ES2898785T3

ES2898785T3 - Procedimiento de producción de material compuesto reforzado con fibra

Info

Publication number: ES2898785T3
Application number: ES17756312T
Authority: ES
Inventors: Tomohiro Takehara; Masato Honma; Terry Sakurai Brown; Noriyuki Hirano
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2037-02-14
Also published as: EP3421212B1; EP3421212A4; WO2017145872A1; JPWO2017145872A1; TW201800218A; CN108698268A; CN108698268B; US20190054706A1; EP3421212A1; TWI723133B; JP6984414B2; KR20180117143A; US11001011B2

Abstract

Un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra por medio de la impregnación de un material de base reforzado con fibra (A) con una resina termoestable (a) y además por medio del curado de la resina termoestable (a), el procedimiento comprende las siguientes etapas (II) a (IV): etapa (II): alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y un material de base de resina termoestable (B) a un mecanismo de moldeo, el material de base de resina termoestable (B) incluye · la resina termoestable (a), y · un material de base en forma de tela no tejida o uno de los siguientes: - un material de base en forma de lámina porosa (b), - un material de base en forma de película (c), la resina termoestable (a) tiene una viscosidad de 1.000 Pa-s o más a 40 °C, y que tiene una viscosidad mínima de 10 Pa-s o menos durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min; etapa (III): suministrar la resina termoestable (a) desde el material de base de resina termoestable (B) al material de base reforzado con fibra (A) por medio de la presurización con el mecanismo de moldeo para impregnar el material de base reforzado con fibra (A) con la resina termoestable (a); y etapa (IV): curar la resina termoestable (a) por medio del calentamiento con el mecanismo de moldeo; en la que en la etapa (II), el material de base de resina termoestable (B) se introduce en el mecanismo de moldeo con al menos una superficie lateral del material de base de resina termoestable (B) sellada con el material de base reforzado con fibra (A).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de producción de material compuesto reforzado con fibra

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra que es capaz de mejorar la productividad de un artículo moldeado excelente en cuanto a la forma sin perjudicar la calidad.

Técnica anterior

Los materiales compuestos reforzados con fibra hechos a partir de una fibra reforzada y una resina matriz son excelentes en cuanto a resistencia específica y rigidez específica, y se aplican ampliamente desde miembros estructurales de aeronaves hasta recipientes a presión y vástagos de golf. La demanda de estos materiales compuestos reforzados con fibra en los componentes de automoción ha ido aumentando año tras año, sobre todo por su contribución a la reducción de peso.

Un procedimiento generalmente empleado para producir un material compuesto reforzado con fibra es un procedimiento de moldeo que consiste en laminar preimpregnados obtenidos por medio de la impregnación de haces de fibras reforzadas continuas con una resina matriz, y luego calentar y presurizar el laminado resultante para curar la resina matriz. Si bien los preimpregnados proporcionan artículos moldeados de excelente calidad dado que son capaces de impregnarse con una resina matriz de manera uniforme y precisa, los preimpregnados son pobres en la formación de formas complicadas, tal como una forma irregular y una pared de pie dado que la resina matriz constriñe las fibras reforzadas.

En tales circunstancias, como un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra capaz de adoptar una forma complicada tal como la de un componente de automóvil, se ha propuesto un procedimiento de moldeo por transferencia de resina (RTM) (Documento de Patente 1) y un procedimiento de infusión de película de resina (RFI) (Documento de Patente 2), en ambos de los cuales se utiliza un material de base reforzado con fibra sin resina.

El procedimiento de RTM es un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra excelente en cuanto a su forma, por medio de la producción de una preforma que se obtiene por medio del dimensionamiento de un material de base reforzado con fibra sin resina en una forma predeterminada, la colocación de la preforma en una matriz, la inyección posterior de una resina termoestable líquida en la matriz, y el curado de la resina termoestable mientras se suministra la resina al material de base reforzado con fibra.

El procedimiento de RFI es un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra excelente en cuanto a su formatividad, por medio de la laminación de un material de base reforzado con fibra sin resina y una película de una resina termoestable no curada en una matriz, la licuefacción de la película por medio de calentamiento y presurización, y luego por medio del curado de la resina termoestable mientras se suministra la resina al material de base reforzado con fibra.

Además, el Documento de Patente 3 propone un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra excelente en cuanto a su formatividad por medio de la laminación de, en una matriz, un material de base reforzado con fibra sin resina y un cuerpo de soporte de resina que se obtiene por medio del calentamiento de una resina termoestable no curada para llevar la resina termoestable a un estado semicurado (etapa B) y al hacer que una espuma blanda absorba la resina semicurada, y luego al completar el curado mientras se suministra la resina termoestable semicurada al material de base reforzado con fibra por medio de calentamiento y presurización.

Además, el Documento de Patente 4 propone un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra excelente en cuanto a su forma, por medio de la laminación, en una matriz, de un material de base reforzado con fibra sin resina y una preforma que se obtiene al hacer que una espuma blanda absorba una resina termoestable no curada y luego por medio del enfriamiento del producto resultante para solidificar el producto en una forma deseada, la licuefacción luego de la resina termoestable por medio de calentamiento y presurización, y por medio del curado de la resina termoestable mientras se suministra la resina al material de base reforzado con fibra. En los procedimientos de producción propuestos en los Documentos de Patente 1 a 4, se utiliza adecuadamente un textil que tiene una buena formatividad como un material de base reforzado con fibra.

Mientras tanto, el Documento de Patente 5 divulga un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra excelente en cuanto a la calidad de la superficie por medio de la laminación, en una matriz, de un material de base reforzado con fibra sin resina, y un preimpregnado o compuesto de moldeo en lámina (SMC) que contiene una resina termoestable no curada, y luego por medio del curado de la resina termoestable mientras fluye la resina termoestable por medio de calentamiento y presurización.

Además, el Documento de Patente 6 propone un procedimiento de RFI para la laminación, en una matriz, de un material de base reforzado con fibra sin resina y una película obtenida por medio del rellenado de una película de oligómero de imida sin curar entre películas de poliimida perforadas, la licuefacción posterior del oligómero de imida por medio de calentamiento y presurización, y el curado del oligómero de imida mientras se suministra el oligómero de imida al material de base reforzado con fibra.

Además, en el Documento de Patente 7, se describe un procedimiento de producción de un artículo de resina termoestable. El procedimiento comprende la impregnación de una lámina que tiene una estructura de espuma de célula abierta con una resina termoestable curable, la aplicación de una capa de material fibroso de refuerzo a un lado de la lámina de espuma impregnada, la compresión de la lámina de espuma y de la capa de refuerzo hasta el punto de que la resina sea expulsada de esta lámina hacia la capa fibrosa de refuerzo, de forma que se impregne esta capa con resina en todo su espesor, y se permita que la resina de la lámina y de la capa se cure mientras se mantiene la compresión.

Además, en el Documento de Patente 8, se describe un material de suministro de resina. El material de suministro de resina se utiliza para moldear una resina reforzada con fibras, el material de suministro de resina comprende un material poroso continuo y una resina, en la que el material poroso continuo tiene una resistencia a la flexión Grt de 10 mN-cm o más a 23 °C, y una relación de resistencia a la flexión Gr de 0,7 o menos, expresándose la relación de resistencia a la flexión Gr por medio de la fórmula Gr = Gmt/Grt, en la que Gmt es la resistencia a la flexión del material poroso continuo a 70 °C.

Además, en el Documento de Patente 9, se describe un material de suministro de resina. El material de suministro de resina se utiliza para el moldeo por prensado o el moldeo por presión al vacío de una resina reforzada con fibras, el material de suministro de resina comprende un material poroso continuo y una resina termoestable, en la que una relación de área de sección transversal de poro media P expresada por la fórmula P = AII / AI es de 1,1 o más. En este caso, AI es un área media de la sección transversal de los poros en la región I; AII es un área media de la sección transversal de los poros en la región II; la región I es una región que ocupa el 10% del volumen total del material poroso continuo desde la capa superficial en ambas superficies del mismo; y la región II es toda la región del material poroso continuo.

Además, en el Documento de Patente 10, se describe un material de suministro de resina. El material de suministro de resina se utiliza para el moldeo por prensado o el moldeo por presión al vacío de una resina reforzada con fibras, el material de suministro de resina comprende un material de base de fibra de refuerzo y una resina termoestable, en la que una tensión de ruptura por tracción del material de base de fibra de refuerzo es del 1% o más a la siguiente temperatura T, y/o una resistencia a la tracción del material de base de fibra de refuerzo es de 0,5 MPa o más a la temperatura T.5 MPa o más a la temperatura T. En este caso, la temperatura T es la temperatura a la que la viscosidad de la resina termoestable es mínima en el calentamiento de la resina termoestable a una tasa de elevación de la temperatura de 1,5 °C/minuto desde 40 °C.

Además, en el Documento de Patente 11, se describe un material de suministro de resina. El material de suministro de resina se utiliza para moldear una resina reforzada con fibras, el material de suministro de resina comprende fibras de refuerzo y una resina, en la que un contenido de peso de fibra Wfi de las fibras de refuerzo, expresado por la siguiente fórmula (I), es del 30% o menos, y/o un contenido de volumen de fibra Vfi de las fibras de refuerzo, expresado por la siguiente fórmula (II), es del 20% o menos.

Wfi = Wf1/(Wf1 Wrl) X loo % (I)

Aquí, Wfl es el peso de la fibra (g) en el material de suministro de resina; y Wrl es el peso de la resina (g) en el material de suministro de resina.

Vfi = Vfl/Vpl x 100 % (II)

Aquí, Vfl es el volumen de fibra (mm3) en el material de suministro de resina; y Vpl es el volumen (mm3) del material de suministro de resina.

Documentos de la técnica anterior

Documentos de patente

Documento de patente 1: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2003-71856

Documento de Patente 2: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2003-11231

Documento de Patente 3: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2002-234078

Documento de Patente 4: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2006-305867

Documento de Patente 5: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2008-246981

Documento de Patente 6: Publicación de Patente Japonesa Expuesta al Público Núm. 2004-99731

Documento de Patente 7: AU 449338 B2

Documento de Patente 8: EP 3263630 A1

Documento de Patente 9: EP 3263631 A1

Documento de Patente 10: EP 3263632 A1

Documento de Patente 11: EP 3263332 A1

Sumario de la invención

Problemas que debe resolver la invención

En el procedimiento de RTM descrito en el Documento de Patente 1, sin embargo, es necesario hacer fluir la resina a cada esquina del material de base reforzado con fibra e impregnar el haz de fibras con la resina en la etapa de inyección de la resina termoestable. También es necesario curar la resina termoestable a gran velocidad a fin de mejorar la productividad, y el procedimiento tiene un problema técnico de control del flujo y del curado. Si se aumenta el flujo, la resina mejora en la propiedad de impregnación y el material compuesto reforzado con fibra es excelente en calidad, pero la resina cura lentamente para perjudicar la productividad. Por otro lado, si la resina se cura a una velocidad elevada, la productividad mejora, pero la resina es difícil de fluir y se impide que se impregne en el material de base reforzado con fibra, lo que da lugar a una calidad inferior. Por esta razón, las condiciones de aplicación del procedimiento de RTM son actualmente limitadas debido a las dos limitaciones.

Por el contrario, en el procedimiento de RFI descrito en el Documento de Patente 2, dado que la película de resina termoestable está laminada, la carga de suministro de la resina se reduce en gran medida, y la resina sólo tiene que estar en un estado fluido durante la impregnación en los haces de fibras. Sin embargo, el procedimiento tiene un problema importante en la manejabilidad de la película de resina termoestable. Es decir, si la lámina tiene poca rigidez, la lámina tiene una buena forma pero tiene una forma inestable, y no es fácil transportar la lámina debido a la deformación o el colapso causado por su propio peso, y la lámina es difícil de laminar debido a la pegajosidad. Por otro lado, si la lámina tiene una gran rigidez, la lámina es difícil de moldear aunque se pueda asegurar la forma. La resina sufre un cambio de viscosidad extremo en función de la temperatura, y es difícil obtener una manejabilidad adecuada.

El procedimiento descrito en el Documento de Patente 3 mejora la manejabilidad al emplear un cuerpo de soporte de resina con forma de espuma en comparación con el caso de la película de resina termoestable. Aunque el procedimiento emplea una resina que es líquida a temperatura ambiente, el procedimiento tiene un nuevo problema de fuga de resina durante la manipulación, tal como el transporte, y el procedimiento requiere una etapa de semicurado de la resina termoestable a un estado no fluido por calentamiento. Además, como la resina termoestable sufre una rápida reacción en la fase B, se impone una gran carga en la gestión de la resina termoestable en términos de productividad. Además, si la resina termoestable se lleva a un estado no fluido, la resina se puede deteriorar notablemente en la propiedad de impregnación para causar un problema de calidad.

Además, en el procedimiento descrito en el Documento de Patente 4, se maneja una resina sólida para hacer frente al problema en el uso de una resina que es líquida a temperatura ambiente. Por lo tanto, se requiere que el procedimiento incluya una etapa de preforma para hacer que un material de espuma absorba una resina termoestable, luego enfriar la resina, y además fijar la forma. Esto equivale a llevar a cabo el moldeo dos veces en términos de tiempo y esfuerzo, lo que supone una importante pérdida de productividad.

Además, el procedimiento descrito en el Documento de Patente 5 es capaz de mejorar la estabilidad dimensional y la calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra por medio de la interposición del material de base reforzado con fibra sin resina como un material amortiguador entre las capas de preimpregnado. Sin embargo, el procedimiento tiene el problema de la propiedad de impregnación de la resina en el material de base reforzado con fibra sin resina. Específicamente, la cantidad de resina suministrada desde el preimpregnado al material de base reforzado con fibra sin resina es pequeña, y la cantidad de resina suministrada puede ser insuficiente para causar un problema de deterioro de la calidad de la superficie a menos que se utilice un material de base reforzado con fibra sin resina que tenga un peso base pequeño. Además, si se aumenta la presión de moldeo para exprimir la resina del preimpregnado, éste fluirá lateralmente, y provocará un problema de deterioro de la estabilidad dimensional.

Además, el procedimiento descrito en el Documento de Patente 6 mejora la manejabilidad de la resina termoestable que es difícil de formar una película mediante el uso de una bolsa formada por una película de resina térmicamente estable como un cuerpo de soporte. El procedimiento requiere, sin embargo, el proceso de suministro de la resina a la bolsa, y la perforación de la bolsa puede causar fugas de resina o la rotura del cuerpo de la bolsa durante el transporte, lo que da como resultado una productividad deteriorada. Por otro lado, si la bolsa no está perforada, el control del suministro de la resina puede ser difícil y causar un problema de deterioro de la calidad del material compuesto reforzado con fibra obtenido.

La presente invención se ha llevado a cabo en vista de los problemas mencionados anteriormente, y un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra que sea capaz de mejorar la formatividad y la productividad sin deteriorar la calidad del artículo moldeado mediante el uso de un material de base de resina termoestable que sea capaz de impregnar adecuadamente una resina termoestable en un material de base reforzado con fibra y que sea excelente en cuanto a la manejabilidad.

Soluciones a los problemas

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de la presente invención es un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra por medio de la impregnación de un material de base reforzado con fibra (A) con una resina termoestable (a) y el posterior curado de la resina termoestable (a), que incluye el procedimiento las siguientes etapas (II) a (IV):

etapa (II): alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y un material de base de resina termoestable (B); el material de base de resina termoestable (B) incluye

• a resina termoestable (a), y

• un material de base en forma de tela no tejida o uno de los siguientes:

^o un material de base en forma de lámina porosa (b),

^o un material de base en forma de película (c);

la resina termoestable (a) tiene una viscosidad de 1.000 Pâ s o más a 40 °C, y que tiene una viscosidad mínima de 10 Pâ s o menos durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min;

etapa (III): suministrar la resina termoestable (a) desde el material de base de resina termoestable (B) al material de base reforzado con fibra (A) por medio de la presurización con el mecanismo de moldeo para impregnar el material de base reforzado con fibra (A) con la resina termoestable (a); y

etapa (IV): curar la resina termoestable (a) por medio del calentamiento con el mecanismo de moldeo.

En la etapa (II), el material de base de resina termoestable (B) se introduce en el mecanismo de moldeo con al menos una superficie lateral del material de base de resina termoestable (B) sellada con el material de base reforzado con fibra (A).

Efectos de la invención

De acuerdo con la presente invención, es posible proporcionar un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra que es capaz de mejorar la formatividad y la productividad sin deteriorar la calidad del artículo moldeado mediante el uso de un material de base de resina termoestable que es capaz de impregnar adecuadamente una resina termoestable en un material de base reforzado con fibra y que es excelente en cuanto a la manejabilidad.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista transversal esquemática de un ejemplo de un laminado de un material de base reforzado con fibra y un material de base de resina termoestable que se utiliza en el procedimiento de producción de la presente invención.

La Fig. 2 es una vista esquemática que muestra una sección transversal en un ejemplo de un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra mediante el uso de matrices de doble cara, el procedimiento es una realización de la presente invención.

La Fig. 3 es una vista esquemática que muestra una sección transversal en un ejemplo del procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra mediante el uso de matrices de doble cara y un soporte de piezas en bruto, el procedimiento es una realización de la presente invención.

La Fig. 4 es una vista esquemática que muestra una sección transversal en un ejemplo del procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra mediante el uso de una matriz de una sola cara y una película de revestimiento, el procedimiento es una realización de la presente invención.

La Fig. 5 es una vista esquemática que muestra una sección transversal en un ejemplo del procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra mediante el uso de matrices huecas y una matriz del núcleo, el procedimiento es una realización de la presente invención.

La Fig. 6 es una vista esquemática que muestra una sección transversal en un ejemplo del procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra mediante el uso de una matriz pasante (matriz de pultrusión pasante), el procedimiento es una realización de la presente invención.

La Fig. 7 es una vista esquemática que muestra una sección transversal en un ejemplo del procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra mediante el uso de una matriz de prensado (matriz de pultrusión de prensado), el procedimiento es una realización de la presente invención.

La Fig. 8 es una vista esquemática que muestra una sección transversal en un ejemplo del procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra mediante el uso de una prensa de doble correa, el procedimiento es una realización de la presente invención.

La Fig. 9 es una vista transversal esquemática de un ejemplo de un aspecto en el que el material de base de resina termoestable utilizado en el procedimiento de producción de la presente invención está cubierto con el material de base reforzado con fibra.

La Fig. 10 es una vista transversal esquemática de un ejemplo de un aspecto en el que el material de base de resina termoestable utilizado en el procedimiento de producción de la presente invención está cubierto con el material de base reforzado con fibra.

La Fig. 11 es una vista transversal esquemática de un ejemplo de un laminado alternativo utilizado en el procedimiento de producción de la presente invención, que incluye cuatro o más capas en total de los materiales de base reforzados con fibra y los materiales de base de resina termoestable.

La Fig. 12 es una vista esquemática en sección transversal de un ejemplo de un laminado utilizado en el procedimiento de producción de la presente invención, que incluye los materiales de base reforzados con fibra, los materiales de base de resina termoestable y un material del núcleo laminados entre sí.

Las Figs. 13(i) a 13(iii) son vistas esquemáticas que muestran una situación en la que un material de base en forma de lámina porosa utilizado en el procedimiento de producción de la presente invención se transporta con ambos extremos del mismo agarrados.

Realizaciones de la invención

En adelante en la presente memoria, se describirán los procedimientos de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer y el segundo aspecto de la presente invención.

[Primer aspecto]

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención es un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra por medio de la impregnación de un material de base reforzado con fibra (A) con una resina termoestable (a) y además por medio del curado de la resina termoestable (a), que incluye el procedimiento las siguientes etapas (II) a (IV):

etapa (II): alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y un material de base de resina termoestable (B) que incluye la resina termoestable (a) y un material de base en forma de tela no tejida a un mecanismo de moldeo;

La resina termoestable (a) suministrada al material de base reforzado con fibra (A) y la resina termoestable (a) que queda en el material de base de resina termoestable (B) se curan en la etapa de moldeo (etapa (IV)) para servir como resina matriz del material compuesto reforzado con fibra.

