen un área de conformación dentro del molde. Dicho molde ensamblado después de ser utilizado en un proceso, como el descrito anteriormente, proporciona una pieza terminada 146, como se muestra en las Figs.
9a y 9b que tienen una forma que se ajusta al interior de la segunda cavidad de molde. La Fig. 8 proporciona una vista en perspectiva despiezada del molde de la Fig. 7 mostrando las porciones interiores del cuerpo del molde en la segunda porción de conformación de la cavidad de molde para formar dichas piezas.
Basado en lo anterior, se puede apreciar que el procedimiento de moldeo en la memoria presente que tiene cavidades de moldeo co-anidadas en secciones de moldeo separadas permite un procedimiento fácil y eficiente para formar un artículo formado de composite termoplástico reforzado con un gran volumen de fibras largas.
Los expertos en la materia apreciarán que se pueden realizar cambios en las realizaciones descritas anteriormente. Se deberá entender, por lo tanto, que la presente invención no se limita a las realizaciones particulares divulgadas, sino que se pretende cubrir las modificaciones dentro del alcance de la presente invención, definida en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento de formación de un artículo termoplástico que tiene un refuerzo de fibras largas, en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas:
a) proporcionar un primer material composite termoplástico que tenga al menos un 40 por ciento de volumen de al menos una fibra larga continua de refuerzo y trocear o cortar el primer material composite termoplástico, de manera que tenga fibras largas discontinuas de longitudes variadas;
b) proporcionar al menos un molde (18), en el que cada uno de los moldes comprende
al menos una primera sección del molde (22) configurada para definir una primera cavidad de molde (30), la al menos una primera sección del molde (22) con una entrada (26) y una salida (28) y
al menos una segunda sección del molde (24) que incluye dos o más superficies de ajuste (35) que se unen mediante una o más piezas de la segunda sección del molde (33) para definir una segunda cavidad de molde (36), teniendo la segunda sección del molde (24) una entrada (38), en la que la salida (28) de la primera sección del molde (22) está en comunicación con la entrada (38) de la segunda sección del molde (24) a través de al menos un puerto de flujo (40);
c) introducir el primer material composite termoplástico con fibras largas discontinuas de longitudes variadas en la primera cavidad de molde (30);
d) aplicar calor y presión al primer material composite termoplástico en la primera cavidad de molde (30) hasta que la primera sección del molde (22) alcance al menos una primera temperatura de proceso; e) liberar la presión sobre el molde (18); y
f) volver a aplicar presión al molde (18) mientras se enfría, en el que al menos una parte del primer material composite termoplástico fluye saliendo de la salida (28) de la primera sección del molde (22) y hacia la segunda cavidad de molde (36), en el que dicho enfriamiento solidifica el primer material composite termoplástico para formar un artículo moldeado que tiene la forma de la segunda cavidad de molde (36) y en el que las fibras largas discontinuas en el artículo moldeado están dispersadas aleatoriamente.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer material composite termoplástico comprende un termoplástico seleccionado del grupo que consiste en poliolefinas, poli(acrilonitrilo-butadieno-estireno), poliestireno, polibutadieno, poliacrilonitrilo, poli(butadieno-estireno), poli(estireno-acrilonitrilo), polibutilenos, resinas celulósicas, acetatos de vinilo etileno, alcoholes de vinilo etileno, ionómeros, polímeros de cristal líquido poliacetales, poliacrilatos, poliamidas, poliftalamidas, poliftalimidas, poliimidas, polieteramidas, poliamidaimidas, polifenoles, policarbonatos, poliésteres, poliuretanos, cloruros de polivinilo, cloruros de polivinilideno, polivinilos, poliésteres, óxidos de polifenileno, ésteres de polifenileno, éteres de polifenilenéter, ésteres de poliéter, sulfuros de polifenileno, polisulfonas, polimetilpentenos, policetonas, éteres de poliarileno, fluoropolímeros, elastómeros termoplásticos, resinas epoxi, polibiscitraconicimidas, polibismaleimidas, resinas de bismaleimida/triazina/epoxi, ésteres de cianato, resinas de cianato, resinas furánicas, resinas fenólicas, resinas de urea-formaldehído, resinas de melaminaformaldehído, resinas de ftalocianina, resinas de polibenzoxazol, resinas de poliimida terminadas en acetileno, siliconas, poltriazinas, polialquídicas, resinas de xileno y copolímeros, aleaciones, mezclas y derivados de los mismos, y además porque el termoplástico comprende preferentemente una polisulfona, una poliimida, una poliamidaimida, una poliamida, un éter de poliarileno seleccionado del grupo que consiste en cetonas de poliéteréter, cetonas de poliétercetonas, cetonas de poliéter, o un fluoropolímero seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de tetrafluoroetileno y al menos un éter de perfluoroalquilvinilo; copolímeros de tetrafluoroetileno y al menos otro alquileno perfluorado, policlorotrifluoroetileno, etilclorotrifluoroetileno, etiltrifluoroetileno, fluoruro de polivinilideno y fluoruro de polivinilo.
3. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la al menos una fibra de refuerzo comprende una fibra seleccionada del grupo que consiste en fibras inorgánicas, fibras de cerámica, fibras de vidrio, fibras de grafito, fibras de carbono, fibras termoplásticas y/o fibras termoestables.
4. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer composite termoplástico tiene al menos un 50 por ciento en volumen de la al menos una fibra larga continua de refuerzo, y más preferiblemente al menos un 60 por ciento en volumen de la al menos una fibra larga continua de refuerzo
5. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento comprende además colocar el molde (18) en una prensa calentada (42), y presionar hacia abajo el primer material composite termoplástico cuando está en la primera cavidad de molde (30) utilizando un émbolo o pistón (34) insertado en la entrada (26) de la primera sección del molde (22), en el que la prensa calentada (42) impulsa el émbolo o pistón (34) hacia la primera cavidad de molde (30).
6. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer material composite termoplástico se calienta calentando el molde (18) bajo presión en la etapa (d) de aproximadamente 399°C a aproximadamente 482°C, y preferentemente de aproximadamente 441°C a aproximadamente 468°C, hasta que se alcanza la primera temperatura de proceso, y porque la primera temperatura de proceso es de aproximadamente 399°C a aproximadamente 416°C.
7. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento comprende además aplicar presión al primer material composite termoplástico en la etapa (d) colocando el molde (18) en una prensa calentada (42) a una presión de aproximadamente 6,895 MPa a aproximadamente 68,948 MPa, y preferentemente de aproximadamente 13,790 MPa a aproximadamente 34,474 MPa.
8. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque después de liberar la presión sobre el molde (18) en la etapa (e), el procedimiento comprende además colocar el molde (18) en una prensa de enfriamiento.
9. El procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la prensa de enfriamiento aplica una presión al molde (18) mientras se enfría en la etapa (f) de aproximadamente 6,895 MPa a aproximadamente 68,948 MPa, y preferentemente de aproximadamente 13,790 MPa a aproximadamente 34,474 MPa.
10. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que el molde (18) tiene una pluralidad de puertos de flujo (40).
11. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa (f) comprende enfriar el primer material termoplástico en la segunda cavidad de molde (36) hasta una temperatura de manipulación.
12. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento comprende además retirar el artículo moldeado de la segunda cavidad de molde (36).
13. Un artículo moldeado que presenta fibras de refuerzo largas discontinuas que se dispersan aleatoriamente, formado a partir de una materia prima de un primer material composite termoplástico que tiene al menos un 40 por ciento en volumen de al menos una fibra de refuerzo larga continua, siendo el primer material composite termoplástico troceado o cortado para obtener fibras largas discontinuas de longitudes variadas, formado por el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
14. El artículo moldeado según la reivindicación 13, caracterizado porque el artículo comprende un éter de poliarileno y fibra de carbono.
15. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la segunda cavidad de molde (36) tiene una configuración para formar el artículo; el molde está configurado además para recibir
un pistón (34) configurado para poder entrar en la primera cavidad de molde (30); y
al menos una prensa (42) capaz de calentar y enfriar el cuerpo del molde (20) y las secciones del molde (22, 24) simultáneamente a la misma temperatura, en la que la al menos una prensa (42) se utiliza para aplicar una fuerza descendente sobre el pistón, así como para proporcionar calor a la al menos una primera sección del molde, y el molde está configurado para encajar dentro de las platinas de la prensa durante el calentamiento o el enfriamiento.
16. El procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la prensa calentada (42) al abrirse es capaz de recibir el cuerpo del molde (20) para que la prensa calentada (42) pueda aplicar calor y presión a un primer material composite termoplástico en la primera cavidad de molde (30) presionando el pistón (34) cuando el pistón (34) es insertado en la primera cavidad de molde (30).
17. El procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque el cuerpo del molde (20) tiene una pluralidad de puertos de flujo (40).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110452354B (zh) * 2019-08-29 2021-09-10 浙江华峰热塑性聚氨酯有限公司 可逆交联型热塑性聚氨酯弹性体及其制备方法
CN111997781B (zh) * 2020-07-17 2022-02-08 上海复合材料科技有限公司 基于rtm工艺半固化表面的复合材料扩散段成型方法
US20240058992A1 (en) * 2022-02-28 2024-02-22 Greene, Tweed Technologies, Inc. Modified Long Fiber Reinforced Polymeric Composite Flakes Having Progressive Ends, Methods of Providing the Same, and Articles Formed Therefrom Having Enhanced Strength and Impact Resistance

Family Cites Families (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US669632A (en) 1900-02-05 1901-03-12 Frank Gorman Garbage-furnace.