<Material de base reforzado con fibra (A)>

El material de base reforzado con fibra (A) no está particularmente limitado a condición de que sea un material de base que incluya una fibra reforzada, pero preferentemente es al menos un material de base seleccionado entre un material de base textil, un material de base unidireccional y un material de base de estera. Los ejemplos específicos de un material de base reforzado con fibra preferentemente utilizado incluyen un haz de fibras reforzadas solo, un producto obtenido por medio de la disposición de haces de fibras reforzadas en una dirección y por medio de la costura de los haces juntos mediante el uso de un hilo de coser, una tela base textil hecha de una fibra continua sola o un laminado de telas base textiles, un producto obtenido por medio de la costura de telas base textiles hechas de una fibra continua juntas mediante el uso de un hilo de coser, estructuras de fibra tales como textiles tridimensionales y trenzas, y una fibra discontinua formada en una tela no tejida. El término “fibras continuas” se refiere a las fibras reforzadas que no están cortadas en fibras cortas, sino que se obtienen por medio de la alineación de haces de fibras reforzadas en estado continuo.

En este aspecto, la forma y la disposición de las fibras reforzadas utilizadas en el material de base reforzado con fibra (A) se pueden seleccionar adecuadamente entre las formas de fibras continuas, tales como fibras largas alineadas en una dirección, textiles e hilados.

Además, el material de base reforzado con fibra (A) puede contener otras sustancias, tales como diversos aditivos, a condición de que incluya una fibra reforzada y además tenga una parte no impregnada que no contenga resina en al menos una parte de la misma. Sin embargo, desde el punto de vista de la formatividad en el momento del moldeo, el material de base reforzado con fibra (A) preferentemente no contiene una resina, es decir, el material de base reforzado con fibra (A) preferentemente está en estado seco. Es decir, el material de base reforzado con fibra (A) preferentemente está hecho sólo de una fibra reforzada.

Con el fin de obtener un material compuesto reforzado con fibra excelente en cuanto a sus características mecánicas, es preferente utilizar un material de base textil o un material de base unidireccional hecho de una fibra continua como el material de base reforzado con fibra (A). Alternativamente, con el fin de aumentar la velocidad de impregnación de la resina termoestable (a) suministrada desde el material de base de resina termoestable (B) y mejorar la productividad del material compuesto reforzado con fibra, es preferente utilizar un material de base de estera hecho de una fibra discontinua como el material de base reforzado con fibra (A).

El tipo de la fibra reforzada no está particularmente limitado, y una fibra de vidrio, una fibra de aramida, una fibra de metal y similares se utilizan adecuadamente. Es preferente una fibra de carbono. La fibra de carbono no está especialmente limitada. Por ejemplo, las fibras de carbono, tales como las basadas en poliacrilonitrilo (PAN), las basadas en brea y las basadas en rayón, se pueden utilizar preferentemente desde el punto de vista de la mejora de las características mecánicas y del efecto de reducción del peso del material compuesto reforzado con fibra. Estas fibras de carbono se pueden utilizar solas o en combinación de dos o más de ellas. Entre las fibras de carbono, las fibras de carbono a base de PAN son más preferentes desde el punto de vista del equilibrio entre la resistencia y el módulo elástico del material compuesto reforzado con fibra obtenido. La resistencia del filamento de la fibra reforzada preferentemente es de 3,0 GPa o más, más preferentemente de 4,0 GPa o más, aún más preferentemente de 4,5 GPa o más. El módulo elástico del filamento de la fibra reforzada preferentemente es de 200 GPa o más, más preferentemente de 220 GPa o más, aún más preferentemente de 240 GPa o más. El uso de una fibra reforzada que tenga una resistencia y un módulo elástico del filamento dentro de los intervalos preferentes permite mejorar aún más las características mecánicas del material compuesto reforzado con fibra obtenido.

<Material de base de resina termoestable (B)>

El material de base de resina termoestable (B) es un material de base que incluye la resina termoestable (a) y un material de base en forma de tela no tejida. Es decir, el material de base de resina termoestable (B) es un material de base en el que la resina termoestable (a) se apoya en el material de base con forma de tela no tejida. El material de base de resina termoestable (B) puede contener otras sustancias, tales como diversos aditivos, a condición de que incluya la resina termoestable (a) y el material de base en forma de tela no tejida.

La forma del material de base de resina termoestable (B) preferentemente es una forma de lámina. El espesor del material de base de resina termoestable (B) preferentemente es de 0,5 mm o más, más preferentemente de 1 mm o más, aún más preferentemente de 1,5 mm o más desde el punto de vista de las propiedades de suministro de resina y de las características mecánicas. Además, el espesor del material de base de resina termoestable (B) preferentemente es de 100 mm o menos, más preferentemente de 60 mm o menos, y aún más preferentemente de 30 mm o menos desde el punto de vista de la manejabilidad y la moldeabilidad.

El contenido en masa Wb1 del material de base en forma de tela no tejida en el material de base de resina termoestable (B) preferentemente es del 0,5% (base de masa) o más, más preferentemente del 1,0% (base de masa) o más, aún más preferentemente del 1,5% (base de masa) o más desde el punto de vista de la manejabilidad. El contenido en masa Wb1 preferentemente es del 30% (base de masa) o menos, más preferentemente del 22% (base de masa) o menos, aún más preferentemente del 15% (base de masa) o menos desde el punto de vista de las propiedades de suministro de resina. Cuando el contenido en masa Wb1 del material de base en forma de tela no tejida en el material de base de resina termoestable (B) es igual o superior al 0,5% (en base a la masa) e igual o inferior al 30% (en base a la masa), se pueden conseguir tanto la manejabilidad a temperatura ambiente como las propiedades de suministro de resina en el momento del moldeo.

El contenido en masa Wb1 del material de base en forma de tela no tejida en el material de base de resina termoestable (B) se determina por medio de la siguiente fórmula

W11: masa (g) de material de base en forma de tela no tejida en material de base de resina termoestable (B) W12: masa (g) de resina termoestable en el material de base de resina termoestable (B)

En este caso, el contenido de masa Wb1 del material de base en forma de tela no tejida en el material de base de resina termoestable (B) se puede determinar a partir de la diferencia de masa antes y después de que se elimine únicamente la resina termoestable (a) de la muestra recortada en las condiciones descritas más adelante. Los ejemplos de un procedimiento para la eliminación sólo de la resina termoestable (a) del material de base de resina termoestable (B) incluyen un procedimiento para la colocación del material de base de resina termoestable (B) bajo condiciones de calentamiento para hornear la resina termoestable (a), y un procedimiento para la sumersión del material de base de resina termoestable (B) en un disolvente que disuelve la resina termoestable (a) pero no disuelve el material de base en forma de tela no tejida.

En cuanto al procedimiento de corte del material de base de resina termoestable (B), cuando la resina termoestable (a) es sólida a temperatura ambiente, el material de base de resina termoestable (B) se corta con cuidado para no aplastar la resina termoestable (a), mientras que cuando la resina termoestable (a) es líquida a temperatura ambiente, el material de base de resina termoestable (B) se corta en condiciones de congelación. Un ejemplo de las condiciones de congelación es una atmósfera con una temperatura inferior en 10 °C o más al punto de fusión de la resina termoestable (a) que se obtiene por calorimetría diferencial de barrido (DSC). Si no se puede detectar el punto de fusión, se puede mencionar un procedimiento para obtener dicha temperatura mediante el uso del punto de transición vítrea en su lugar.

El contenido de volumen Vb1 del material de base en forma de tela no tejida en el material de base de resina termoestable (B) en este aspecto preferentemente es del 0,3% (base de volumen) o más, más preferentemente del 0,6% (base de volumen) o más, aún más preferentemente del 1,0% (base de volumen) o más desde el punto de vista de la manejabilidad. Además, el contenido de volumen Vb1 preferentemente es del 20% (base de volumen) o menos, más preferentemente del 15% (base de volumen) o menos, aún más preferentemente del 10% (base de volumen) o menos desde el punto de vista de las propiedades de suministro de resina. Cuando el contenido de volumen Vb1 del material de base en forma de tela no tejida en el material de base de resina termoestable (B) es del 0,3% (base de volumen) o más y del 20% (base de volumen) o menos, se pueden conseguir tanto la manejabilidad a temperatura ambiente como las propiedades de suministro de resina en el momento del moldeo.

El contenido de volumen Vb1 del material de base en forma de tela no tejida en el material de base de resina termoestable (B) se determina por medio de la siguiente fórmula

Faw1: peso base del material de base en forma de tela no tejida (g/m2)

pl: densidad del material constitutivo del material de base en forma de tela no tejida (g/cm3)

Tb1: espesor del material de base de resina termoestable (B) (mm)

En cuanto al procedimiento de corte del material de base de resina termoestable (B), cuando la resina termoestable (a) es sólida a temperatura ambiente, el material de base de resina termoestable (B) se corta con cuidado para no aplastar la resina termoestable (a), mientras que cuando la resina termoestable (a) es líquida a temperatura ambiente, el material de base de resina termoestable (B) se corta en condiciones de congelación. Un ejemplo de las condiciones de congelación es una atmósfera con una temperatura inferior en 10 °C o más al punto de fusión de la resina termoestable (a) que se obtiene por calorimetría diferencial de barrido (DSC). Si no se puede detectar el punto de fusión, se puede mencionar un procedimiento para obtener dicha temperatura mediante el uso del punto de transición vitrea en su lugar.

Además, el contenido de volumen Vb1 del material de base en forma de tela no tejida se puede determinar por medio de la fórmula mencionada anteriormente mediante el uso del espesor Tb1 (unidad: mm), el peso base Faw1 (unidad: g/m2) del material de base en forma de tela no tejida y la densidad pl (unidad: g/cm3) del material constitutivo del material de base en forma de tela no tejida. El espesor Tb1 se puede obtener con un microscopio a partir del promedio de los espesores del material de base de resina termoestable (B) en 10 puntos arbitrarios dentro del intervalo de 50 mm de longitud y 50 mm de anchura.

<Resina termoestable (a)>

La resina termoestable (a) no está particularmente limitada a condición de que sea una resina con propiedades termoestables, y preferentemente es al menos una resina termoestable seleccionada entre una resina epoxi, una resina de éster de vinilo, una resina de fenol, una resina de poliimida termoestable, una resina de poliuretano, una resina de urea, una resina de melamina y una resina de bismaleimida. Entre estas resinas termoestables, una resina epoxi es particularmente preferente como resina termoestable (a) desde el punto de vista del equilibrio entre la estabilidad temporal del material de base de resina termoestable (B) y las características mecánicas del material compuesto reforzado con fibra obtenido. Además de utilizar una resina epoxi sola, también se puede utilizar un copolímero con una resina termoestable que contenga una resina epoxi como un componente principal, un producto modificado de una resina epoxi y una resina termoestable que sea una mezcla de dos o más resinas epoxi.

Es preferente que la resina termoestable (a) en este aspecto presente las características de tener una viscosidad de 1.000 Pâ s o más a 40 °C, y tenga una viscosidad mínima de 10 Pâ s o menos durante el calentamiento desde 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min. La resina termoestable (a) que tiene una viscosidad de 1.000 Pâ s o más a 40 °C y una viscosidad mínima de 10 Pâ s o menos durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de la temperatura de 1,5 °C/min logra tanto la manejabilidad en el momento de la alimentación del material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo como la propiedad de impregnación de la resina termoestable (a) en el material de base reforzado con fibra (A) en la producción del material compuesto reforzado con fibra por medio de la presurización y el calentamiento en el mecanismo de moldeo.

La viscosidad de la resina termoestable (a) a 40 °C preferentemente es 1.000 Pâ s o más desde el punto de vista de la manejabilidad, y preferentemente es 10 kPâ s o menos desde el punto de vista de la procesabilidad de la resina termoestable (a) en la preparación del material de base de resina termoestable (B). Además, la viscosidad mínima de la resina termoestable (a) durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de la temperatura de 1,5 °C/min preferentemente es 10 Pâ s o menos desde el punto de vista de la propiedad de impregnación en el material de base reforzado con fibra (A) en el momento del moldeo, y preferentemente es 1 mPâ s o más desde el punto de vista de las características mecánicas de un producto curado de la resina termoestable (a).

Cuando la viscosidad de la resina termoestable (a) a 40 °C es de 1.000 Pâ s o más, es posible evitar el goteo de la resina termoestable (a) del material de base de resina termoestable (B) durante la alimentación de la resina termoestable (a) en el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo. El goteo de la resina termoestable (a) del material de base de resina termoestable (B) no sólo contamina la periferia del mecanismo de moldeo, sino que también perturba la entrada del material de base reforzado con fibra (A) preparado por adelantado y el material de base de resina termoestable (B) que se alimentan al mecanismo de moldeo, lo que dificulta la producción de un material compuesto reforzado con fibra que tenga una constitución deseada.

Mientras tanto, cuando la viscosidad mínima de la resina termoestable (a) durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de la temperatura de 1,5 °C/min es de 10 Pâ s o menos, la resina termoestable (a) se puede suministrar rápidamente al material de base reforzado con fibra (A) y presenta una buena propiedad de impregnación en la producción del material compuesto reforzado con fibra por medio de la alimentación del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo, y el calentamiento y la presurización del mismo. La mejora de la propiedad de impregnación suprime la generación de huecos en el material compuesto reforzado con fibra obtenido, además de aumentar el grado de libertad en el diseño del proceso de producción.

Además, la resina termoestable (a) en este aspecto preferentemente tiene un índice de curación del 85% o más, medido por un viscosímetro iónico después de calentarla a 150 °C durante 5 minutos. El índice de curación es un indicador del grado de reacción de curado de la resina termoestable (a). Cuanto mayor sea el índice de curación, más fácil será el desmoldeo del material compuesto reforzado con fibra obtenido del mecanismo de moldeo, de forma que se pueda acortar el tiempo necesario para calentar y curar la resina termoestable (a) para formar un material compuesto reforzado con fibra. Por lo tanto, se puede acortar el tiempo de calentamiento en el proceso de producción del material compuesto reforzado con fibra por medio de la alimentación del material de base de resina termoestable (B) y el material de base reforzado con fibra (A) al mecanismo de moldeo, y se puede mejorar la productividad. El índice de curación medido con un viscosímetro iónico después de calentar la resina termoestable (a) a 150 °C durante 5 minutos preferentemente es del 100% o menos.

En este aspecto, la viscosidad de la resina termoestable (a) en el material de base de resina termoestable (B) a la temperatura de precalentamiento y a la temperatura de moldeo en la etapa de moldeo descrita posteriormente preferentemente es de 1.000 Pâ s o menos, más preferentemente de 100 Pâ s o menos, aún más preferentemente de 10 Pâ s o menos a cualquiera de las temperaturas. Cuando la viscosidad de la resina termoestable (a) en el material de base de resina termoestable (B) a la temperatura de precalentamiento y a la temperatura de moldeo es de 1.000 Pâ s o menos, la resina termoestable (a) se impregna suficientemente en el material de base reforzado con fibra (A), y se puede suprimir la generación de huecos en el material compuesto reforzado con fibra obtenido.

<Material de base en forma de tela no tejida>

El material de base en forma de tela no tejida en este aspecto no está particularmente limitado, pero es preferente que el material de base en forma de tela no tejida esté hecho de fibras discontinuas, y tenga una estructura en la que las fibras discontinuas estén dispersas en forma de haz o en forma de fibra corta, y se proporcionen huecos para ser impregnados con una resina termoestable entre las fibras. Entre los ejemplos de fibras discontinuas adecuadas para el material de base en forma de tela no tejida se encuentran las fibras orgánicas, tales como las fibras naturales y las fibras sintéticas, y las fibras inorgánicas, tales como las fibras de carbono, las fibras de vidrio y las fibras metálicas. Entre otras, son preferentes las fibras de carbono, excelentes en cuanto a resistencia específica y módulo elástico específico, como fibras discontinuas adecuadas para el material de base en forma de tela no tejida. La forma del material de base en forma de tela no tejida no está limitada. Por ejemplo, el material de base en forma de tela no tejida puede ser un material de base que sea una mezcla de dos o más tipos de fibras o una mezcla con un compuesto orgánico o un compuesto inorgánico, o un material de base en el que las fibras estén selladas con otros componentes o las fibras estén unidas a un componente de resina. Desde el punto de vista de la facilidad de producción de una estructura en la que las fibras están dispersas, un ejemplo preferente de la forma del material de base en forma de tela no tejida es un material de base que está en forma de tela no tejida obtenida por un procedimiento seco o un procedimiento húmedo, y en el que las fibras están suficientemente abiertas y unidas entre sí con un aglutinante hecho de un compuesto orgánico.

Además, es preferente que el material de base en forma de tela no tejida en este aspecto tenga una resistencia a la tracción art1 a 40 °C de 0,5 MPa o más y una relación de resistencia a la tracción ar1 descrita a continuación de 0,5 o más a fin de mejorar la manejabilidad del material de base de resina termoestable (B).

La resistencia a la tracción art1 del material de base en forma de tela no tejida a 40 °C es un indicador de las características mecánicas del material de base en forma de tela no tejida bajo la evaluación de acuerdo con el procedimiento de medición de la resistencia a la tracción definido en la norma JIS-L1913 (2010) “Procedimiento de prueba general de la tela no tejida”. Además, la “relación de resistencia a la tracción ar1”, como se utiliza en la presente memoria, es la relación entre la resistencia a la tracción aT1 del material de base en forma de tela no tejida a la temperatura T(°C) descrita a continuación y la resistencia a la tracción art1 del mismo a 40 °C, y se puede expresar por medio de la siguiente fórmula

arl = crTl/artl

art1: resistencia a la tracción del material de base en forma de tela no tejida a 40 °C

aT1: resistencia a la tracción del material de base en forma de tela no tejida a la temperatura T(°C)

T: temperatura a la que la resina termoestable (a) presenta una viscosidad mínima durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min

En este caso, la temperatura T es una temperatura a la que la viscosidad de la resina termoestable (a) es el valor mínimo durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min. Cuando hay una pluralidad de temperaturas a las que la viscosidad de la resina termoestable (a) tiene un valor mínimo, la temperatura más baja entre ellas se define como la temperatura T.

La resistencia a la tracción art1 del material de base en forma de tela no tejida en este aspecto preferentemente es de 0,5 MPa o más. La resistencia a la tracción artl es más preferentemente de 1 MPa o más, aún más preferentemente de 3 MPa o más y de 1.000 MPa o menos desde el punto de vista de la prevención de la rotura del material de base en forma de tela no tejida por la tensión o el propio peso del material de base en forma de tela no tejida cuando el material de base en forma de tela no tejida se transporta con ambos extremos del mismo agarrados por una abrazadera. El uso de dicho material de base en forma de tela no tejida hace posible aplicar una alta tensión al material de base en forma de tela no tejida cuando se agarra el material de base en forma de tela no tejida, y también transportar el material de base en forma de tela no tejida sin que se corte durante la alimentación del material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo, de forma que se pueda aumentar el grado de libertad en el diseño del mecanismo de moldeo.

Mientras tanto, la resistencia a la tracción aT1 a la temperatura T(°C) representa las características mecánicas del material de base en forma de tela no tejida en la producción del material compuesto reforzado con fibra por medio de la alimentación del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo, y la presurización y el calentamiento del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B). La relación de resistencia a la tracción ar1 (= aT1/art1) que es la relación entre las resistencias preferentemente es 0,5 o más, preferentemente 0,5 o más y 0,99 o menos. El material de base de resina termoestable (B) preparado mediante el uso de dicho material de base en forma de tela no tejida es bueno en cuanto a la manejabilidad durante el transporte y la laminación, y permite producir un material compuesto reforzado con fibra sin cortar ni romper el material de base en forma de tela no tejida cuando el material de base de resina termoestable (B) se introduce en el mecanismo de moldeo y se presuriza y calienta para dar el material compuesto reforzado con fibra, de forma que el proceso de producción se estabilice.