US2654949A (en) * 1949-02-23 1953-10-13 Dentists Supply Co Artificial tooth and method of forming the same
US3859409A (en) * 1970-04-27 1975-01-07 Fibergrate Corp Method of making a fiber reinforced plastic article
US3986804A (en) 1972-08-10 1976-10-19 Automated Machinery Corporation Injection molding head for filling runnerless molds
US4044188A (en) 1972-10-02 1977-08-23 Allied Chemical Corporation Stampable thermoplastic sheet reinforced with multilength fiber
US4255367A (en) 1978-09-21 1981-03-10 Standard Oil Company (Indiana) Method for injection molding articles wherein additives are added in selective portions
US4318686A (en) * 1980-01-03 1982-03-09 International Tools (1973) Limited Injection molding apparatus for molding parts of thermosetting plastic material
US4526195A (en) 1980-11-18 1985-07-02 Iic Mechanical Products Limited Reinforced plastic structure such as a valve
US4559262A (en) 1981-01-21 1985-12-17 Imperial Chemical Industries, Plc Fibre reinforced compositions and methods for producing such compositions
DE3264459D1 (en) 1981-01-21 1985-08-08 Ici Plc Process of producing fibre-reinforced shaped articles
US4532169A (en) 1981-10-05 1985-07-30 Ppg Industries, Inc. High performance fiber ribbon product, high strength hybrid composites and methods of producing and using same
DE3336080A1 (de) 1983-10-04 1985-04-18 Maschinenfabrik J. Dieffenbacher Gmbh & Co, 7519 Eppingen Spritzpresse
US4592720A (en) 1984-12-21 1986-06-03 Adolph Coors Company Device for reheating and blow molding parisons
US4695602A (en) * 1985-02-28 1987-09-22 Lnp Corporation Fiber reinforced thermoplastics containing silicone interpenetrating polymer networks
JPS6256111A (ja) 1985-09-05 1987-03-11 Sony Corp 樹脂封止金型
US5049055A (en) 1987-12-31 1991-09-17 Sanken Electric Co., Ltd. Mold assembly
US5139405A (en) 1988-05-31 1992-08-18 Phillips Petroleum Company Composite with integrally molded rib and manufacture thereof
JP2507565B2 (ja) 1988-11-24 1996-06-12 東レ株式会社 熱可塑性樹脂と補強繊維との複合板
US5447793A (en) 1989-10-20 1995-09-05 Montsinger; Lawrence V. Apparatus and method for forming fiber filled thermoplastic composite materials
JP2937370B2 (ja) 1989-12-11 1999-08-23 株式会社クラタ 樹脂製品の成形装置
US5260012A (en) 1990-02-16 1993-11-09 Husky Injection Molding Systems Ltd. Molding plastic articles
US5069840A (en) 1990-02-16 1991-12-03 Husky Injection Molding Systems Ltd. Molding plastic articles
US5057257A (en) * 1990-02-20 1991-10-15 Quantum Composites, Inc. Method of transfer molding fiber-reinforced resin bolt products
JPH0484309A (ja) 1990-07-27 1992-03-17 Canon Inc ファン回転速度自動切り換え制御装置
US5198173A (en) * 1990-12-13 1993-03-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for preparing advanced composite structures
US5433419A (en) 1991-11-28 1995-07-18 Polyplastics Co., Ltd. Method for forming fiber-reinforced molding pellets
WO1993020996A1 (fr) 1992-04-13 1993-10-28 Apic Yamada Corporation Procede et appareil de moulage par transfert
US6746225B1 (en) 1992-11-30 2004-06-08 Bechtel Bwtx Idaho, Llc Rapid solidification processing system for producing molds, dies and related tooling
KR970002295B1 (ko) 1993-02-23 1997-02-27 미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤 성형방법
US5482667A (en) 1993-08-11 1996-01-09 General Electric Company Extrusion impregnation compression molding process
DE4441815C2 (de) 1994-11-24 1997-09-18 Tuhh Tech Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen
DE4445307C1 (de) 1994-12-19 1996-09-12 Amsler Peter Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten sowie nach dem Verfahren hergestellter Bauteil
BR9510097A (pt) 1994-12-19 1998-11-10 Amsler Peter Processo para fabricar componentes e componente de termoplásticos reforçados com fibra
US5725954A (en) 1995-09-14 1998-03-10 Montsinger; Lawrence V. Fiber reinforced thermoplastic composite with helical fluted surface and method of producing same