La longitud promedio de las fibras que constituyen el material de base en forma de tela no tejida preferentemente es de 0,1 mm o más, más preferentemente de 1 mm o más, aún más preferentemente de 2 mm o más. La longitud promedio de las fibras preferentemente es de 100 mm o menos, más preferentemente de 50 mm o menos, y aún más preferentemente de 10 mm o menos.

Los ejemplos de un procedimiento para la medición de la longitud promedio de las fibras incluyen un procedimiento de extracción directa de las fibras del material de base en forma de tela no tejida, y un procedimiento de disolución de la resina termoestable (a) en el material de base de resina termoestable (B) mediante el uso de un disolvente que disuelve sólo la resina termoestable (a), y luego la separación de las fibras restantes por filtración y su observación con un microscopio (procedimiento de disolución). En ausencia de un disolvente que disuelva las resinas termoestables, es posible emplear un procedimiento de horneado de sólo la resina termoestable (a) en un intervalo de temperatura en el que las fibras no se oxidan para ser reducidas en peso, de clasificación de las fibras, y de medición de las fibras por observación al microscopio (procedimiento de horneado). La longitud promedio de las fibras se puede medir por medio de la selección aleatoria de 400 fibras, la medición de sus longitudes a 1 pm con un microscopio óptico y el cálculo de la longitud de las fibras y su relación. En comparación con el procedimiento de extracción directa de las fibras del material de base en forma de tela no tejida y el procedimiento de extracción de las fibras por el procedimiento de horneado o el procedimiento de disolución, no se produce ninguna diferencia especial en el resultado obtenido cuando se seleccionan adecuadamente las condiciones.

El plano X-Y del material de base en forma de tela no tejida (es decir, el plano interior de un material de base, en el que un eje ortogonal a un determinado eje (eje X) en el plano del material de base en forma de tela no tejida en este aspecto es un eje Y, y la dirección del espesor del material de base (es decir, una dirección perpendicular al plano del material de base) es un eje Z) preferentemente tiene una orientación de fibra isotrópica. El promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en el plano X-Y, que se mide por medio del procedimiento de medición descrito más adelante, preferentemente es de 5° o más, más preferentemente de 20° o más, y aún más preferentemente de 30° o más. Cuanto más se acerque el ángulo a 45°, que es un ángulo ideal, más preferente será. Cuando el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en el plano X-Y del material de base en forma de tela no tejida es de 5° o más, las características mecánicas del material de base en forma de tela no tejida se acercan más a la isotropía, de forma que la estructura de laminación en la alimentación del material de base en forma de tela no tejida en el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo se puede establecer fácilmente.

A fin de mejorar la capacidad de soporte del material de base de resina termoestable (B) para soportar la resina termoestable (a), el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en un plano ortogonal al plano X-Y del material de base en forma de tela no tejida, que se mide por medio del procedimiento de medición descrito más adelante, preferentemente es de 5° o más, más preferentemente de 10° o más, aún más preferentemente de 20° o más. El promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en un plano ortogonal al plano X-Y del material de base en forma de tela no tejida preferentemente es de 85° o menos, más preferentemente de 80° o menos, y aún más preferentemente de 75° o menos. Cuando el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en un plano ortogonal al plano X-Y del material de base en forma de tela no tejida es de 5° o más y de 85° o menos, se mejora la capacidad de soporte de la resina termoestable (a), de forma que la resina se pueda suministrar adecuadamente al material de base reforzado con fibra (A) durante el moldeo.

La masa por unidad de superficie del material de base en forma de tela no tejida utilizado preferentemente en este aspecto preferentemente es de 1 g/m2 o más, más preferentemente de 10 g/m2 o más, aún más preferentemente de 30 g/m2 o más. Cuando la masa por unidad de superficie del material de base en forma de tela no tejida es de 1 g/m2 o más, se mejora la capacidad de soporte de la resina termoestable (a) y la manejabilidad en la preparación del material de base de resina termoestable (B).

Las fibras del material de base en forma de tela no tejida utilizado preferentemente en este aspecto están preferentemente unidas entre sí con un aglutinante. Como resultado, se mejora la manejabilidad, la productividad y la trabajabilidad, y se puede mantener la estructura de red del material de base en forma de tela no tejida. El aglutinante no está especialmente limitado. Entre los ejemplos de aglutinantes utilizados preferentemente se encuentran las resinas termoplásticas tales como el alcohol polivinílico, un copolímero de etileno-propileno, un copolímero de etileno-acetato de vinilo, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, acetato de polivinilo, una resina de policarbonato, una resina de estireno, una resina de poliamida, una resina de poliéster, una resina de polisulfuro de fenileno, una resina de éter de polifenileno modificada, una resina de poliacetal, una resina de poliéter imida, una resina de polipropileno, una resina de polietileno, una fluororesina, una resina acrílica termoplástica, una resina de poliéster termoplástica, una resina de poliamidaimida termoplástica, un copolímero de acrilonitrilo-butadieno, un copolímero de estireno-butadieno y un copolímero de acrilonitrilo-estireno-butadieno, y resinas termoestables tales como una resina de uretano, una resina de melamina, una resina de urea, una resina acrílica termoestable, una resina de fenol, una resina epoxi y un poliéster termoestable. Desde el punto de vista de las características mecánicas del material compuesto reforzado con fibra obtenido, un aglutinante utilizado preferentemente para el material de base en forma de tela no tejida es una resina que tiene al menos un grupo funcional seleccionado entre un grupo epoxi, un grupo hidroxilo, un grupo acrilato, un grupo metacrilato, un grupo amida, un grupo carboxilo, un grupo anhídrido ácido, un grupo amino y un grupo imina. Estos aglutinantes se pueden utilizar solos o en combinación de dos o más de ellos. La cantidad de deposición del aglutinante basada en el 100% en masa del material de base en forma de tela no tejida preferentemente es del 0,01% en masa o más, más preferentemente del 0,1% en masa o más, aún más preferentemente del 1% en masa o más desde el punto de vista de la estabilidad de forma del material de base en forma de tela no tejida en relación con la manejabilidad. Además, la cantidad de deposición del aglutinante preferentemente es del 20% en masa o menos, más preferentemente del 15% en masa o menos, aún más preferentemente del 10% en masa o menos desde el punto de vista de la productividad del material de base en forma de tela no tejida. Cuando la cantidad de deposición del aglutinante es del 0,01% en masa o más y del 20% en masa o menos, se puede producir eficientemente un material de base en forma de tela no tejida bueno en cuanto a manejabilidad.

<Procedimiento para obtener el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en el plano X-Y>

El promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en el plano X-Y se mide de acuerdo con los siguientes procedimientos I. y II. Como se ha descrito anteriormente, el eje X, el eje Y el eje Z son ortogonales entre sí, el plano X-Y está dentro del plano del material de base y el eje Z está en la dirección del espesor del material de base.

I. En cuanto a un monofilamento del material de base en forma de tela no tejida seleccionado al azar en el plano X-Y, se mide el promedio de los ángulos de orientación bidimensional entre el monofilamento seleccionado y todos los monofilamentos que se cruzan con el monofilamento seleccionado. Cuando hay un gran número de monofilamentos que cruzan el monofilamento seleccionado, también es posible utilizar una media obtenida por medio de la medición aleatoria de 20 monofilamentos que cruzan el monofilamento seleccionado.

II. La medición en I. se repite cinco veces en total alrededor de otro monofilamento, y el promedio de éste se calcula como el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras.

El procedimiento para la medición del promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras del material de base en forma de tela no tejida del material de base de resina termoestable (B) no está particularmente limitado. Un ejemplo del procedimiento es un procedimiento de observación de la orientación de las fibras desde la superficie del material de base de resina termoestable (B). En este caso, es preferente pulir la superficie del material de base de resina termoestable (B) para exponer las fibras, dado que éstas se pueden observar más fácilmente. Otro ejemplo del procedimiento es un procedimiento de observación de la orientación de la fibra mediante el uso de la luz transmitida que pasa a través del material de base de resina termoestable (B). En este caso, es preferente cortar el material de base de resina termoestable (B) en rodajas finas dado que las fibras se pueden observar más fácilmente. Todavía otro ejemplo del procedimiento es un procedimiento de fotografiar una imagen de la orientación de las fibras por medio de la observación por transmisión de rayos X del material de base de resina termoestable (B). En el caso de las fibras con alta radiolucencia, es preferente mezclar fibras como un trazador en las fibras, o aplicar un fármaco como un trazador en las fibras dado que las fibras se pueden observar más fácilmente.

Además, cuando es difícil medir el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras por el procedimiento mencionado anteriormente, también es posible emplear un procedimiento de eliminación de la resina termoestable para no perturbar la estructura de la fibra y luego observar la orientación de la fibra. Por ejemplo, el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras se puede medir por medio de la intercalación del material de base de resina termoestable (B) entre dos mallas de acero inoxidable, la fijación del material de base de resina termoestable (B) con tornillos o similares para que no se mueva, a continuación el horneado del componente de resina termoestable y la observación del material de base de fibra obtenido con un microscopio óptico o un microscopio electrónico.

<Procedimiento para obtener el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en el plano ortogonal al plano X-Y>

El promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en un plano ortogonal al plano X-Y se mide de acuerdo con los siguientes procedimientos I. y II.

I. Se mide el ángulo de orientación bidimensional de un monofilamento seleccionado al azar en un plano ortogonal al plano X-Y. Cuando el monofilamento es paralelo al eje Z, el ángulo de orientación bidimensional de la fibra es de 0°, y cuando el monofilamento es perpendicular al eje Z, el ángulo de orientación bidimensional de la fibra es de 90°. Por lo tanto, el intervalo del ángulo de orientación bidimensional de la fibra es de 0 a 90°. II. La medición en I. se lleva a cabo en 50 monofilamentos en total, y el promedio de los mismos se calcula como el promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras en el plano ortogonal al plano X-Y.

El procedimiento para la medición del promedio de los ángulos de orientación bidimensional de las fibras del material de base de resina termoestable (B) no está particularmente limitado. Un ejemplo del procedimiento es un procedimiento de observación de la orientación de las fibras desde el plano Y-Z (plano Z-X) del material de base de resina termoestable (B). En este caso, es preferente pulir la sección transversal del material de base de resina termoestable (B) para exponer las fibras, dado que éstas se pueden observar más fácilmente. Otro ejemplo del procedimiento es un procedimiento de observación de la orientación de la fibra mediante el uso de la luz transmitida que pasa a través del material de base de resina termoestable (B). En este caso, es preferente cortar el material de base de resina termoestable (B) en rodajas finas dado que las fibras se pueden observar más fácilmente. Todavía otro ejemplo del procedimiento es un procedimiento de fotografiar una imagen de la orientación de las fibras por medio de la observación por transmisión de rayos X del material de base de resina termoestable (B). En el caso de las fibras con alta radiolucencia, es preferente mezclar fibras como un trazador en las fibras, o aplicar un fármaco como un trazador en las fibras dado que las fibras se pueden observar más fácilmente.

<Procedimiento de producción>

El procedimiento para producir un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención es un procedimiento para producir un material compuesto reforzado con fibra por medio de la impregnación de un material de base reforzado con fibra (A) con una resina termoestable (a) y además por medio del curado de la resina termoestable (a), el procedimiento comprende las etapas (II) a (IV) descritas más adelante. En un aspecto más preferente, el procedimiento incluye la etapa (I) descrita más adelante. En adelante en la presente memoria, se describirá el procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención.

<Etapa (I)>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención preferentemente incluye, antes de la etapa (II), la etapa (I) de hacer que el material de base en forma de tela no tejida soporte la resina termoestable (a) para preparar el material de base de resina termoestable (B). Los ejemplos del procedimiento para hacer que el material de base en forma de tela no tejida soporte la resina termoestable (a) para preparar el material de base de resina termoestable (B) incluyen un procedimiento de formación de la resina termoestable (a) en una forma de película que se ajusta a un peso base designado, de aplicación de la película a al menos una superficie del material de base en forma de tela no tejida, de calentamiento y presurizar del laminado resultante a una temperatura a la que la reacción de curado de la resina termoestable (a) no procede para que el material de base en forma de tela no tejida soporte la resina termoestable (a), y de enrollado del laminado resultante. Además, en el caso de que la viscosidad de la resina termoestable (a) sea baja y el procesamiento en forma de película sea difícil, también es posible emplear un procedimiento para hacer que el material de base en forma de tela no tejida soporte la resina termoestable (a) por medio de la aplicación directa de la resina termoestable (a) al material de base en forma de tela no tejida o por medio de la sumersión del material de base en forma de tela no tejida en la resina termoestable (a).

Los ejemplos de un procedimiento de calentamiento y presurización para hacer que el material de base en forma de tela no tejida soporte la resina termoestable (a) incluyen procedimientos que utilizan un rodillo de varias etapas que tiene una fuente de calor tal como un calentador, una prensa de doble correa o similares. Estos procedimientos tienen la ventaja de proporcionar un material de base de resina termoestable alargado (B) dado que son capaces de transportar continuamente la resina termoestable (a) y el material de base en forma de tela no tejida al mecanismo de calentamiento y presurización.

Otro ejemplo del procedimiento de preparación es un procedimiento de preparación del material de base de resina termoestable (B) por un procedimiento de división. Un ejemplo del procedimiento de división es un procedimiento de bolsa de vacío que consiste en colocar el material de base en forma de tela no tejida cortado en un tamaño predeterminado y la resina termoestable (a) pesada por adelantado en un espacio cerrado, despresurizar el interior del espacio cerrado y calentar el espacio cerrado durante un tiempo predeterminado a una temperatura a la que la reacción de curado de la resina termoestable (a) no proceda para sustituir el aire presente en el interior del material de base en forma de tela no tejida por la resina termoestable (a), para de ese modo hacer que el material de base en forma de tela no tejida soporte la resina termoestable (a).

Al hacer que el material de base en forma de tela no tejida soporte la resina termoestable (a) en la etapa (I), es preferente calentar la resina termoestable (a) a una temperatura en la que no se produzca la reacción de curado de la resina termoestable (a). La viscosidad de la resina termoestable (a) se reduce por medio del calentamiento, y se ejerce un efecto de promoción de la permeabilidad de la resina termoestable (a) en el material de base en forma de tela no tejida. La viscosidad de la resina termoestable (a) a una temperatura a la que no se produce la reacción de curado preferentemente es de 1.000 Pâ s o menos, más preferentemente de 100 Pâ s o menos, y aún más preferentemente de 10 Pâ s o menos. Es preferente una viscosidad de la resina termoestable (a) a una temperatura a la que no se produce la reacción de curado de 1.000 Pâ s o menos, dado que la resina termoestable (a) penetra suficientemente en el material de base en forma de tela no tejida para reducir las desigualdades en el contenido de resina y las desigualdades de espesor del material de base de resina termoestable (B) obtenido, y el material compuesto reforzado con fibra producido mediante el uso del material de base de resina termoestable (B) se reduce en el suministro desigual de la resina termoestable (a) al material de base reforzado con fibra (A), tiene pocos vacíos y es de alta calidad.

En la etapa (I), es más preferente presurizar la resina termoestable (a) y el material de base en forma de tela no tejida cuando se hace que el material de base en forma de tela no tejida soporte la resina termoestable (a). La presurización favorece la permeabilidad de la resina termoestable (a) en el material de base en forma de tela no tejida. La presión en la presurización preferentemente está dentro del intervalo de 0,1 MPa o más y 10 MPa o menos. Es preferente una presión dentro del intervalo mencionado dado que se puede obtener un efecto suficiente de promoción de la permeación debido a la presurización, y es posible hacer que la resina termoestable (a) permee eficientemente en el material de base en forma de tela no tejida.

<Etapa (II)>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención incluye la etapa (II) de alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) que incluye la resina termoestable (a) y el material de base en forma de tela no tejida al mecanismo de moldeo. Los ejemplos de la forma de alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo incluyen, como un procedimiento de división, un procedimiento de corte del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) en una forma y un tamaño deseados, la laminación del material de base reforzado con fibra (A) cortado y el material de base de resina termoestable (B) en una preforma, y luego por medio de la alimentación de la preforma al mecanismo de moldeo. El mecanismo de moldeo no está limitado a condición de que sea un mecanismo en el que se introduzca la preforma y que esté destinado a impartir una forma a la preforma. Los ejemplos del mecanismo de moldeo incluyen una máquina de prensado que tiene un par de matrices macho y hembra de doble cara y una matriz de conformación que tiene una forma en una superficie.

Además, es preferente que el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) sean alargados, y que el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) sean alimentados continuamente al mecanismo de moldeo. En este caso, la forma alargada significa que la longitud del material de base en la dirección longitudinal es de 10 m o más. Un ejemplo del procedimiento de alimentación continua del material de base reforzado con fibra (A) y del material de base de resina termoestable (B) incluye un procedimiento que consiste en someter el material de base reforzado con fibra alargada (A) y el material de base de resina termoestable alargado (B) a una etapa de envío del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) colocados cada uno en una cesta y enrollar el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) con un mecanismo de enrollado tal como una bobinadora bajo tensión, el procedimiento incluye el uso del mecanismo de moldeo entre el mecanismo de envío y el mecanismo de bobinado en la etapa. El procedimiento mencionado tiene la ventaja de que el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se pueden alimentar continuamente al mecanismo de moldeo. El mecanismo de moldeo no está particularmente limitado a condición de que sea un mecanismo para impartir una forma, y los ejemplos del mecanismo incluyen un mecanismo capaz de moldear continuamente, tal como un rodillo de varias etapas y una prensa de doble correa.

Además, en la etapa (II), el material de base de resina termoestable (B) se alimenta al mecanismo de moldeo con al menos una superficie lateral del material de base de resina termoestable (B) sellada con el material de base reforzado con fibra (A), por lo que el flujo del material de base de resina termoestable (B) se detiene, y la resina termoestable (a) se puede suministrar eficazmente al material de base reforzado con fibra (A). En este caso, la superficie lateral del material de base de resina termoestable (B) significa una superficie del material de base de resina termoestable (B) paralela a la dirección del espesor del material de base de resina termoestable (B). Dependiendo de la forma del material compuesto reforzado con fibra obtenido o de la forma de la matriz, es preferente sellar al menos una superficie lateral del material de base de resina termoestable (B), y es más preferente sellar todas las superficies laterales del mismo. El procedimiento de sellado del material de base de resina termoestable (B) con el material de base reforzado con fibra (A) no está particularmente limitado. Los ejemplos del procedimiento incluyen un procedimiento que consiste en envolver un material de base de resina termoestable (B) con un material de base reforzado con fibra (A), y un procedimiento que consiste en intercalar un material de base de resina termoestable (B) con dos materiales de base reforzados con fibra (A) y sujetar la unión. Además, el material de base reforzado con fibra (A) para sellar el material de base de resina termoestable (B) puede estar en estrecho contacto con la superficie lateral del material de base de resina termoestable (B) o puede formar un espacio con el material de base de resina termoestable (B).

<Etapa de precalentamiento>

Además, el procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención preferentemente incluye una etapa de calentamiento preliminar (precalentamiento) del material de base de resina termoestable (B) antes de la etapa (II). Cuando el material de base de resina termoestable (B) se precalienta antes de ser alimentado al mecanismo de moldeo, dado que el material de base de resina termoestable (B) se alimenta al mecanismo de moldeo en un estado ablandado, el material de base de resina termoestable (B) se mejora en el seguimiento de la forma en comparación con el caso en que el material de base de resina termoestable (B) se alimenta al mecanismo de moldeo a temperatura ambiente.

La temperatura en el precalentamiento puede ser la misma o diferente de la temperatura a la que se cura la resina termoestable (a) en la etapa (IV) descrito posteriormente. Cuando la temperatura de precalentamiento es la misma que la temperatura de curado, el tiempo de precalentamiento preferentemente es de 10 minutos desde el punto de vista del aumento de la viscosidad de la resina termoestable (a) causado por la reacción de curado de la resina termoestable (a).

Además, desde el punto de vista de la fluidez de la resina y del seguimiento de la forma, la temperatura de precalentamiento preferentemente es inferior en 10 °C o más a la temperatura a la que la resina termoestable (a) presenta la mínima viscosidad durante el calentamiento a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min. Una temperatura de precalentamiento inferior en 10 °C o más a la temperatura a la que la resina termoestable (a) presenta la mínima viscosidad durante el calentamiento a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min es preferente porque el material de base de resina termoestable (B) sigue satisfactoriamente la forma deseada para ser mejorada en la formatividad, y se puede obtener fácilmente un material compuesto reforzado con fibra que tenga una forma complicada.

Los ejemplos del procedimiento de precalentamiento incluyen un procedimiento que consiste en poner el material de base de resina termoestable (B) en contacto directo con una placa caliente equipada con un calentador o similar, y un procedimiento de calentamiento atmosférico que consiste en calentar el material de base de resina termoestable (B) en un espacio de temperatura controlada por aire caliente.

<Etapa (MI)>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención incluye la etapa (III) de suministrar la resina termoestable (a) desde el material de base de resina termoestable (B) al material de base reforzado con fibra (A) por medio de presurización con el mecanismo de moldeo para impregnar el material de base reforzado con fibra (A) con la resina termoestable (a). Los ejemplos del procedimiento de presurización en la etapa (III) incluyen un procedimiento continuo y un procedimiento de división. Un ejemplo del procedimiento continuo es un procedimiento de presurización, con un rodillo de varias etapas o una prensa de doble correa para la presurización, el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) alimentado al mecanismo de moldeo mientras se transporta el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) por sí mismos.

Un ejemplo del procedimiento de división es un procedimiento que consiste en formar una preforma por adelantado a partir del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), y luego presurizar la preforma. Los ejemplos del procedimiento de presurización en el procedimiento de división incluyen un procedimiento de fijación de matrices de doble cara a una máquina de prensado, y la sujeción de las matrices de doble cara para la presurización, y un procedimiento de colocación de una preforma que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) en un espacio cerrado formado por una matriz de conformación de una cara y una película flexible, y la despresurización del espacio cerrado. En este último caso, dado que el espacio cerrado como espacio de moldeo tiene una presión inferior a la del exterior, el laminado (preforma) del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se lleva a un estado presurizado.

En la etapa (III), el material de base de resina termoestable (B) preferentemente tiene una relación de alargamiento en el plano que está representada por la siguiente fórmula de 1,2 o menos, más preferentemente 1,1 o menos por la presurización.

R e l a c i ó n de a l a r g a m i e n t o en el pla n o = (área p r o y e c t a d a después de la presurización) / (área p r o y e c t a d a antes de la presurización) En este caso, el “área proyectada” es el área proyectada del plano más ancho antes de que el material de base de resina termoestable (B) sea alimentado al mecanismo de moldeo en la etapa (II), y generalmente aumenta por presurización. El área proyectada después de la presurización se puede medir fácilmente por medio de la descomposición o la observación transversal del material compuesto reforzado con fibra obtenido. Cuando la fuerza de presurización se controla de forma que el material de base de resina termoestable (B) tenga una relación de alargamiento en el plano de 1,2 o menos, se suprime el flujo del material de base de resina termoestable (B), y la resina se puede suministrar eficazmente al material de base reforzado con fibra (A). El límite inferior de la relación de alargamiento en el plano no está particularmente limitado, pero preferentemente es 0,7 o más, más preferentemente 1,0 o más.

<Etapa (IV)>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención incluye la etapa (IV) de curar la resina termoestable (a) por medio de calentamiento con el mecanismo de moldeo. La temperatura de calentamiento se puede establecer en función de la velocidad de curado de la resina termoestable (a), y del tiempo transcurrido desde la alimentación del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo hasta la extracción del mismo (tiempo de moldeo), y preferentemente está dentro del intervalo de 100 °C o superior y 300 °C o inferior. El ajuste de la temperatura de calentamiento dentro del intervalo mencionado es preferente dado que es posible acortar el ciclo de moldeo y mejorar la productividad del material compuesto reforzado con fibra.

<Progreso simultáneo de la etapa (III) y de la etapa (IV)>

En este aspecto, es preferente progresar simultáneamente la presurización en la etapa (III) y el calentamiento en la etapa (IV). En este caso, progresar simultáneamente la presurización en la etapa (III) y el calentamiento en la etapa (IV) significa que el tiempo durante el cual se lleva a cabo la presurización en la etapa (III) y el tiempo durante el cual se lleva a cabo el calentamiento en la etapa (IV) se superponen entre sí, es decir, hay un tiempo durante el cual ambas operaciones se llevan a cabo simultáneamente. Por lo tanto, la hora de inicio y la hora de finalización pueden ser diferentes entre la etapa (III) y la etapa (IV). En otras palabras, la presente invención incluye un aspecto en el que la presurización y el calentamiento se inician simultáneamente y se terminan simultáneamente, así como un aspecto en el que se inicia la presurización y luego se inicia el calentamiento, y luego se termina la presurización y finalmente se termina el calentamiento, un aspecto en el que se inicia la presurización y luego se inicia el calentamiento, y luego se termina el calentamiento y finalmente se termina la presurización, y un aspecto en el que se inicia la presurización y el calentamiento simultáneamente, y luego se termina la presurización y finalmente se termina el calentamiento.

Es preferente que haya un tiempo durante el cual tanto la presurización en la etapa (III) como el calentamiento en la etapa (IV) se lleven a cabo simultáneamente, dado que es posible utilizar tanto el efecto de conformación como el efecto de promover la impregnación de la resina termoestable (a) en el material de base reforzado con fibra (A), que son provocados por la presurización en la etapa (III), y el efecto de mejorar el seguimiento de la forma del material de base de resina termoestable (B) debido al ablandamiento y el efecto de mejorar la propiedad de impregnación de la resina termoestable (a) en la fibra reforzada debido a la disminución de la viscosidad de la resina termoestable (a), que se producen por el calentamiento en la etapa (IV).

<Moldeo a presión con matrices de doble cara>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención preferentemente es un procedimiento en el que el mecanismo de moldeo tiene un par de matrices de doble cara, y una preforma que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se moldea en las matrices de doble cara (en adelante en la presente memoria, este procedimiento se denomina “procedimiento de moldeo a presión”) (Fig. 2). En un ejemplo de dicho procedimiento de moldeo, una preforma 3 que incluye un material de base reforzado con fibra (A) y un material de base de resina termoestable (B) se produce por adelantado y se coloca en matrices (matrices de doble cara 4A y 4B), la preforma se presuriza y se le da forma por medio de la sujeción con las matrices de doble cara, y se suministra una resina termoestable (a) al material de base reforzado con fibra (A) y se impregna en el material de base reforzado con fibra (A). A continuación, las matrices se calientan para curar la resina termoestable (a). Las matrices se pueden calentar a la temperatura de moldeo antes de colocar la preforma 3, o se pueden calentar a la temperatura de moldeo después de presurizar las matrices calentadas a la temperatura a la que se ablanda la preforma 3. El primer procedimiento tiene el efecto de acortar el ciclo de moldeo dado que no requiere el enfriamiento y el calentamiento de las matrices, mientras que el segundo procedimiento tiene el efecto de mejorar la calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra obtenido dado que mejora el seguimiento de la forma.

Es más preferente precalentar la preforma 3 antes de colocarla en las matrices de doble cara (antes de la etapa (II)) para ablandar el material de base de resina termoestable (B) dado que se mejora la capacidad de seguimiento de la forma.

Al colocar la preforma 3 en las matrices de doble cara, es preferente utilizar un soporte de piezas en bruto 5 para sujetar la preforma 3 (Fig. 3). Dado que el soporte de la pieza en bruto 5 puede fijar los extremos de la preforma 3 por medio de la intercalación de los extremos de la preforma 3, se puede evitar la fuga lateral de la resina termoestable (a) descargada de un material de base de resina termoestable 1, y se puede impregnar un material de base reforzado con fibra 2 con la resina termoestable (a) sin desperdicio. El soporte de la pieza en bruto también tiene la ventaja de que puede ayudar a colocar la preforma 3 en las matrices y a sacarla de las mismas.

Además, en la etapa (III), es preferente que la sujeción se inicie a una presión superficial P1 (MPa), y se complete a una presión superficial P2 (MPa) mayor que la presión superficial P1. La presión superficial P2 es más preferentemente el doble o más de la presión superficial P1, y es aún más preferentemente el triple o más de la presión superficial P1. Es decir, es posible lograr tanto el moldeo en una forma complicada como la impregnación estable de la resina por medio del dimensionamiento preferente a la preforma a una presión más baja, dado que la viscosidad de la resina es alta al inicio del pinzado, y el suministro de la resina a una presión más alta a la preforma formada al finalizar el pinzado. En este aspecto, a condición de que la relación entre la presión superficial P1 al inicio del pinzado y la presión superficial P2 al finalizar el pinzado satisfaga la condición: P2 > P1, el valor de las presiones superficiales en medio del pinzado y la relación de magnitud entre las presiones superficiales no están particularmente limitadas. Sin embargo, es preferente emplear un procedimiento que consiste en mantener la preforma a la presión superficial P1 al comienzo de la sujeción para dar forma a la preforma, y luego aumentar la presión hasta la presión superficial P2 al finalizar el pinzado.

<Moldeo con matriz de una cara y película de revestimiento>

En el procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, es preferente que el mecanismo de moldeo tenga una matriz de una sola cara 6, y que una preforma 3 que incluya el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se coloque en la matriz de una sola cara 6, se empaquete además con una película de revestimiento 7, y se moldee (Fig. 4). En un ejemplo de dicho procedimiento de moldeo, se produce la preforma 3 que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), y se coloca en la matriz de una sola cara 6. La preforma 3 se coloca entre la lámina de revestimiento 7 y la matriz de una cara 6, y un extremo de la lámina de revestimiento 7 que tiene un tamaño mayor que el de la preforma 3 se pone en estrecho contacto con la matriz de una cara mediante el uso de un material de sellado. En una parte de la superficie de contacto estrecho entre la lámina de revestimiento 7 y la matriz de una sola cara 6 se dispone un puerto de succión 8, y el aire presente en el interior del espacio de moldeo (un espacio formado por la matriz de una sola cara 6 en el que se coloca la preforma 3 y la lámina de revestimiento 7) se aspira desde el puerto de succión 8 mediante el uso de una bomba de vacío para despresurizar el espacio de moldeo. En este caso, dado que el espacio de moldeo tiene una presión menor que en el exterior, la preforma 3 se encuentra en un estado presurizado. A continuación, la preforma se introduce en un horno de aire caliente o similar y se calienta, con lo que la resina termoestable (a) se funde y se impregna en el material de base reforzado con fibra (A), y la reacción de curado procede a dar un material compuesto reforzado con fibra. En este procedimiento de moldeo, dado que el gas presente en el interior del espacio de moldeo es aspirado y el espacio de moldeo es despresurizado, el aire contenido en el material de base reforzado con fibra (A) también es eliminado. Por lo tanto, se suprime la formación de huecos en el material compuesto reforzado con fibra obtenido, y se ejerce un efecto de impartir buenas características mecánicas y calidad de superficie.

La despresurización por medio de una bomba de vacío se puede detener o continuar en el momento del calentamiento, pero la despresurización continúa preferentemente también durante el calentamiento desde el punto de vista de la supresión de los huecos en el material compuesto reforzado con fibra obtenido. Además, es preferente utilizar una lámina flexible para la lámina de revestimiento 7, dado que dicha lámina es buena para el seguimiento de una matriz de una sola cara.

<Moldeo con matriz hueca>

En el procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, es preferente que el mecanismo de moldeo tenga una matriz hueca, una preforma que incluya el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se coloque en una porción hueca, y la porción hueca sea presurizada. En un ejemplo de dicho procedimiento de moldeo, se produce una preforma que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), y se coloca de forma que se aplique a una superficie de moldeo en la matriz hueca. La porción hueca se presuriza para dar forma a la preforma y suministrar la resina termoestable (a) al material de base reforzado con fibra (A), y el interior de la matriz hueca se calienta para curar la resina termoestable (a). La matriz hueca se puede calentar a la temperatura de moldeo antes de colocar la preforma, o se puede calentar a la temperatura de moldeo después de colocar la preforma en la porción hueca de la matriz hueca calentada a la temperatura a la que la preforma se ablanda, y la porción hueca se presuriza. El primer procedimiento tiene el efecto de acortar el ciclo de moldeo dado que no requiere el enfriamiento y el calentamiento de la matriz hueca, mientras que el segundo procedimiento tiene el efecto de mejorar la calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra obtenido dado que mejora el seguimiento de la forma. Además, la matriz hueca puede ser de tipo integrado formado por un cuerpo rígido que tiene una porción hueca, o puede ser de tipo dividido formado por una combinación de una pluralidad de cuerpos rígidos para constituir una porción hueca. Los ejemplos de un procedimiento de presurización de la porción hueca incluyen un procedimiento para permitir que el aire comprimido fluya en la porción hueca.

<Moldeo con matriz del núcleo>

Más preferentemente, el mecanismo de moldeo además tiene una matriz del núcleo (Fig. 5). En dicho procedimiento de moldeo, el mecanismo de moldeo tiene una matriz del núcleo 10 además de las matrices huecas (9A y 9B). Se puede colocar la preforma 3, que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), en la porción hueca de las matrices huecas (9A y 9B) e insertar la matriz del núcleo 10 en la preforma 3, o insertar, en la porción hueca formada por las matrices huecas (9A y 9B), la matriz del núcleo 10 y la preforma 3 colocada en la superficie de la matriz del núcleo 10. Como un procedimiento de presurización, se introduce preferentemente un gas en la matriz del núcleo 10 para inflarlo. La matriz del núcleo 10 preferentemente es una vejiga de resina termoplástica capaz de aplicar una presión uniforme incluso a altas temperaturas. Este procedimiento de moldeo tiene el efecto de producir fácilmente un material compuesto reforzado con fibra que tiene una forma hueca, dado que la superficie exterior de la preforma 3 se presiona contra las matrices.

<Moldeo con mecanismo de recolección>

En el procedimiento para producir un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, es preferente que el mecanismo de moldeo tenga un mecanismo para tomar el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) mientras se presuriza el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B). En un ejemplo de dicho procedimiento de moldeo, un material compuesto reforzado con fibra que tiene una sección transversal constante se produce continuamente por medio de la alimentación de un laminado 16 (véase la Fig. 1) que incluye un material de base reforzado con fibra alargada (A) y un material de base de resina termoestable alargado (B) a un mecanismo de moldeo, por medio de la presurización y el dimensionamiento del laminado 16 para suministrar la resina termoestable (a) al material de base reforzado con fibra (A), y por medio del calentamiento del laminado 16 para curar la resina termoestable (a) en el mecanismo de moldeo. Desde el punto de vista de un ciclo de moldeo continuo, es preferente progresar simultáneamente la presurización en la etapa (III) y el calentamiento en la etapa (IV) para el moldeo. Este procedimiento de moldeo tiene el efecto de producir fácilmente un material compuesto reforzado con fibra alargada que tiene una sección transversal constante. El mecanismo de moldeo puede ser una matriz pasante que tenga un orificio pasante o una matriz de prensado que tenga una superficie de conformación en la superficie de un cuerpo rígido. Un molde con un mecanismo de calentamiento, tal como un calentador, puede llevar a cabo simultáneamente la presurización y el calentamiento.

Un ejemplo de matriz pasante 11 es, como se muestra en la Fig. 6, una matriz pasante que es un cuerpo rígido que tiene un orificio pasante, que tiene en una de sus superficies un puerto de suministro a través del cual se va a suministrar el laminado 16 que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), y que tiene, en una superficie opuesta a la superficie en la que se proporciona el puerto de suministro, un puerto de extracción para sacar el material compuesto reforzado con fibra obtenido. En el momento del moldeo, el laminado 16, que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), se alimenta continuamente desde el puerto de suministro, pasa a través del orificio pasante y se extrae del puerto de extracción, de forma que el laminado 16 se presurice y moldee en la matriz de paso 11, y la resina termoestable (a) se suministra al material de base reforzado con fibra (A) y se calienta para que se cure. Una forma preferente de la matriz pasante 11 es una forma en la que el puerto de suministro es más grande que el puerto de extracción y el orificio pasante es cónico, dado que dicha forma facilita la presurización. Los ejemplos de calentamiento de dicho mecanismo de moldeo incluyen, además del calentamiento atmosférico de llevar a cabo el calentamiento en un horno, el calentamiento directo de llevar a cabo el calentamiento con un mecanismo de calentamiento tal como un calentador proporcionado en la propia matriz pasante 11.

Además, como una matriz de prensado 12, es preferente utilizar una matriz como la mostrada en la Fig. 7, que está hecha de un cuerpo rígido y tiene una superficie de prensado capaz de presionar uniformemente el laminado 16, que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) en el momento del moldeo. En el momento del moldeo, el laminado 16 que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se transporta continuamente bajo tensión, el laminado 16 se presiona contra la superficie de moldeo de la matriz de prensado 12 de forma que el laminado 16 se presurice y tome forma y la resina termoestable (a) se suministre al material de base reforzado con fibra (A), y el laminado 16 se calienta de forma que la resina termoestable (a) se cure. En cuanto a la forma de la matriz de prensado 12, el ángulo 013 de contacto entre la superficie de la matriz y la superficie del laminado 16 que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) alimentado a la matriz preferentemente está dentro del intervalo de 15° a 45°, más preferentemente dentro del intervalo de 25° a 40°. Si el ángulo es pequeño, no se aplica suficiente presión, por lo que no sólo el suministro de la resina termoestable (a) al material de base reforzado con fibra (A) es insuficiente, sino que también se puede producir el problema de que el laminado no se pueda moldear con la forma deseada. Por otro lado, si el ángulo 013 es grande, se aplica una tensión excesiva, por lo que el laminado 16 que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se puede cortar durante el moldeo. Los ejemplos de calentamiento de dicho mecanismo de moldeo incluyen, además del calentamiento atmosférico de llevar a cabo el calentamiento en un horno, el calentamiento directo de llevar a cabo el calentamiento con un mecanismo de calentamiento tal como un calentador proporcionado en la propia matriz de prensado 12.

Además, en el mecanismo para tomar el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) mientras se presurizan, una prensa de doble correa (14A y 14B) se puede usar adecuadamente como un mecanismo de presurización (Fig. 8). El empleo de dicho mecanismo de presurización tiene el efecto de mejorar la productividad del material compuesto reforzado con fibra dado que facilita el moldeo continuo de un material compuesto reforzado con fibra.

También es preferente utilizar un sistema de prensa intermitente que tenga dos o más mecanismos de moldeo que incluyan un mecanismo de moldeo para el calentamiento y un mecanismo de moldeo para el enfriamiento dispuestos en paralelo. El uso de un sistema de prensa en el que el mecanismo de moldeo para el calentamiento y el mecanismo de moldeo para el enfriamiento están separados el uno del otro es preferente dado que elimina la necesidad de una etapa de subir y bajar la temperatura en el mecanismo de moldeo, de forma que la productividad del material compuesto reforzado con fibra se pueda mejorar.