US5851559A (en) 1995-10-31 1998-12-22 Motorola, Inc. Transfer molding press
DE19622499A1 (de) 1996-06-05 1997-12-11 Otto Deuschle Modell Und Forme Kunststoff-Formteil mit mehreren Feldern sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
US6352426B1 (en) 1998-03-19 2002-03-05 Advanced Plastics Technologies, Ltd. Mold for injection molding multilayer preforms
KR100241175B1 (ko) 1997-12-16 2000-02-01 윤종용 돌출부가 형성된 컬-블록을 갖는 트랜스퍼 몰딩 장치
US6869558B2 (en) 1997-12-18 2005-03-22 Thermoplastic Composite Designs, Inc. Thermoplastic molding process and apparatus
US7208219B2 (en) 1997-12-18 2007-04-24 Lrm Industries, Llc Thermoplastic molding process and apparatus
US6719551B2 (en) 1997-12-18 2004-04-13 Dale E. Polk, Jr. Thermoplastic molding process and apparatus
US6152721A (en) 1998-03-30 2000-11-28 Husky Injection Molding Systems Ltd. Shooting pot actuator for an injection molding machine
US6399524B1 (en) 1998-06-19 2002-06-04 Terry S. Creasy Composite materials with highly aligned discontinuous fibers, and methods of preparation thereof
DE19859472A1 (de) 1998-12-22 2000-11-30 Krauss Maffei Kunststofftech Verfahren zum Herstellen von mit Langfasern verstärkten Spritzgießteilen
US7081219B2 (en) 1999-03-18 2006-07-25 Stewart David H Method and machine for manufacturing molded structures using zoned pressure molding
DE19930920A1 (de) 1999-07-06 2001-01-11 Fact Future Advanced Composite Langfaserverstärktes thermoplastisches Material und Verfahren zum Herstellen desselben
US7114939B2 (en) 2002-04-11 2006-10-03 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Encapsulating brittle substrates using transfer molding
CN100556674C (zh) 2002-09-15 2009-11-04 地方小型汽车公司 由纤维增强热塑性材料制备结构件的方法、设备以及所制备的结构件
GB0222753D0 (en) * 2002-10-02 2002-11-06 Carbon Fibre Technology Ltd Method of production of advanced composite materials
TWI327756B (en) 2002-11-29 2010-07-21 Apic Yamada Corp Resin molding machine
US6918985B2 (en) 2002-12-12 2005-07-19 The Boeing Company Method for making a radome
US20040224590A1 (en) * 2003-03-31 2004-11-11 George Rawa Thermoplastic/fiber material composites, composite/metallic articles and methods for making composite/metallic articles
US7291304B2 (en) 2004-07-01 2007-11-06 Husky Injection Molding Systems Ltd. Coinjection molding cooled shooting pot cylinder
JP2006103099A (ja) 2004-10-04 2006-04-20 Shin Etsu Polymer Co Ltd 成形品の製造方法及び成形品
US7462319B2 (en) 2004-12-13 2008-12-09 Husky Injection Molding Systems Ltd Injection molding machine apparatus and method with moving platen injection and ejection actuation
US7331777B2 (en) 2005-04-19 2008-02-19 Owens Illinois Closure Inc. Compression molding machine
US20070007685A1 (en) 2005-07-05 2007-01-11 Gleich Klaus F Methods and systems for making long fiber reinforced products and resultant products
DE112006001845T5 (de) 2005-07-12 2008-05-15 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Formvorrichtung, Herstellungsverfahren einer Formvorrichtung und Formverfahren
TWI414543B (zh) 2006-02-24 2013-11-11 Toray Industries 纖維強化熱可塑性樹脂成形體、成形材料及其製法
JP5272418B2 (ja) 2007-02-02 2013-08-28 東レ株式会社 切込プリプレグ基材、複合切込プリプレグ基材、積層基材、繊維強化プラスチック、および切込プリプレグ基材の製造方法
WO2008099670A1 (ja) 2007-02-02 2008-08-21 Toray Industries, Inc. プリプレグ基材、積層基材、繊維強化プラスチック、プリプレグ基材の製造方法、および、繊維強化プラスチックの製造方法
JP2008254437A (ja) 2007-03-13 2008-10-23 Du Pont Toray Co Ltd 繊維強化樹脂複合材料の製造方法
FR2924378B1 (fr) 2007-03-29 2010-01-01 Carbone Forge Procede de fabrication par moulage d'une piece composite thermoplastique.
US8247486B2 (en) * 2008-07-01 2012-08-21 E.I. Du Pont De Nemours And Company Creep resistant fluoropolymer
US8709319B2 (en) 2009-11-06 2014-04-29 The Boeing Company Compression molding method and reinforced thermoplastic parts molded thereby

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