<Aspecto adecuado del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) en la etapa (II)>

En este aspecto, en la etapa (II), el material de base de resina termoestable (B) se reviste preferentemente con el material de base reforzado con fibra (A). Más preferentemente, el material de base de resina termoestable (B) está completamente cubierto con el material de base reforzado con fibra (A), y el material de base de resina termoestable (B) no está expuesto en absoluto. Dicha forma tiene el efecto de evitar la fuga de la resina termoestable (a) descargada desde el material de base de resina termoestable (B) hacia el exterior de la región de moldeo, así como el efecto de suministrar la resina al material de base reforzado con fibra (A) sin desperdicio. Como se muestra en las Figs. 9 y 10, los ejemplos de la forma de cubrir el material de base de resina termoestable (B) con el material de base reforzado con fibra (A) incluyen una forma en la que un material de base reforzado con fibra (A) se enrolla alrededor de un material de base de resina termoestable (B) y una forma en la que una pluralidad de materiales de base reforzados con fibras (A) se ponen sobre un material de base de resina termoestable (B).

En el moldeo por el procedimiento continuo, los efectos antes mencionados se pueden ejercer cuando la sección transversal del laminado que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) en una dirección ortogonal a la dirección en la que el laminado se transporta al mecanismo de moldeo tiene la constitución que se muestra en la Fig. 9 o 10.

Mientras tanto, en el moldeo por el procedimiento de división, los efectos arriba mencionados se pueden ejercer cuando una sección transversal arbitraria de la preforma tiene la constitución como se muestra en la Fig. 9 o 10.

En este aspecto, es preferente en la etapa (II) que el material de base reforzado con fibra (A) sea alimentado al mecanismo de moldeo en un estado en el que el material de base reforzado con fibra (A) esté en contacto con el mecanismo de moldeo, y que al menos una parte del material de base de resina termoestable (B) esté cubierta con el material de base reforzado con fibra (A). Es preferente que el mecanismo de moldeo y el material de base reforzado con fibra (A) estén en contacto entre sí dado que se reduce la fricción con el mecanismo de moldeo y se mejora el seguimiento de la forma. Los ejemplos del procedimiento para la alimentación del material de base reforzado con fibra (A) al mecanismo de moldeo en un estado en el que el material de base reforzado con fibra (A) está en contacto con el mecanismo de moldeo incluyen, en el caso de que el mecanismo de moldeo sea un mecanismo de prensa para intercalar el laminado entre las matrices superior e inferior, un procedimiento para la colocación del material de base reforzado con fibra (A) en la superficie más baja o la superficie más alta del mecanismo de moldeo.

En este aspecto, es preferente en la etapa (II) que el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) sean alimentados al mecanismo de moldeo en un estado en el que el material de base reforzado con fibra (A) esté en contacto directo con el material de base de resina termoestable (B). Cuando el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se alimentan al mecanismo de moldeo en un estado en el que el material de base reforzado con fibra (A) está en contacto directo con el material de base de resina termoestable (B), al suministrar la resina termoestable (a) en la etapa (III), se lleva a cabo la inyección superficial de suministro de la resina termoestable (a) en la superficie de contacto. Por lo tanto, se mejora la propiedad de impregnación y se puede acortar el ciclo de moldeo.

En cuanto a la forma de poner en contacto directo el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), cada una de las capas del material de base reforzado con fibra (A) y del material de base de resina termoestable (B) puede estar laminada, o una pluralidad de capas de los materiales de base reforzados con fibra (A) y de los materiales de base de resina termoestable (B) puede estar laminada.

En este aspecto, es preferente en la etapa (II) que un laminado de un total de cuatro o más capas de los materiales de base reforzados con fibra (A) y los materiales de base de resina termoestable (B) sea alimentado al mecanismo de moldeo. Sobre todo, es preferente laminar alternativamente cuatro o más capas en total de los materiales de base reforzados con fibra (A) y los materiales de base de resina termoestable (B) (Fig. 11) desde el punto de vista de la propiedad de impregnación de la resina termoestable (a), y esta forma tiene el efecto de mejorar la libertad de diseño del espesor del material compuesto reforzado con fibra. El límite superior del número de capas laminadas no está particularmente limitado, pero el número de capas laminadas preferentemente es 100 o menos desde el punto de vista de la calidad del material compuesto reforzado con fibra obtenido. Alimentar los materiales de base reforzados con fibra (A) y los materiales de base de resina termoestable (B) de tal forma al mecanismo de moldeo es preferente dado que se puede producir un material compuesto reforzado con fibra de buena calidad que tenga un espesor arbitrario.

En este aspecto, es preferente en la etapa (II) que un material del núcleo (C) (material del núcleo 15) sea alimentado adicionalmente al mecanismo de moldeo además del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B). Cuando el material de base reforzado con fibra (A), el material de base de resina termoestable (B) y el material del núcleo (C) se introducen en el mecanismo de moldeo en tal constitución, es fácil controlar el aumento de espesor, la mejora de la rigidez, la reducción de peso y similares del material compuesto reforzado con fibra obtenido (Fig. 12).

Preferentemente, el material de base reforzado con fibra (A) se lamina sobre la superficie del material del núcleo (C) de forma que el material del núcleo (C) y el material de base de resina termoestable (B) no entren en contacto directo. Con tal constitución, se suprime la impregnación de la resina termoestable (a) en el material del núcleo (C), y se puede obtener un material compuesto ligero y de alta calidad reforzado con fibra.

El material del núcleo (C) convenientemente es una espuma espumada. Una espuma espumada adecuada como el material del núcleo (C) puede ser una espuma espumada de células cerradas o una espuma espumada de células abiertas, pero una espuma espumada de células cerradas es preferente desde el punto de vista de la supresión de la impregnación de la resina termoestable (a) en la espuma espumada. Entre los ejemplos de la espuma espumada se incluyen, además de las espumas rígidas de uretano y las espumas duras de acrílico, los materiales de espuma obtenidos por medio del revestimiento de una estructura de red formada por el levantamiento de la superficie de las fibras reforzadas con una resina.

Ejemplos

A continuación, se mostrarán ejemplos para describir este aspecto de forma más específica.

<Materiales utilizados>

[Resina termoestable (a-1)]

En una amasadora, se cargaron 30 partes en masa de “jER (marca registrada)” 828 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 1001, y 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 154, se calentaron a 150 °C mientras se amasaba, y luego se amasó a 150 °C durante 1 hora para dar un líquido viscoso transparente. El líquido viscoso se enfrió a 60 °C mientras se amasaba, luego 3,7 partes en masa de DYCY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado, 3 partes en masa de DCMU99 (fabricado por Hodogaya Chemical Co, Ltd.) como un acelerador de curado, y 3 partes en masa de “Matsumoto Microsphere (marca registrada)” M (fabricado por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) como partículas, y la mezcla se amasó a 60 °C durante 30 minutos para preparar una composición de resina termoestable. La composición de resina termoestable se aplicó al papel antiadherente mediante el uso de un revestimiento de película para producir películas de una resina termoestable (a-1) cada una de las cuales tiene una masa por unidad de área de 50 g/m2 o 100 g/m2.

Además, una capa de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 50 g/m2 y siete capas de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 100 g/m2 cada una se laminaron para formar un total de ocho capas de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 750 g/m2.

[Material de base en forma de tela no tejida]

Se preparó un material de base en forma de tela no tejida hecha de fibras reforzadas de acuerdo con el siguiente procedimiento.

(Procedimiento 1) Un copolímero que contiene PAN como un componente principal fue sometido a hilado, tratamiento de cocción y tratamiento de superficie para obtener fibras de carbono continuas con un número total de monofilamentos de 12.000. Las características de las fibras de carbono continuas eran las siguientes. Diámetro del monofilamento: 7 |jm

Masa por unidad de longitud: 0,8 g/m

Densidad: 1,8 g/cm3

Resistencia a la tracción: 4600 MPa

Módulo elástico de tracción: 220 GPa

(Procedimiento 2) Las fibras de carbono continuas obtenidas en el (Procedimiento 1) se cortaron con un cortador de cartucho en una longitud de 6 mm para obtener fibras cortadas. Se produjo un líquido de dispersión que contenía agua y un tensioactivo (Polioxietileno Lauril Éter (nombre comercial) fabricado por NACALAI TESQUE, INC.), y se produjo un material de base para la fabricación de papel mediante el uso del líquido de dispersión y las fibras cortadas en un dispositivo de producción de materiales de base para la fabricación de papel. En la fabricación de papel, la masa por unidad de superficie se ajustó por medio del ajuste de la concentración de fibra en el líquido de dispersión. Alrededor del 5% en masa de una solución acuosa de alcohol polivinílico (Kuraray Poval fabricado por KURARAY CO., LTD.) como un aglutinante se adhirió al material de base para la fabricación de papel, y el material de base se secó en un horno de secado a 140 °C durante 1 hora para obtener un material de base en forma de tela no tejida con una masa por unidad de superficie de 100 g/m2.

[Material de base reforzado con fibra (A-1)]

Se utilizó una tela “Torayca”, CO6343B (tejido liso, peso base de la fibra: 198 g/m2) fabricado por Toray Industries, Inc. como un material de base reforzado con fibra (A-1).

[Material de base de resina termoestable (B-1)]

El material de base en forma de tela no tejida y la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 750 g/m2 se laminaron para tener una estructura de resina termoestable (a-1)/material de base en forma de tela no tejida/resina termoestable (a-1), y se calentaron en una máquina de prensado con temperatura controlada a 70 °C bajo presurización con una presión superficial de 0,1 MPa durante 1,5 horas para producir un material de base de resina termoestable (B-1). En el material de base de resina termoestable (B-1), el contenido en masa Wb1 del material de base en forma de tela no tejida era del 6,3% (en base a la masa), y el contenido en volumen Vb1 del mismo era del 4,3% (en base al volumen).

(Ejemplo 1)

Se laminaron dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-1), es decir, los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-1) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. El laminado se colocó en matrices de doble cara acopladas a una máquina de prensado, y las matrices de doble cara se sujetaron y se aplicó una presión superficial de 1 MPa. La placa calefactora provista en la máquina de prensado tenía la temperatura controlada, y las matrices de doble cara se calentaron desde la temperatura ambiente (25 °C) hasta los 150 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min y se mantuvieron durante 10 minutos después de alcanzar los 150 °C para producir un material compuesto reforzado con fibra. Después de 10 minutos de retención, se liberó la presión sobre las matrices de doble cara, y se desmoldó un material compuesto reforzado con fibra (1).

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (1) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 jm o más en una imagen de observación al microscopio. La relación de alargamiento en el plano del material de base de resina termoestable (B) era de 1,10.

(Ejemplo 2)

Se laminaron dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-1), es decir, los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-1) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. Las matrices de doble cara que tienen parcialmente una forma irregular en la superficie de moldeo se fijaron a una máquina de prensado, y la placa de calentamiento proporcionada en la máquina de prensado se controló con temperatura para controlar la temperatura de las matrices de doble cara a 70 °C. El laminado se colocó en las matrices de doble cara con temperatura controlada a 70 °C, y las matrices de doble cara se sujetaron y el laminado se precalentó durante 10 minutos a una presión superficial cero. Después de 10 minutos, las matrices de doble cara se subieron y bajaron para aplicar una presión superficial de 1 MPa, y las matrices de doble cara se calentaron a 150 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min y se mantuvieron durante 10 minutos después de alcanzar los 150 °C para producir un material compuesto reforzado con fibra. Después de 10 minutos de retención, se liberó la presión sobre las matrices de doble cara, y se desmoldó un material compuesto reforzado con fibra (2). La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (2) era buena, y el material compuesto reforzado con fibra (2) tenía una forma que seguía la forma irregular de las matrices de doble cara. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio. La relación de alargamiento en el plano del material de base de resina termoestable (B) era de 1,05. (Ejemplo 3)

Se laminaron dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-1), es decir, los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-1) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. El laminado se colocó en una matriz de una sola cara, la periferia de la matriz de una sola cara se revistió con un material de sellado (una película de revestimiento y la matriz se pusieron en estrecho contacto entre sí, y el interior de la matriz se selló), y luego se colocó un purgador (que desempeña un papel de espaciador como paso de aire y resina) hecho de una tela no tejida gruesa en la periferia exterior del laminado. En el purgador se dispuso un tubo como un puerto de succión, y el material de sellado y la película de revestimiento se pusieron en estrecho contacto entre sí de forma que la película de revestimiento revistiera la matriz de una sola cara. Para la película de revestimiento, se utilizó una película de revestimiento flexible. Se conectó una bomba de vacío al tubo como un puerto de succión, y se aspiró el aire dentro del espacio de moldeo (un espacio que incluye el laminado formado por la matriz de una sola cara y la película de revestimiento) para despresurizar el espacio de moldeo, con lo que el laminado se presurizó. A continuación, la matriz de una sola cara se colocó en un horno con temperatura controlada a 150 °C y se mantuvo durante 30 minutos para producir un material compuesto reforzado con fibra. Después de 30 minutos de retención, se extrajo la matriz de una sola cara y se desmoldó un material compuesto reforzado con fibra (3).

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (3) era buena. Como un resultado de la observación de la superficie con un microscopio, no se observaron vacíos. Además, como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio. La relación de alargamiento en el plano del material de base de resina termoestable (B) era de 1,01.

(Ejemplo 4)

Se preparó una vejiga de polipropileno como una matriz del núcleo hueco, y se laminaron materiales de base en toda la periferia exterior de la vejiga para tener una estructura de (vejiga)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/(superficie exterior) y se fijó temporalmente para producir una preforma. Se abrieron matrices huecas divididas que forman una cavidad que simula la forma de una pala de aerogenerador, se introdujo la preforma en la cavidad, se sujetaron las matrices y, a continuación, se introdujo aire comprimido en la porción hueca de la vejiga para inflarla, con lo que se presurizó la porción hueca de las matrices huecas. A continuación, las matrices huecas se colocaron en un horno con temperatura controlada a 130 °C y se mantuvieron durante 30 minutos para producir un material compuesto reforzado con fibra. Después de 30 minutos de mantenimiento, se sacaron las matrices huecas, se desmoldó un material compuesto reforzado con fibra (4) y se retiró la vejiga del material compuesto reforzado con fibra (4).

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (4) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio. Además, el material compuesto reforzado con fibra (4) tenía una estructura hueca. La relación de alargamiento en el plano del material de base de resina termoestable (B) era de 1,12.

(Ejemplo 5)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (5) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 1, excepto que el material de base reforzado con fibra (A-1) preparado era de mayor tamaño que el material de base de resina termoestable (B-1), y se laminaron dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-1), es decir, los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-1) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado que tiene una estructura de extremos como se muestra en la Fig. 10.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (5) era buena. La resina termoestable (a-1) se impregnó también en el material de base reforzado con fibra (A-1) que reviste los extremos, y no se observó ninguna fuga de la resina termoestable (a-1) en el proceso de moldeo. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio. La relación de alargamiento en el plano del material de base de resina termoestable (B) era de 1,05.

(Ejemplo 6)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (6) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 1, excepto que se laminaron alternativamente cinco capas en total de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y los materiales de base de resina termoestable (B-1) para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (6) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas más externas y en la capa intermedia, cada una de las cuales incluye el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio. El promedio de las relaciones de alargamiento en el plano de las capas de los materiales de base de resina termoestable (B) fue de 1,13.

(Ejemplo 7)

Además de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y los materiales de base de resina termoestable (B-1), se utilizó “Achilles board (marca registrada)” fabricado por ACHILLES CORPORATION como el material del núcleo (C), y los materiales de base y el material del núcleo se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra(A-1)/material del núcleo (C)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. El laminado se colocó en una matriz de una sola cara, la periferia de la matriz de una sola cara se revistió con un material de sellado (una película de revestimiento y la matriz se pusieron en estrecho contacto entre sí, y el interior de la matriz se selló), y luego se colocó un purgador (que desempeña un papel de espaciador como paso de aire y resina) hecho de una tela no tejida gruesa en la periferia exterior del laminado. En el purgador se dispuso un tubo como un puerto de succión, y el material de sellado y la película de revestimiento se pusieron en estrecho contacto entre sí de forma que la película de revestimiento revistiera la matriz de una sola cara. Para la película de revestimiento, se utilizó una película de revestimiento flexible. Se conectó una bomba de vacío al tubo como un puerto de succión, y se aspiró el aire dentro del espacio de moldeo (un espacio que incluye el laminado formado por la matriz de una sola cara y la película de revestimiento) para despresurizar el espacio de moldeo, con lo que el laminado se presurizó. A continuación, la matriz de una sola cara se colocó en un horno con temperatura controlada a 130 °C y se mantuvo durante 60 minutos para producir un material compuesto reforzado con fibra. Después de 60 minutos de retención, se extrajo la matriz de una sola cara y se desmoldó un material compuesto reforzado con fibra (7).

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (7) era buena. El material compuesto reforzado con fibra (7) tenía huecos, y era grueso y ligero. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio. Las relaciones de alargamiento en el plano de las capas de los materiales de base de resina termoestable (B) fueron de 1,02.

(Ejemplo Comparativo 1)

Las películas de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 750 g/m2 y los materiales de base reforzados con fibra (A-1) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/resina termoestable (a-1)/material de base reforzado con fibra (A-1). En el momento de la laminación, la resina termoestable (a-1) se ablandó y alargó por la temperatura corporal, y el peso base disminuyó parcialmente. El laminado se colocó en matrices de doble cara sujetas a una máquina de prensado, y las matrices de doble cara se subieron y bajaron para aplicar una presión superficial de 1 MPa. La placa calefactora provista en la máquina de prensado tenía la temperatura controlada, y las matrices de doble cara se calentaron desde la temperatura ambiente (25 °C) hasta los 150 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min y se mantuvieron durante 10 minutos después de alcanzar los 150 °C para producir un material compuesto reforzado con fibra. Después de 10 minutos de retención, se liberó la presión sobre las matrices de doble cara, y se desmoldó un material compuesto reforzado con fibra (8).

La superficie del material compuesto reforzado con fibra (8) formaba una parte rica en resina debido a la alteración del material de base reforzado con fibra (A-1), y una parte de la superficie tenía una parte no impregnada.

[Segundo aspecto]

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención es un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra por medio de la impregnación de un material de base reforzado con fibra (A) con una resina termoestable (a) y además por medio del curado de la resina termoestable (a), en el que la resina termoestable (a) tiene una viscosidad de 1.000 Pâ s o más a 40 °C, y la resina termoestable (a) tiene una viscosidad mínima de 10 Pâ s o menos durante el calentamiento desde 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 15 °C/min, el procedimiento comprende las siguientes etapas (II) a (IV):

etapa (II): alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y un material de base de resina termoestable (B) a un mecanismo de moldeo, en el que el material de base de resina termoestable (B) es un material de base que incluye la resina termoestable (a), y un material de base en forma de lámina porosa (b) o un material de base en forma de película (c);

<Material de base reforzado con fibra (A)>

<Material de base de resina termoestable (B) Aspecto 1>

A continuación, se describirá un aspecto de un material de base en el que el material de base de resina termoestable (B) incluye la resina termoestable (a) y el material de base en forma de lámina porosa (b).

El material de base de resina termoestable (B) es un material de base que incluye la resina termoestable (a) y el material de base en forma de lámina porosa (b). Es decir, el material de base de resina termoestable (B) es un material de base en el que la resina termoestable (a) se apoya en el material de base con forma de lámina porosa (b). El material de base de resina termoestable (B) puede contener otras sustancias, tales como diversos aditivos, a condición de que incluya la resina termoestable (a) y el material de base en forma de lámina porosa (b).

El contenido en masa Wb2 del material de base en forma de lámina porosa (b) en el material de base de resina termoestable (B) preferentemente es del 0,5% (base de masa) o más, más preferentemente del 1,0% (base de masa) o más, aún más preferentemente del 1,5% (base de masa) o más desde el punto de vista de la manejabilidad. El contenido en masa Wb2 preferentemente es del 30% (base de masa) o menos, más preferentemente del 22% (base de masa) o menos, aún más preferentemente del 15% (base de masa) o menos desde el punto de vista de las propiedades de suministro de resina. Cuando el contenido en masa Wb2 del material de base en forma de lámina porosa (b) en el material de base de resina termoestable (B) es igual o superior al 0,5% (base de masa) e igual o inferior al 30% (base de masa), se pueden conseguir tanto la manejabilidad a temperatura ambiente como las propiedades de suministro de resina en el momento del moldeo.

El contenido en masa Wb2 del material de base en forma de lámina porosa (b) en el material de base de resina termoestable (B) se determina por medio de la siguiente fórmula

W21: masa (g) de material de base en forma de lámina porosa (b) en material de base de resina termoestable (B)

W22: masa (g) de resina termoestable en el material de base de resina termoestable (B)

En este caso, el contenido de masa Wb2 del material de base en forma de lámina porosa (b) en el material de base de resina termoestable (B) se puede determinar a partir de la diferencia de masa antes y después de que se elimine únicamente la resina termoestable (a) de la muestra recortada en las condiciones descritas más adelante. Los ejemplos de un procedimiento para la eliminación sólo de la resina termoestable (a) del material de base de resina termoestable (B) incluyen un procedimiento para la colocación del material de base de resina termoestable (B) bajo condiciones de calentamiento para hornear la resina termoestable (a), y un procedimiento para la sumersión del material de base de resina termoestable (B) en un disolvente que disuelve la resina termoestable (a) pero no disuelve el material de base poroso en forma de lámina (b).

El contenido en volumen Vb2 del material de base poroso en forma de lámina (b) en el material de base de resina termoestable (B) en este aspecto preferentemente es del 0,3% (en volumen) o más, más preferentemente del 0,6% (en volumen) o más, y aún más preferentemente del 1,0% (en volumen) o más desde el punto de vista de la manejabilidad. Además, el contenido de volumen Vb2 preferentemente es del 20% (base de volumen) o menos, más preferentemente del 15% (base de volumen) o menos, aún más preferentemente del 10% (base de volumen) o menos desde el punto de vista de las propiedades de suministro de resina. Cuando el contenido de volumen Vb2 del material de base en forma de lámina porosa (b) en el material de base de resina termoestable (B) es del 0,3% (base de volumen) o más y del 20% (base de volumen) o menos, se pueden conseguir tanto la manejabilidad a temperatura ambiente como las propiedades de suministro de resina en el momento del moldeo.

El contenido de volumen Vb2 del material de base en forma de lámina porosa (b) en el material de base de resina termoestable (B) se determina por medio de la siguiente fórmula

Vb2 = F aw 2 /( p2 x Tb2 x 10) ( )

Faw2: peso base del material de base en forma de lámina porosa (b) (g/m2)

p2: densidad del material constituyente del material de base en forma de lámina porosa (b) (g/cm3)

Tb2: espesor del material de base de resina termoestable (B) (mm)

Además, el contenido de volumen Vb2 del material de base en forma de lámina porosa (b) se puede determinar por medio de la fórmula mencionada anteriormente mediante el uso del espesor Tb2 (unidad: mm), el peso base Faw2 (unidad: g/m2) del material de base en forma de lámina porosa (b), y la densidad p2 (unidad: g/cm3) del material constituyente del material de base en forma de lámina porosa (b). El espesor Tb2 se puede obtener con un microscopio a partir del promedio de los espesores del material de base de resina termoestable (B) en 10 puntos arbitrarios dentro del intervalo de 50 mm de longitud y 50 mm de anchura.

<Material de base en forma de lámina porosa (b)>

El material de base en forma de lámina porosa (b) en este aspecto no está particularmente limitado, y ejemplos del mismo incluyen una espuma de resina termoestable y una espuma de resina termoplástica. Es preferente que el material de base en forma de lámina porosa (b) tenga una resistencia a la tracción art2 a 40 °C de 0,5 MPa o más, y una relación de resistencia a la tracción ar2 descrita posteriormente de 0,5 o más a fin de mejorar la manejabilidad del material de base de resina termoestable (B).

La resistencia a la tracción art2 del material de base en forma de lámina porosa (b) a 40 °C es un indicador de las características mecánicas del material de base en forma de lámina porosa (b) bajo la evaluación de acuerdo con el procedimiento de medición de la resistencia a la tracción definido en JIS-L1913 (2010) “Procedimiento de prueba general de telas no tejidas”. Además, la “relación de resistencia a la tracción ar2”, como se utiliza en la presente memoria, es la relación entre la resistencia a la tracción aT2 del material de base en forma de lámina porosa (b) a la temperatura T(°C) descrita a continuación y la resistencia a la tracción art2 del mismo a 40 °C, y se puede expresar por medio de la siguiente fórmula

ar2 = crT2/art2

art2: resistencia a la tracción del material de base en forma de lámina porosa (b) a 40 °C

aT2: resistencia a la tracción del material de base en forma de lámina porosa (b) a la temperatura T(°C) T: temperatura a la que la resina termoestable (a) presenta una viscosidad mínima durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min

La resistencia a la tracción art2 del material de base en forma de lámina porosa (b) en este aspecto preferentemente es de 0,5 MPa o más. La resistencia a la tracción art2 es más preferentemente de 1 MPa o más, aún más preferentemente de 3 MPa o más y de 1.000 MPa o menos desde el punto de vista de la prevención de la rotura de un material de base en forma de lámina porosa 17 (Fig. 13(iii)) por la tensión o el peso propio del material de base en forma de lámina porosa 17 cuando el material de base en forma de lámina porosa 17 se transporta con ambos extremos del mismo agarrados por una abrazadera 18 como se muestra, por ejemplo, en la Fig. 13(i). El uso de dicho material de base en forma de lámina porosa (b) permite aplicar una alta tensión al material de base en forma de lámina porosa (b) cuando se agarra el material de base en forma de lámina porosa (b), y también transportar el material de base en forma de lámina porosa (b) sin que se corte (Fig. 13(ii)) durante la alimentación del material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo, de forma que se pueda aumentar el grado de libertad en el diseño del mecanismo de moldeo.

Mientras tanto, la resistencia a la tracción aT2 a la temperatura T(°C) representa las características mecánicas del material de base poroso en forma de lámina (b) en la producción del material compuesto reforzado con fibra por medio de la alimentación del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo, y la presurización y el calentamiento del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B). La relación de resistencia a la tracción ar2 (= aT2/art2) que es la relación entre las resistencias preferentemente es 0,5 o más, preferentemente 0,5 o más y 0,99 o menos. El material de base de resina termoestable (B) preparado mediante el uso de dicho material de base en forma de lámina porosa (b) es bueno en cuanto a la manejabilidad durante el transporte y la laminación, y permite producir un material compuesto reforzado con fibra sin cortar ni romper el material de base en forma de lámina porosa (b) cuando el material de base de resina termoestable (B) se introduce en el mecanismo de moldeo y se presuriza y calienta para dar el material compuesto reforzado con fibra, de forma que el proceso de producción se estabilice.

<Material de base de resina termoestable (B) Aspecto 2>

A continuación, se describirá un aspecto de un material de base en el que el material de base de resina termoestable (B) incluye la resina termoestable (a) y el material de base en forma de película (c).

El material de base de resina termoestable (B) es un material de base que incluye la resina termoestable (a) y el material de base en forma de película (c). Es decir, el material de base de resina termoestable (B) es un material de base en el que la resina termoestable (a) se apoya en el material de base con forma de película (c). El material de base de resina termoestable (B) puede contener otras sustancias, tales como diversos aditivos, a condición de que incluya la resina termoestable (a) y el material de base en forma de película (c).

El material de base de resina termoestable (B) de este aspecto preferentemente está en forma de lámina, que incluye el material de base en forma de película (c) y la resina termoestable (a). El espesor de la lámina del material de base de resina termoestable (B) preferentemente es de 0,5 mm o más desde el punto de vista de las propiedades de suministro de resina y de las características mecánicas. Además, el espesor de la lámina del material de base de resina termoestable (B) preferentemente es de 100 mm o menos, más preferentemente de 60 mm o menos, y aún más preferentemente de 30 mm o menos desde el punto de vista de la manejabilidad y la forma.

<Material de base en forma de película (c)>

La forma del material de base en forma de película (c) no está particularmente limitada, pero preferentemente es una película, una película porosa o similar. Cuando se utiliza una película porosa como el material de base en forma de película (c), se utiliza preferentemente una película porosa que tiene un tamaño de poro que no permite que la resina termoestable (a) pase a través de ella, de acuerdo con la viscosidad de la resina termoestable (a) utilizada a 25 °C.

El componente principal del material de base en forma de película (c) puede ser una resina termoplástica ordinaria, y no está particularmente limitado. Las poliolefinas, las poliamidas y los poliésteres se utilizan preferentemente desde el punto de vista de la forma y la flexibilidad. El término “componente principal”, como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un componente que tiene una proporción del 70% en masa o más y del 100% en masa o menos en el 100% en masa del material de base en forma de película (c). Cuando el material de base en forma de película (c) es altamente flexible, es fácil procesar el material de base en forma de película (c) para cubrir la resina termoestable (a), y aumentar la proporción de la resina termoestable (a) en el espacio cerrado formado.

El valor X obtenido por medio de la división de la carga de tracción F del material de base en forma de película (c) en el punto de fluencia medido por la prueba de tracción (JIS K 7127 (1999)) por la anchura W de la pieza de prueba preferentemente es 1 N/mm o más, más preferentemente 2 N/mm o más a 25 °C. Cuando el valor X a 25 °C es de 1 N/mm o más, el material de base de resina termoestable (B) se puede manipular fácilmente durante el transporte y la laminación sin que se rompa la película.

Además, el valor X a la temperatura T preferentemente es inferior a 1 N/mm, más preferentemente inferior a 0,5 N/mm. Cuando el valor X a la temperatura T es inferior a 1 N/mm, es probable que el material de base en forma de película (c) se rompa durante el moldeo, y la resina termoestable (a) se puede suministrar eficazmente al material de base reforzado con fibra (A).

El espesor del material de base en forma de película (c) preferentemente es de 1 pm o más y 300 pm o menos, más preferentemente de 1 pm o más y 150 pm o menos, particularmente preferente de 1 pm o más y 100 pm o menos. Cuando el espesor del material de base en forma de película (c) es de 1 pm o más y de 300 pm o menos, el material de base en forma de película (c) es bueno en cuanto a manejabilidad. Además, cuanto más fino sea el material de base en forma de película (c), más se puede aumentar la cantidad de retención de la resina termoestable (a) en relación con el espesor del material de base de resina termoestable (B). Es decir, dado que la cantidad de resina termoestable (a) que se puede suministrar aumenta en relación con el espesor del material de base de resina termoestable (B), el material de base en forma de película (c) preferentemente es delgado. Además, es preferente que el material de base en forma de película (c) sea más delgado dado que el valor X a la temperatura T es menor, y el material de base en forma de película (c) es probable que se rompa.

Además, en este aspecto, el material de base en forma de película (c) forma generalmente un espacio cerrado. Por lo tanto, no es necesario perforar el material de base en forma de película (c) antes del moldeo, y la región donde está presente la resina termoestable (a) está separada del exterior por el material de base en forma de película (c) y se define como un espacio cerrado. Por lo tanto, no se produce ninguna fuga de resina no curada, y es posible utilizar una resina termoestable de baja viscosidad (a). El espacio cerrado significa un espacio rodeado por el material de base en forma de película (c) que no permite que la resina termoestable (a) pase a través de él a 25 °C bajo presión atmosférica, y el material de base en forma de película (c) que forma el espacio puede tener poros de un tamaño que no permite que la resina termoestable (a) pase a través de él a 25 °C bajo presión atmosférica.

<Resina termoestable (a)>

La resina termoestable (a) en este aspecto presenta las características de que tiene una viscosidad de 1.000 Pâ s o más a 40 °C, y tiene una viscosidad mínima de 10 Pâ s o menos durante el calentamiento desde 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min. La resina termoestable (a) que tiene una viscosidad de 1.000 Pâ s o más a 40 °C y una viscosidad mínima de 10 Pâ s o menos durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de la temperatura de 1,5 °C/min logra tanto la manejabilidad en el momento de la alimentación del material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo como la propiedad de impregnación de la resina termoestable (a) en el material de base reforzado con fibra (A) en la producción del material compuesto reforzado con fibra por medio de la presurización y el calentamiento en el mecanismo de moldeo.

La resina termoestable (a) en este aspecto no está particularmente limitada a condición de que sea una resina que tenga propiedades termoestables y que tenga las características de viscosidad mencionadas anteriormente, y preferentemente es al menos una resina termoestable seleccionada entre una resina epoxi, una resina de éster de vinilo, una resina de fenol, una resina de poliimida termoestable, una resina de poliuretano, una resina de urea, una resina de melamina y una resina de bismaleimida. Entre estas resinas termoestables, una resina epoxi es particularmente preferente como resina termoestable (a) desde el punto de vista del equilibrio entre la estabilidad temporal del material de base de resina termoestable (B) y las características mecánicas del material compuesto reforzado con fibra obtenido. Además de utilizar una resina epoxi sola, también se puede utilizar un copolímero con una resina termoestable que contenga una resina epoxi como un componente principal, un producto modificado de una resina epoxi y una resina termoestable que sea una mezcla de dos o más resinas epoxi.

<Procedimiento de producción>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención es un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra por medio de la impregnación de un material de base reforzado con fibra (A) con una resina termoestable (a) y además por medio del curado de la resina termoestable (a), el procedimiento comprende las etapas (II) a (IV) descritas más adelante. En un aspecto más preferente, el procedimiento incluye la etapa (I) descrita más adelante. En adelante en la presente memoria, se describirá el procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención.

<Etapa (I)>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención preferentemente incluye, antes de la etapa (II), la etapa (I) de hacer que el material de base en forma de lámina porosa (b) o el material de base en forma de película (c) soporte la resina termoestable (a) para preparar el material de base de resina termoestable (B). Los ejemplos del procedimiento para fabricar el material de base en forma de lámina porosa (b) o el material de base en forma de película (c) que soporta la resina termoestable (a) para preparar el material de base de resina termoestable (B) incluyen, en el caso de que se utilice el material de base en forma de lámina porosa (b), un procedimiento de formación de la resina termoestable (a) en forma de película que se ajuste a un peso base designado, de aplicación de la película a al menos una superficie del material de base en forma de lámina porosa (b), de calentamiento y presurización del laminado resultante a una temperatura a la que la reacción de curado de la resina termoestable (a) no procede para que el material de base en forma de lámina porosa (b) soporte la resina termoestable (a), y de enrollado del laminado resultante. Además, en el caso de que la viscosidad de la resina termoestable (a) sea baja y el procesamiento en forma de película sea difícil, también es posible emplear un procedimiento para hacer que el material de base poroso en forma de lámina (b) soporte la resina termoestable (a) por medio de la aplicación directa de la resina termoestable (a) al material de base poroso en forma de lámina (b) o por medio de la sumersión del material de base poroso en forma de lámina (b) en la resina termoestable (a).

Los ejemplos de un procedimiento de calentamiento y presurización para hacer que el material de base en forma de lámina porosa (b) soporte la resina termoestable (a) incluyen procedimientos que utilizan un rodillo de varias etapas que tiene una fuente de calor tal como un calentador, una prensa de doble correa o similares. Estos procedimientos tienen la ventaja de proporcionar un material de base de resina termoestable alargado (B) dado que son capaces de transportar continuamente la resina termoestable (a) y el material de base en forma de lámina porosa (b) al mecanismo de calentamiento y presurización.

Otro ejemplo del procedimiento de preparación es un procedimiento de preparación del material de base de resina termoestable (B) por un procedimiento de división. Un ejemplo del procedimiento de división es un procedimiento de bolsa de vacío que consiste en colocar el material de base en forma de lámina porosa (b) cortado en un tamaño predeterminado y la resina termoestable (a) pesada por adelantado en un espacio cerrado, despresurizar el interior del espacio cerrado y calentar el espacio cerrado durante un tiempo predeterminado a una temperatura a la que la reacción de curado de la resina termoestable (a) no procede para sustituir el aire presente en el interior del material de base en forma de lámina porosa (b) por la resina termoestable (a), para de ese modo hacer que el material de base en forma de lámina porosa (b) soporte la resina termoestable (a).

Al hacer que el material de base poroso en forma de lámina (b) soporte la resina termoestable (a) en la etapa (I), es preferente calentar la resina termoestable (a) a una temperatura a la que no se produzca la reacción de curado de la resina termoestable (a). La viscosidad de la resina termoestable (a) se reduce por medio del calentamiento, y se ejerce un efecto de promoción de la permeabilidad de la resina termoestable (a) en el material de base poroso en forma de lámina (b). La viscosidad de la resina termoestable (a) a una temperatura a la que no se produce la reacción de curado preferentemente es de 1.000 Pâ s o menos, más preferentemente de 100 Pâ s o menos, y aún más preferentemente de 10 Pâ s o menos. Es preferente una viscosidad de la resina termoestable (a) a una temperatura a la que no se produce la reacción de curado de 1.000 Pâ s o menos, dado que la resina termoestable (a) penetra suficientemente en el material de base poroso en forma de lámina (b) para reducir las desigualdades en el contenido de resina y las desigualdades de espesor del material de base de resina termoestable (B) obtenido, y el material compuesto reforzado con fibra producido mediante el uso del material de base de resina termoestable (B) se reduce en el suministro desigual de la resina termoestable (a) al material de base reforzado con fibra (A), tiene pocos vacíos y es de alta calidad.

En la etapa (I), es más preferente presurizar la resina termoestable (a) y el material de base en forma de lámina porosa (b) al hacer que el material de base en forma de lámina porosa (b) soporte la resina termoestable (a). La presurización favorece la permeabilidad de la resina termoestable (a) en el material de base poroso en forma de lámina (b). La presión en la presurización preferentemente está dentro del intervalo de 0,1 MPa o más y 10 MPa o menos. Es preferente una presión dentro del intervalo mencionado dado que se puede obtener un efecto suficiente de promoción de la permeación debido a la presurización, y es posible hacer que la resina termoestable (a) permee eficientemente en el material de base poroso en forma de lámina (b).

Los ejemplos del procedimiento para preparar el material de base de resina termoestable (B) al hacer que el material de base en forma de película (c) soporte la resina termoestable (a) incluyen los siguientes procedimientos. Uno de los lados del material de base en forma de película (c) que tiene forma de tubo por un procedimiento de inflado se une para producir una bolsa cerrada por tres lados. También se puede fabricar una bolsa por medio de un procedimiento que consiste en superponer dos materiales de base con forma de película (c) y unir los materiales de base dejando una boca para recibir la resina termoestable (a), y un procedimiento que consiste en doblar un material de base con forma de película (c) y unir el material de base dejando una boca para recibir la resina termoestable (a). El material de base de resina termoestable (B) se puede preparar al poner la resina termoestable (a) en la bolsa obtenida y unir la boca abierta. Cuando es posible dar forma de película a la resina termoestable (a), el material de base de resina termoestable (B) también se puede preparar por medio de la intercalación de la resina termoestable en forma de película (a) entre materiales de base en forma de película (c) y la unión de los extremos.

<Etapa (II)>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención incluye la etapa (II) de alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo. Los ejemplos de la forma de alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo incluyen, como un procedimiento de división, un procedimiento de corte del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) en una forma y un tamaño deseados, la laminación del material de base reforzado con fibra (A) cortado y el material de base de resina termoestable (B) en una preforma, y luego por medio de la alimentación de la preforma al mecanismo de moldeo. El mecanismo de moldeo no está limitado a condición de que sea un mecanismo en el que se introduzca la preforma y que esté destinado a impartir una forma a la preforma. Los ejemplos del mecanismo de moldeo incluyen una máquina de prensado que tiene un par de matrices macho y hembra de doble cara y una matriz de conformación que tiene una forma en una superficie.

<Etapa de precalentamiento>

Además, el procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención preferentemente incluye una etapa de calentamiento preliminar (precalentamiento) del material de base de resina termoestable (B) antes de la etapa (II). Cuando el material de base de resina termoestable (B) se precalienta antes de ser alimentado al mecanismo de moldeo, dado que el material de base de resina termoestable (B) se alimenta al mecanismo de moldeo en un estado ablandado, el material de base de resina termoestable (B) se mejora en el seguimiento de la forma en comparación con el caso en que el material de base de resina termoestable (B) se alimenta al mecanismo de moldeo a temperatura ambiente.

Además, desde el punto de vista de la fluidez de la resina y del seguimiento de la forma, la temperatura de precalentamiento preferentemente es inferior en 10 °C o más a la temperatura a la que la resina termoestable (a) presenta la mínima viscosidad durante el calentamiento a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min. Una temperatura de precalentamiento inferior en 10 °C o más a la temperatura a la que la resina termoestable (a) presenta la mínima viscosidad durante el calentamiento a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min es preferente dado que el material de base de resina termoestable (B) sigue satisfactoriamente la forma deseada para ser mejorada en la formatividad, y se puede obtener fácilmente un material compuesto reforzado con fibra que tenga una forma complicada.

<Etapa (MI)>

<Etapa (IV)>

El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención incluye la etapa (IV) de curar la resina termoestable (a) por medio de calentamiento con el mecanismo de moldeo. La temperatura de calentamiento se puede establecer en función de la velocidad de curado de la resina termoestable (a), y del tiempo transcurrido desde la alimentación del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) al mecanismo de moldeo hasta la extracción del mismo (tiempo de moldeo), y preferentemente está dentro del intervalo de 100 °C o superior y 300 °C o inferior. El ajuste de la temperatura de calentamiento dentro del intervalo mencionado es preferente dado que es posible acortar el ciclo de moldeo y mejorar la productividad del material compuesto reforzado con fibra.

<Progreso simultáneo de la etapa (III) y de la etapa (IV)>

En este aspecto, es preferente progresar simultáneamente la presurización en la etapa (III) y el calentamiento en la etapa (IV). En este caso, progresar simultáneamente la presurización en la etapa (111) y el calentamiento en la etapa (IV) significa que el tiempo durante el cual se lleva a cabo la presurización en la etapa (III) y el tiempo durante el cual se lleva a cabo el calentamiento en la etapa (IV) se superponen entre sí, es decir, hay un tiempo durante el cual ambas operaciones se llevan a cabo simultáneamente. Por lo tanto, la hora de inicio y la hora de finalización pueden ser diferentes entre la etapa (III) y la etapa (IV). En otras palabras, la presente invención incluye un aspecto en el que la presurización y el calentamiento se inician simultáneamente y se terminan simultáneamente, así como un aspecto en el que se inicia la presurización y luego se inicia el calentamiento, y luego se termina la presurización y finalmente se termina el calentamiento, un aspecto en el que se inicia la presurización y luego se inicia el calentamiento, y luego se termina el calentamiento y finalmente se termina la presurización, y un aspecto en el que se inicia la presurización y el calentamiento simultáneamente, y luego se termina la presurización y finalmente se termina el calentamiento.

<Moldeo a presión con matrices de doble cara>

<Moldeo con matriz de una cara y película de revestimiento>

En el procedimiento de producción de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención, es preferente que el mecanismo de moldeo tenga una matriz de una sola cara 6, y que una preforma 3 que incluya el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se coloque en la matriz de una sola cara 6, se empaquete además con una película de revestimiento 7 y se moldee (Fig. 4). En un ejemplo de dicho procedimiento de moldeo, se produce la preforma 3 que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), y se coloca en la matriz de una sola cara 6. La preforma 3 se coloca entre la lámina de revestimiento 7 y la matriz de una cara 6, y un extremo de la lámina de revestimiento 7 que tiene un tamaño mayor que el de la preforma 3 se pone en estrecho contacto con la matriz de una cara 6 mediante el uso de un material de sellado. En una parte de la superficie de contacto estrecho entre la lámina de revestimiento 7 y la matriz de una sola cara 6 se dispone un puerto de succión 8, y el aire presente en el interior del espacio de moldeo (un espacio formado por la matriz de una sola cara 6 en el que se coloca la preforma 3 y la lámina de revestimiento 7) se aspira desde el puerto de succión mediante el uso de una bomba de vacío para despresurizar el espacio de moldeo. En este caso, dado que el espacio de moldeo tiene una presión menor que en el exterior, la preforma 3 se encuentra en un estado presurizado. A continuación, la preforma se introduce en un horno de aire caliente o similar y se calienta, con lo que la resina termoestable (a) se funde y se impregna en el material de base reforzado con fibra (A), y la reacción de curado procede a dar un material compuesto reforzado con fibra. En este procedimiento de moldeo, dado que el gas presente en el interior del espacio de moldeo es aspirado y el espacio de moldeo es despresurizado, el aire contenido en el material de base reforzado con fibra (A) también es eliminado. Por lo tanto, se suprime la formación de huecos en el material compuesto reforzado con fibra obtenido, y se ejerce un efecto de impartir buenas características mecánicas y calidad de superficie.

<Moldeo con matriz hueca>

En el procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención, es preferente que el mecanismo de moldeo tenga una matriz hueca, una preforma que incluya el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se coloque en una porción hueca, y la porción hueca sea presurizada. En un ejemplo de dicho procedimiento de moldeo, se produce una preforma que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B), y se coloca de forma que se aplique a una superficie de moldeo en la matriz hueca. La porción hueca se presuriza para dar forma a la preforma y suministrar la resina termoestable (a) al material de base reforzado con fibra (A), y el interior de la matriz hueca se calienta para curar la resina termoestable (a). La matriz hueca se puede calentar a la temperatura de moldeo antes de colocar la preforma, o se puede calentar a la temperatura de moldeo después de colocar la preforma en la porción hueca de la matriz hueca calentada a la temperatura a la que la preforma se ablanda, y la porción hueca se presuriza. El primer procedimiento tiene el efecto de acortar el ciclo de moldeo dado que no requiere el enfriamiento y el calentamiento de la matriz hueca, mientras que el segundo procedimiento tiene el efecto de mejorar la calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra obtenido dado que mejora el seguimiento de la forma. Además, la matriz hueca puede ser de tipo integrado formado por un cuerpo rígido que tiene una porción hueca, o puede ser de tipo dividido formado por una combinación de una pluralidad de cuerpos rígidos para constituir una porción hueca. Los ejemplos de un procedimiento de presurización de la porción hueca incluyen un procedimiento para permitir que el aire comprimido fluya en la porción hueca.

<Moldeo con matriz del núcleo>

<Moldeo con mecanismo de recolección>

En el procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención, es preferente que el mecanismo de moldeo tenga un mecanismo para tomar el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) mientras se presuriza el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B). En un ejemplo de dicho procedimiento de moldeo, un material compuesto reforzado con fibra que tiene una sección transversal constante se produce continuamente por medio de la alimentación de un laminado 16 (véase la Fig. 1) que incluye un material de base reforzado con fibra alargada (A) y un material de base de resina termoestable alargado (B) a un mecanismo de moldeo, por medio de la presurización y el dimensionamiento del laminado 16 para suministrar la resina termoestable (a) al material de base reforzado con fibra (A), y por medio del calentamiento del laminado 16 para curar la resina termoestable (a) en el mecanismo de moldeo. Desde el punto de vista de un ciclo de moldeo continuo, es preferente progresar simultáneamente la presurización en la etapa (III) y el calentamiento en la etapa (IV) para el moldeo. Este procedimiento de moldeo tiene el efecto de producir fácilmente un material compuesto reforzado con fibra alargada que tiene una sección transversal constante. El mecanismo de moldeo puede ser una matriz pasante que tenga un orificio pasante o una matriz de prensado que tenga una superficie de conformación en la superficie de un cuerpo rígido. Un molde con un mecanismo de calentamiento, tal como un calentador, puede llevar a cabo simultáneamente la presurización y el calentamiento.

También es preferente utilizar un sistema de prensa intermitente que tenga dos o más mecanismos de moldeo que incluyan un mecanismo de moldeo para el calentamiento y un mecanismo de moldeo para el enfriamiento dispuestos en paralelo. El uso de un sistema de prensado en el que el mecanismo de moldeo para el calentamiento y el mecanismo de moldeo para el enfriamiento están separados el uno del otro es preferente dado que elimina la necesidad de una etapa de subir y bajar la temperatura en el mecanismo de moldeo, de forma que la productividad del material compuesto reforzado con fibra se pueda mejorar.

<Aspecto adecuado del material de base reforzado con fibra (A) y del material de base de resina termoestable (B) en la etapa (II)>

Ejemplos

A continuación, se mostrarán ejemplos para describir este aspecto de forma más específica. En primer lugar, se describirán los procedimientos de evaluación utilizados en la presente invención.

(Procedimiento de Evaluación 1) Medición de la viscosidad de la resina termoestable

La viscosidad de la resina termoestable se midió mediante el uso de un dispositivo de viscoelasticidad dinámica ARES-2KFRTN1-FCO-STD (fabricado por TA Instruments Japan Inc.) en una placa paralela que incluía placas planas con un diámetro de 40 mm cada una como plantillas de medición superiores e inferiores, por medio de la colocación de la resina termoestable a una distancia entre las plantillas superiores e inferiores de 1 mm, y luego por medio de la realización de la medición a una temperatura inicial de medición de 30 °C y una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min en un modo de torsión (frecuencia de medición: 0,5 Hz). A partir de los datos obtenidos, se determinó la viscosidad a la temperatura de 40 °C y la viscosidad a la temperatura T(°C), donde la temperatura T(°C) es la temperatura a la que la viscosidad de la resina medida es mínima.

(Procedimiento de Evaluación 2) Índice de curación de la resina termoestable

Se utilizó un dispositivo de medición dieléctrica (monitor de curación MDE-10 fabricado por Holometrix-Micromet) como un viscosímetro iónico. Se instaló una junta tórica de VITON con un diámetro interior de 32 mm y un espesor de 3 mm en la superficie inferior de una miniprensa programable MP2000 con un sensor de pulgadas TMS-1 incrustado en la superficie inferior de la misma, se fijó la temperatura de la prensa a 150 °C, se vertió la resina termoestable en el interior de la junta tórica, se cerró la prensa y se siguió el cambio temporal de la viscosidad iónica de la resina termoestable. La medición se llevó a cabo a frecuencias de 10 Hz, 100 Hz, 1.000 Hz y 10.000 Hz, y se obtuvo el logaritmo Loga de la viscosidad iónica independiente de la frecuencia mediante el uso del software adjunto. En este caso, el índice de curación (%) después de calentar la resina termoestable a 150 °C durante 5 minutos se calculó a partir de la siguiente fórmula

Índice de c u r a c i ó n = (Logat - Logamín) / (Logamáx - Logamín) x 100 at: viscosidad iónica después de 5 minutos (unidad: Q-cm)

amín: valor mínimo de la viscosidad iónica (unidad: Q-cm)

amáx: valor máximo de la viscosidad iónica (unidad: Q-cm)

(Procedimiento de Evaluación 3) Resistencia a la tracción art2 del material de base en forma de lámina porosa

Mediante el uso de un material de base en forma de lámina porosa, se cortaron piezas de ensayo con una anchura de 50 mm y una longitud de 280 mm en una dirección determinada como referencia de 0° y en las direcciones de 45°, 90° y -45°, y se evaluó la resistencia a la tracción a 40 °C de acuerdo con el procedimiento de medición de la resistencia a la tracción definido en la norma JIS-L1913 (2010), “Procedimiento de ensayo general de telas no tejidas”. Como la máquina de ensayo se utilizó la máquina de ensayo universal “Instron” (marca registrada), fabricada por Instron. En la presente invención, la resistencia a la tracción es un valor que se obtiene por medio de la división de una carga en un punto de rotura por un área de sección transversal. El promedio de las resistencias a la tracción de las probetas se definió como a9 (0 = 0°, 45°, 90° y -45°), y el promedio se definió como la resistencia a la tracción art2 del material de base en forma de lámina porosa.

(Procedimiento de Evaluación 4) Resistencia a la tracción aT2 del material de base en forma de lámina porosa a la temperatura T(°C)

Mediante el uso de piezas de prueba obtenidas por medio del corte del material de base en forma de lámina porosa en las mismas direcciones que en la evaluación de la resistencia a la tracción art2 en el Procedimiento de Evaluación 3, se llevó a cabo la evaluación de la tracción de la misma manera que en el Procedimiento de Evaluación 3 en una cámara termostática cuya temperatura se ajustó de forma que la temperatura en la cámara fuera la temperatura T(°C) obtenida en el Procedimiento de Evaluación 1. La resistencia a la tracción obtenida en la evaluación se definió como la resistencia a la tracción aT2 a la temperatura T(°C).

(Procedimiento de Evaluación 5) Procedimiento de ensayo de tracción para material de base en forma de película

Se llevó a cabo un ensayo de tracción mediante el uso de una máquina de ensayo de tracción (sistema de ensayo universal tipo suelo 5565 fabricado por Instron) de acuerdo con JIS K 7127 (1999). El ensayo de tracción se llevó a cabo a 25 °C y la temperatura T(°C) se obtuvo en el Procedimiento de Evaluación 1. En el caso de que el ensayo se llevara a cabo a la temperatura T(°C), se colocaba una pieza de ensayo en una cámara termostática cuya temperatura interior era T(°C), se dejaba reposar durante 5 minutos y se sometía a un ensayo de tracción, y la carga de tracción F en el punto de fluencia se dividía por la anchura W de la pieza de ensayo para obtener el valor X. Cuando la carga de tracción F estaba por debajo del límite de detección de la máquina de ensayo, se decidía que la carga de tracción no era medible, y se consideraba que el valor X era inferior a 0,01 N/mm.

<Materiales utilizados>

[Resina termoestable (a-1)]

En una amasadora, se cargaron 30 partes en masa de “jER (marca registrada)” 828 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 1001, y 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 154, se calentaron a 150 °C mientras se amasaba, y luego se amasó a 150 °C durante 1 hora para obtener un líquido viscoso transparente. El líquido viscoso se enfrió a 60 °C mientras se amasaba, luego 3,7 partes en masa de DYCY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado, 3 partes en masa de DCMU99 (fabricado por Hodogaya Chemical Co, Ltd.) como un acelerador de curado, y 3 partes en masa de “Matsumoto Microsphere (marca registrada)” M (fabricado por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) como partículas, y la mezcla se amasó a 60 °C durante 30 minutos para preparar una composición de resina termoestable. La composición de resina termoestable se aplicó al papel antiadherente mediante el uso de un revestimiento de película para producir películas de una resina termoestable (a-1) cada una de las cuales tiene una masa por unidad de área de 50 g/m2 o 100 g/m2 Las características de la resina termoestable (a-1) fueron las que se muestran en la Tabla 1.

[Resina termoestable (a-2)]

En una amasadora, se cargaron 30 partes en masa de “jER (marca registrada)” 828 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 1001, y 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 154, se calentaron a 150 °C mientras se amasaba, y luego se amasó a 150 °C durante 1 hora para obtener un líquido viscoso transparente. El líquido viscoso se enfrió a 60 °C mientras se amasaba, luego 3,7 partes en masa de DYCY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado, 3 partes en masa de DCMU99 (fabricado por Hodogaya Chemical Co, Ltd.) como un acelerador de curado, y 10 partes en masa de “Matsumoto Microsphere (marca registrada)” M (fabricado por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) como partículas, y la mezcla se amasó a 60 °C durante 30 minutos para preparar una composición de resina termoestable. La composición de resina termoestable se aplicó al papel antiadherente mediante el uso de un revestimiento de película para producir películas de una resina termoestable (a-2) cada una de las cuales tiene una masa por unidad de área de 50 g/m2 o 100 g/m2. Las características de la resina termoestable (a-2) fueron las que se muestran en la Tabla 1.

[Resina termoestable (a-3)]

En una amasadora, se cargaron 30 partes en masa de “jER (marca registrada)” 828 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 20 partes en masa de “jER (marca registrada)” 1001, 15 partes en masa de “jER (marca registrada)” 1007, y 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 154, se calentaron a 150 °C mientras se amasaban, y luego se amasaron a 150 °C durante 1 hora para obtener un líquido viscoso transparente. El líquido viscoso se enfrió a 60 °C mientras se amasaba, luego 3,5 partes en masa de DYCY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado, 3 partes en masa de DCMU99 (fabricado por Hodogaya Chemical Co, Ltd.) como un acelerador de curado, y 3 partes en masa de “Matsumoto Microsphere (marca registrada)” M (fabricado por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) como partículas, y la mezcla se amasó a 60 °C durante 30 minutos para preparar una composición de resina termoestable. La composición de resina termoestable se aplicó al papel antiadherente mediante el uso de un revestimiento de película para producir películas de una resina termoestable (a-3) cada una de las cuales tiene una masa por unidad de área de 50 g/m2 o 100 g/m2. Las características de la resina termoestable (a-3) fueron las que se muestran en la Tabla 1.

[Resina termoestable (a-4)]

En una amasadora, se cargaron 30 partes en masa de “jER (marca registrada)” 828 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 1001, y 35 partes en masa de “jER (marca registrada)” 154, se calentaron a 150 °C mientras se amasaba, y luego se amasó a 150 °C durante 1 hora para obtener un líquido viscoso transparente. El líquido viscoso se enfrió a 60 °C mientras se amasaba, luego 3,7 partes en masa de DYCY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado, 3 partes en masa de OMICURE 24 (fabricado por PTI JAPAN Corporation) como un acelerador de curado, y 3 partes en masa de “Matsumoto Microsphere (marca registrada)” M (fabricado por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co, Ltd.) como partículas, y la mezcla se amasó a 60 °C durante 30 minutos para preparar una composición de resina termoestable. La composición de resina termoestable se aplicó al papel antiadherente mediante el uso de un revestimiento de película para producir películas de una resina termoestable (a-4) cada una de las cuales tiene una masa por unidad de área de 50 g/m2 o 100 g/m2. Las características de la resina termoestable (a-4) fueron las que se muestran en la Tabla 1.

[Resina termoestable (a-5)]

En una amasadora, se cargaron 20 partes en masa de “jER (marca registrada)” 828 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 40 partes en masa de “jER (marca registrada)” 1001, y 40 partes en masa de “SUMI-EPOXY (marca registrada)” ELM434, se calentaron a 150 °C mientras se amasaba, y luego se amasó a 150 °C durante 1 hora para obtener un líquido viscoso transparente. El líquido viscoso se enfrió a 60 °C mientras se amasaba, luego 4,8 partes en masa de DYCY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado, 2 partes en masa de DCMU99 (fabricado por Hodogaya Chemical Co, Ltd.) como un acelerador de curado, y 3 partes en masa de “Matsumoto Microsphere (marca registrada)” M (fabricado por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) como partículas, y la mezcla se amasó a 60 °C durante 30 minutos para preparar una composición de resina termoestable. La composición de resina termoestable se aplicó al papel antiadherente mediante el uso de un revestimiento de película para producir películas de una resina termoestable (a-5) cada una de las cuales tiene una masa por unidad de área de 50 g/m2 o 100 g/m2 Las características de la resina termoestable (a-5) fueron las que se muestran en la Tabla 1.

[Resina termoestable (a-6)]

En una amasadora, se cargaron 100 partes en masa de “jER (marca registrada)” 828 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), se calentó a 150 °C mientras se amasaba, y luego se amasó a 150 °C durante 1 hora para obtener un líquido viscoso transparente. El líquido viscoso se enfrió a 60 °C mientras se amasaba, luego se mezclaron 4,2 partes en masa de DYCY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado y 3 partes en masa de DCMU99 (fabricado por Hodogaya Chemical Co., Ltd.) como un acelerador de curado, y la mezcla se amasó a 60 °C durante 30 minutos para preparar una composición de resina termoestable. La composición de resina termoestable se aplicó al papel antiadherente mediante el uso de un revestimiento de película para producir películas de una resina termoestable (a-6) cada una de las cuales tiene una masa por unidad de área de 50 g/m2 o 100 g/m2. Las características de la resina termoestable (a-6) fueron las que se muestran en la Tabla 1.

[Resina termoestable (a-7)]

En una amasadora, se cargaron 20 partes en masa de “jER (marca registrada)” 828 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation), 40 partes en masa de “jER (marca registrada)” 1007, y 40 partes en masa de “jER (marca registrada)” 154, se calentaron a 150 °C mientras se amasaba, y luego se amasó a 150 °C durante 1 hora para obtener un líquido viscoso transparente. El líquido viscoso se enfrió a 60 °C mientras se amasaba, luego se mezclaron 3,3 partes en masa de DYCY7 (fabricado por Mitsubishi Chemical Corporation) como un agente de curado y 3 partes en masa de DCMU99 (fabricado por Hodogaya Chemical Co., Ltd.) como un acelerador de curado, y la mezcla se amasó a 60 °C durante 30 minutos para preparar una composición de resina termoestable. La composición de resina termoestable se aplicó al papel antiadherente mediante el uso de un revestimiento de película para producir películas de una resina termoestable (a-7) cada una de las cuales tiene una masa por unidad de área de 50 g/m2 o 100 g/m2. Las características de la resina termoestable (a-7) fueron las que se muestran en la Tabla 1.

[Material de base en forma de lámina porosa (b-1)]

Se preparó una espuma de uretano “MORTOPREN (marca registrada)” ER-1 fabricada por INOAC CORPORATION como un material de base en forma de lámina porosa (b-1). Las características del material de base en forma de lámina porosa (b-1) fueron las que se muestran en la Tabla 2.

[Material de base en forma de lámina porosa (b-2)]

Se preparó una espuma de silicona “NanNex (marca registrada)” HT-800 fabricada por ROGERS INOAC CORPORATION como un material de base en forma de lámina porosa (b-2). Las características del material de base en forma de lámina porosa (b-2) fueron las que se muestran en la Tabla 2.

[Material de base en forma de película (c-1)]

Se produjo una película por medio de una máquina de prensado mediante el uso de gránulos de una resina termoplástica (J106MG (gránulos de polipropileno fabricados por Prime Polymer Co., Ltd., punto de fusión: 165 °C)) para dar un material de base en forma de película (c-1). El espesor del material de base en forma de película (c-1) era de 93 pm.

[Material de base reforzado con fibra (A-1)]

[Material de base de resina termoestable (B-1)]

Una capa de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 50 g/m2 y siete capas de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 100 g/m2 cada una se laminaron para formar un total de ocho capas de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 750 g/m2. El material de base en forma de lámina porosa (b-1) y la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 750 g/m2 se laminaron para tener una estructura de resina termoestable (a-1)/material de base en forma de lámina porosa (b-1)/resina termoestable (a-1), y se calentaron en una máquina de prensado con temperatura controlada a 70 °C bajo presurización con una presión superficial de 0,1 MPa durante 1,5 horas para producir un material de base de resina termoestable (B-1). Las características del material de base de resina termoestable (B-1) se resumen en la Tabla 3.

[Material de base de resina termoestable (B-2)]

Se produjo un material d

base de resina termoestable (B-2) por el mismo procedimiento que para producir el material de base de resina termoestable (B-1), excepto que se utilizó la resina termoestable (a-2) en lugar de la resina termoestable (a-1). Las características del material de base de resina termoestable (B-2) se resumen en la Tabla 3.

[Material de base de resina termoestable (B-3)]

Se produjo un material d

base de resina termoestable (B-3) por el mismo procedimiento que para producir el material de base de resina termoestable (B-1), excepto que se utilizó la resina termoestable (a-3) en lugar de la resina termoestable (a-1). Las características del material de base de resina termoestable (B-3) se resumen en la Tabla 3.

[Material de base de resina termoestable (B-4)]

Se produjo un material d

base de resina termoestable (B-4) por el mismo procedimiento que para producir el material de base de resina termoestable (B-1), excepto que se utilizó la resina termoestable (a-4) en lugar de la resina termoestable (a-1). Las características del material de base de resina termoestable (B-4) se resumen en la Tabla 3.

[Material de base de resina termoestable (B-5)]

Se produjo un material d

base de resina termoestable (B-5) por el mismo procedimiento que para producir el material de base de resina termoestable (B-1), excepto que se utilizó la resina termoestable (a-5) en lugar de la resina termoestable (a-1). Las características del material de base de resina termoestable (B-5) se resumen en la Tabla 3.

[Material de base de resina termoestable (B-6)]

Se produjo un material d

base de resina termoestable (B-6) por el mismo procedimiento que para producir el material de base de resina termoestable (B-1), excepto que se utilizó la resina termoestable (a-6) en lugar de la resina termoestable (a-1). Las características del material de base de resina termoestable (B-6) se resumen en la Tabla 4.

[Material de base de resina termoestable (B-7)]

Se produjo un material d

base de resina termoestable (B-7) por el mismo procedimiento que para producir el material de base de resina termoestable (B-1), excepto que se utilizó la resina termoestable (a-7) en lugar de la resina termoestable (a-1). Las características del material de base de resina termoestable (B-7) se resumen en la Tabla 4.

[Material de base de resina termoestable (B-8)]

Se produjo un material de base de resina termoestable (B-8) por el mismo procedimiento que para producir el material de base de resina termoestable (B-1), excepto que se utilizó el material de base en forma de lámina porosa (b-2) en lugar del material de base en forma de lámina porosa (b-1). Las características del material de base de resina termoestable (B-8) se resumen en la Tabla 4.

[Material de base de resina termoestable (B-9)]

Una capa de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 50 g/m2 y siete capas de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 100 g/m2 cada una se laminaron para formar un total de ocho capas de la resina termoestable (a-1) con una masa por unidad de superficie de 750 g/m2. Las capas obtenidas de la resina termoestable (a-1) se intercalaron entre dos materiales de base en forma de película (c-1), y cuatro lados de los materiales de base en forma de película se sellaron con calor en una posición de 1 cm desde el borde para obtener un material de base de resina termoestable (B-9). Las características del material de base de resina termoestable (B-9) se resumen en la Tabla 4.

[Tabla 2]

[Tabla 3]

[Tabla 4]

(Ejemplo 11)

Se laminaron dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-1), es decir, los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-1) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. El laminado se colocó en matrices de doble cara acopladas a una máquina de prensado, y las matrices de doble cara se sujetaron y se aplicó una presión superficial de 1 MPa. La placa calefactora provista en la máquina de prensado tenía la temperatura controlada, y las matrices de doble cara se calentaron desde la temperatura ambiente (25 °C) hasta los 150 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min y se mantuvieron durante 10 minutos después de alcanzar los 150 °C para producir un material compuesto reforzado con fibra. Después de 10 minutos de retención, se liberó la presión sobre las matrices de doble cara y se desmoldó un material compuesto reforzado con fibra (11). En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (11) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (11) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (11) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 12)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (12) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 11, excepto que se utilizó el material de base de resina termoestable (B-2) en lugar del material de base de resina termoestable (B-1). En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (12) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (12) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (12) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-2). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 13)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (13) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 11, excepto que se utilizó el material de base de resina termoestable (B-3) en lugar del material de base de resina termoestable (B-1). En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (13) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (13) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (13) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-3). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 |jm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 14)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (14) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 11, excepto que se utilizó el material de base de resina termoestable (B-4) en lugar del material de base de resina termoestable (B-1), y el tiempo de mantenimiento a 150 °C se cambió a 5 minutos. En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (14) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (14) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (14) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-4). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 jm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 15)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (15) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 11, excepto que se utilizó el material de base de resina termoestable (B-5) en lugar del material de base de resina termoestable (B-1), y el tiempo de mantenimiento a 150 °C se cambió a 5 minutos. En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (15) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (15) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (15) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-5). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 jm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 16)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (16) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 11, excepto que se utilizó el material de base de resina termoestable (B-8) en lugar del material de base de resina termoestable (B-1).

El material de base de resina termoestable (B-8) tenía una buena manejabilidad en las etapas de laminación y transporte. En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (16) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (16) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (16) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 jm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 17)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (17) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 11, excepto que se utilizó el material de base de resina termoestable (B-9) en lugar del material de base de resina termoestable (B-1). En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (17) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (17) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (17) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 jm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 18)

Se laminaron dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-1), es decir, los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-1) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. El laminado se colocó en una matriz de una sola cara, la periferia de la matriz de una sola cara se revistió con un material de sellado (una película de revestimiento y la matriz se pusieron en estrecho contacto entre sí, y el interior de la matriz se selló), y luego se colocó un purgador (que desempeña un papel de espaciador como paso de aire y resina) hecho de una tela no tejida gruesa en la periferia exterior del laminado. En el purgador se dispuso un tubo como un puerto de succión, y el material de sellado y la película de revestimiento se pusieron en estrecho contacto entre sí de forma que la película de revestimiento revistiera la matriz de una sola cara. Para la película de revestimiento, se utilizó una película de revestimiento flexible. Se conectó una bomba de vacío al tubo como un puerto de succión, y se aspiró el aire dentro del espacio de moldeo (un espacio que incluye el laminado formado por la matriz de una sola cara y la película de revestimiento) para despresurizar el espacio de moldeo, con lo que el laminado se presurizó. A continuación, la matriz de una sola cara se colocó en un horno con temperatura controlada a 150 °C y se mantuvo durante 30 minutos para producir un material compuesto reforzado con fibra (18). Después de 30 minutos de retención, se sacó la matriz de una sola cara y se desmoldó el material compuesto reforzado con fibra (18).

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (18) era buena. Como un resultado de la observación de la superficie con un microscopio, no se observaron vacíos. Además, como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluían el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 19)

Se preparó una vejiga de polipropileno como una matriz del núcleo hueco, y se laminaron materiales de base en toda la periferia exterior de la vejiga para tener una estructura de (vejiga)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/(superficie exterior) y se fijó temporalmente para producir una preforma. Se abrieron matrices huecas divididas que forman una cavidad que simula la forma de una pala de aerogenerador, se introdujo la preforma en la cavidad, se sujetaron las matrices y, a continuación, se introdujo aire comprimido en la porción hueca de la vejiga para inflarla, con lo que se presurizó la porción hueca de las matrices huecas. A continuación, las matrices huecas se colocaron en un horno con temperatura controlada a 150 °C y se mantuvieron durante 30 minutos para producir un material compuesto reforzado con fibra (19). Después de 30 minutos de mantenimiento, se sacaron las matrices huecas, se desmoldó el material compuesto reforzado con fibra (19) y se retiró la vejiga del material compuesto reforzado con fibra (19).

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (19) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio. Además, el material compuesto reforzado con fibra (19) tenía una estructura hueca.

(Ejemplo 20)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (20) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 1, excepto que el material de base reforzado con fibra (A-1) preparado era de mayor tamaño que el material de base de resina termoestable (B-1), y se laminaron dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-1), es decir, los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-1) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado que tiene una estructura de extremos como se muestra en la Fig. 10. En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (20) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (20) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (19) era buena. La resina termoestable (a-1) se impregnó también en el material de base reforzado con fibra (A-1) que reviste los extremos, y no se observó ninguna fuga de la resina termoestable (a-1) en el proceso de moldeo. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 21)

Se produjo un material compuesto reforzado con fibra (21) por medio de un procedimiento similar al del Ejemplo 11, excepto que se laminaron alternativamente cinco capas en total de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y los materiales de base de resina termoestable (B-1) para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (21) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (21) era desmoldable.

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (21) era buena. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas más externas y en la capa intermedia, cada una de las cuales incluye el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo 22)

Además de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y los materiales de base de resina termoestable (B-1), se utilizó “Achilles board (marca registrada)” fabricado por ACHILLES CORPORATION como el material del núcleo (C), y los materiales de base y el material del núcleo se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra(A-1)/material del núcleo (C)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. El laminado se colocó en una matriz de una sola cara, la periferia de la matriz de una sola cara se revistió con un material de sellado (una película de revestimiento y la matriz se pusieron en estrecho contacto entre sí, y el interior de la matriz se selló), y luego se colocó un purgador (que desempeña un papel de espaciador como paso de aire y resina) hecho de una tela no tejida gruesa en la periferia exterior del laminado. En el purgador se dispuso un tubo como un puerto de succión, y el material de sellado y la película de revestimiento se pusieron en estrecho contacto entre sí de forma que la película de revestimiento revistiera la matriz de una sola cara. Para la película de revestimiento, se utilizó una película de revestimiento flexible. Se conectó una bomba de vacío al tubo como un puerto de succión, y se aspiró el aire dentro del espacio de moldeo (un espacio que incluye el laminado formado por la matriz de una sola cara y la película de revestimiento) para despresurizar el espacio de moldeo, con lo que el laminado se presurizó. A continuación, la matriz de una sola cara se colocó en un horno con temperatura controlada a 130 °C y se mantuvo durante 60 minutos para producir un material compuesto reforzado con fibra (22). Después de 60 minutos de retención, se sacó la matriz de una sola cara y se desmoldó el material compuesto reforzado con fibra (22).

La calidad de la superficie del material compuesto reforzado con fibra (22) era buena. El material compuesto reforzado con fibra (22) tenía huecos, y era grueso y ligero. Como un resultado de la observación transversal, no se observaron vacíos en las capas que incluyen el material de base reforzado con fibra (A-1) y la resina termoestable (a-1). En este ejemplo, la presencia o ausencia de huecos se juzgó por la presencia o ausencia de huecos con un diámetro de 5 pm o más en una imagen de observación al microscopio.

(Ejemplo Comparativo 11)

Se llevó a cabo un ensayo para producir un laminado por medio de la laminación de dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-6), es decir, los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-6) se debían laminar para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-6)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1). Sin embargo, la resina termoestable (a-6) goteó del material de base de resina termoestable (B-6) durante el transporte para contaminar el lugar de trabajo, y no se produjo el laminado previsto.

(Ejemplo Comparativo 12)

Se laminaron dos capas de los materiales de base reforzados con fibra (A-1) en cada una de las partes delantera y trasera del material de base de resina termoestable (B-7), es decir los materiales de base reforzados con fibra (A-1) y el material de base de resina termoestable (B-7) se laminaron para tener una estructura de material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base de resina termoestable (B-7)/material de base reforzado con fibra (A-1)/material de base reforzado con fibra (A-1) para producir un laminado. El laminado se colocó en matrices de doble cara sujetas a una máquina de prensado, y las matrices de doble cara se subieron y bajaron para aplicar una presión superficial de 1 MPa. La placa calefactora provista en la máquina de prensado tenía la temperatura controlada, y las matrices de doble cara se calentaron desde la temperatura ambiente (25 °C) hasta los 150 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min y se mantuvieron durante 10 minutos después de alcanzar los 150 °C para producir un material compuesto reforzado con fibra. Después de 10 minutos de retención, se liberó la presión sobre las matrices de doble cara y se desmoldó un material compuesto reforzado con fibra (23). En este caso, la resina termoestable del material compuesto reforzado con fibra (23) estaba suficientemente curada, y el material compuesto reforzado con fibra (23) era desmoldable.

La superficie del material compuesto reforzado con fibra (23) incluía muchas regiones no impregnadas, y también se observó una región en la que estaba expuesto un material de base seco reforzado con fibra (A-1).

Aplicabilidad industrial

Descripción de los signos de referencia

1: Material de base de resina termoestable

2: Material de base reforzado con fibra

3: Preforma

4A: Matriz de doble cara (matriz superior)

4B: Matriz de doble cara (matriz inferior)

5: Soporte en blanco

6: Matriz de una cara

7: Película de revestimiento

8: Puerto de succión

9A: Matriz hueca (matriz superior)

9B: Matriz hueca (matriz inferior)

10: Matriz del núcleo

11: Matriz pasante

12: Matriz de prensado

13: Ángulo 0

14A: Prensa de doble correa (correa superior)

14B: Prensa de doble correa (correa inferior)

15: Material del núcleo

16: Laminado que incluye el material de base reforzado con fibra y el material de base de resina termoestable 17: Material de base en forma de lámina porosa

18: Abrazadera

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra por medio de la impregnación de un material de base reforzado con fibra (A) con una resina termoestable (a) y además por medio del curado de la resina termoestable (a), el procedimiento comprende las siguientes etapas (II) a (IV):

etapa (II): alimentar el material de base reforzado con fibra (A) y un material de base de resina termoestable (B) a un mecanismo de moldeo,

el material de base de resina termoestable (B) incluye

• la resina termoestable (a), y

• un material de base en forma de tela no tejida o uno de los siguientes:

^o un material de base en forma de lámina porosa (b),

^o un material de base en forma de película (c),

etapa (IV): curar la resina termoestable (a) por medio del calentamiento con el mecanismo de moldeo; en la que en la etapa (II), el material de base de resina termoestable (B) se introduce en el mecanismo de moldeo con al menos una superficie lateral del material de base de resina termoestable (B) sellada con el material de base reforzado con fibra (A).

2. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la resina termoestable (a) tiene un índice de curación del 85% o más, medido por un viscosímetro iónico después de calentarla a 150 °C durante 5 minutos.

3. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que en la etapa (III), el material de base de resina termoestable (B) tiene una relación de alargamiento en el plano que está representada por la siguiente fórmula de 1,2 o menos por la presurización: relación de alargamiento en el plano = (área proyectada después de la presurización)/(área proyectada antes de la presurización).

4. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el mecanismo de moldeo tiene un par de matrices de doble cara, y una preforma que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se moldea en las matrices de doble cara.

5. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con la reivindicación 4, en el que en la etapa (III), la sujeción se inicia a una primera presión superficial, y se completa a una segunda presión superficial más alta que la primera presión superficial.

6. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el mecanismo de moldeo tiene una matriz de una sola cara, y una preforma que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se coloca en la matriz de una sola cara, se empaqueta además con una película de revestimiento y se moldea.

7. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el mecanismo de moldeo tiene una matriz hueca, una preforma que incluye el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se coloca en una porción hueca, y la porción hueca se presuriza.

8. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que en la etapa (II), el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) son alargados, y el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) son alimentados continuamente al mecanismo de moldeo.

9. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que en la etapa (II), el material de base de resina termoestable (B) se reviste con el material de base reforzado con fibra (A).

10. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que en la etapa (II), el material de base reforzado con fibra (A) se alimenta al mecanismo de moldeo en un estado en el que el material de base reforzado con fibra (A) está en contacto con el mecanismo de moldeo, y al menos una parte del material de base de resina termoestable (B) se reviste con el material de base reforzado con fibra (A).

11. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que en la etapa (II), el material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se alimentan al mecanismo de moldeo en un estado en el que el material de base reforzado con fibra (A) está en contacto directo con el material de base de resina termoestable (B).

12. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que en la etapa (II), un laminado alternativo de un total de cuatro o más capas del material de base reforzado con fibra (A) y el material de base de resina termoestable (B) se alimenta al mecanismo de moldeo.

13. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que en la etapa (II), se alimenta además un material del núcleo (C) al mecanismo de moldeo.

14. El procedimiento de producción de un material compuesto reforzado con fibra de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13,

en el que el material de base de resina termoestable (B) incluye un material de base con forma de lámina porosa (b),

en el que el material de base en forma de lámina porosa (b) tiene características que incluyen una resistencia a la tracción art2 a 40 °C de 0,5 MPa o más y una relación de resistencia a la tracción ar2 representada por la siguiente fórmula de 0,5 o más

cr2 = cT2/art2

en la que aT2 es una resistencia a la tracción del material de base en forma de lámina porosa (b) a una temperatura T(°C), y

T es una temperatura a la que la resina termoestable (a) presenta la mínima viscosidad durante el calentamiento a partir de 30 °C a una tasa de aumento de temperatura de 1,5 °C/min.