ES2904995T3 - Mejoras en o relacionadas con molduras tridimensionales - Google Patents

Abstract

Un proceso para la producción de molduras tridimensionales a partir de una pieza en bruto bidimensional que comprende proporcionar un apilamiento de al menos dos piezas en bruto, comprendiendo cada pieza en bruto un compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico que comprende un material de refuerzo fibroso y un material de resina epoxi líquida o en partículas en la forma de virutas orientadas aleatoriamente de cinta unidireccional cortada; retirar al menos parte de la pieza en bruto más superior o más inferior en la ubicación donde los salientes van a ser formados durante el moldeo y compresión para crear un rebaje en la superficie de la pieza en bruto en la forma de una rendija o corte para dirigir el flujo a la superficie del compuesto de moldeo dentro de la cavidad del molde de compresión durante el moldeo por compresión; y moldear el apilamiento de piezas en bruto en un molde de compresión diseñado para formación de la moldura tridimensional bajo condiciones en las que la porción retirada actúa como una guía de tal manera que el compuesto de moldeo fluya hacia el área retirada en la capa más superior o más inferior y las secciones del molde que definen la estructura tridimensional para producir una moldura tridimensional.

Description

DESCRIPCIÓN

Mejoras en o relacionadas con molduras tridimensionales

La presente invención se relaciona con mejoras en o relacionadas con molduras tridimensionales y en su producción. En particular, la invención se relaciona con la producción de molduras tridimensionales a partir de piezas en bruto bidimensionales. El término pieza en bruto se usa para describir un material moldeable bidimensional alimentado a un molde para ser moldeado y que comprende típicamente un material fibroso contenido dentro de una matriz de una resina sin curar o parcialmente curada pero curable, inicialmente la resina puede estar presente en forma de partículas tal como forma en polvo que se funde antes del curado para fluir y encerrar el material fibroso o la matriz puede ser una resina líquida. En particular la pieza en bruto está hecha de un compuesto de moldeo tal como una matriz reforzada con fibra curable.

Los compuestos de moldeo se usan en la producción de artículos moldeados y se pueden disponer en capas en un molde de compresión donde se calientan y comprimen de tal manera que la resina fluya para encerrar el refuerzo fibroso y la resina también se cure de tal manera que, tras el retiro desde el molde y enfriamiento, se obtiene un fuerte moldeo homogéneo. Esta técnica funciona satisfactoriamente para molduras bidimensionales, que son planas o tienen un perfil ondulado suave. Sin embargo, no es posible moldear con éxito piezas en bruto bidimensionales para producir molduras que tengan proyecciones afiladas, tales como nervaduras y potenciadores de la rigidez, particularmente nervaduras y potenciadores de la rigidez que se extienden verticalmente desde la superficie que se requieren con frecuencia en componentes hechos a partir de compuestos de moldeo que se usan, por ejemplo, en las industrias de automóvil, aeronáutica, energía eólica, construcción y artículos deportivos.

Es una práctica actual proporcionar tiras o piezas adicionales de compuesto de moldeo en la ubicación de un saliente tal como una nervadura. Esta técnica requiere etapas de fabricación adicionales y por lo tanto consume mucho tiempo. También da como resultado la producción de material de desecho. Adicionalmente, puede dar como resultado imperfecciones en la superficie de la moldura y, en particular, en la superficie del saliente.

El documento EP2415579 divulga un método de moldeo por prensa de láminas que puede crear artículos moldeados que tienen una desviación de espesor baja. En el método, se forma un artículo moldeado aplicando presión a un material de lámina usando un par de troqueles, al menos uno de los cuales tiene un patrón prescrito de proyección de rebaje que comprende porciones de rebajes y de proyecciones.

El documento EP0531840 divulga un proceso y un tapete de fibra para producir un moldeo de plástico reforzado, siendo un tapete de fibra con un aglutinante preformado con calentamiento para formar una preforma y esta última siendo moldeada por compresión en un molde de compresión con compuesto de moldeo para formar un moldeo por compresión.

La presente invención tiene como objetivo obviar o al menos mitigar los problemas descritos anteriormente y/o proporcionar mejoras de manera general.

De acuerdo con la invención se proporciona un proceso como se define en una cualquiera de las reivindicaciones acompañantes.

La presente invención por lo tanto proporciona un proceso para la producción de molduras tridimensionales a partir de una pieza en bruto bidimensional que comprende proporcionar un apilamiento de al menos dos piezas en bruto, comprendiendo cada pieza en bruto un compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico que comprende un material de refuerzo fibroso y un material de resina epoxi líquida o en partículas en la forma de virutas orientadas aleatoriamente de cinta unidireccional cortada;

retirar al menos parte de la pieza en bruto más superior o más inferior en la ubicación donde los salientes van a ser formados durante el moldeo y compresión para crear un rebaje en la superficie de la pieza en bruto en la forma de una rendija o corte para dirigir el flujo a la superficie del compuesto de moldeo dentro de la cavidad del molde de compresión durante el moldeo por compresión;

y moldear el apilamiento de piezas en bruto en un molde de compresión diseñado para la formación de la moldura tridimensional bajo condiciones en las que la porción retirada actúa como una guía de tal manera que el compuesto de moldeo fluya hacia el área retirada en la capa más superior o más inferior y las secciones del molde que definen la estructura tridimensional para producir una moldura tridimensional.

La invención por lo tanto proporciona un proceso más simple para la producción de molduras tridimensionales a partir de piezas en bruto bidimensionales de material curable. Adicionalmente las molduras producidas en la invención pueden tener un acabado superficial mejorado debido a que la superficie que incluye las proyecciones que son parte de la estructura tridimensional es continua con la superficie plana de la moldura desde la cual se proyectan.

En esta invención la cavidad de molde es el espacio dentro del molde disponible para el moldeo por compresión del material de moldeo. La cavidad puede tener una conformación tridimensional compleja, y el término rebajes se usa para describir los espacios en las paredes de molde en los cuales el compuesto de moldeo puede fluir durante el proceso de moldeo para producir protuberancias, tales como nervaduras en el moldeo.

La invención es particularmente útil en la producción de molduras provistas de secciones de refuerzo o fortalecimiento verticalmente rectas, típicamente verticales, tales como nervaduras u otros potenciadores de la rigidez, como se requieren en componentes útiles en las industrias de automóvil, aeroespacial, de construcción, de energía eólica y de artículos deportivos. La invención es aplicable a molduras de cualquier tamaño y conformación.

El refuerzo fibroso puede ser cualquiera de las fibras de refuerzo usadas tradicionalmente tales como fibra de vidrio, fibra de carbono o aramida. Se prefiere fibra de carbono, y se prefiere que la fibra de carbono comprenda fibras cortas orientadas aleatoriamente. Los compuestos de moldeo para usar en esta invención comprenden una matriz de resina epoxi líquida o en partículas que contiene fibras cortas orientadas aleatoriamente, tales como los materiales Hex MC disponibles de Hexcel.

Tal compuesto de moldeo para uso en esta invención se denomina a veces como un "compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico", lo cual significa un compuesto de moldeo que se proporciona como un tapete formado por "virutas" orientadas aleatoriamente de cinta unidireccional cortada, como se describe en la Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos 2012/0223183. El tamaño de las virutas se puede variar dependiendo del componente particular que se fabrica. Típicamente las virutas son aproximadamente 0.8 cm de ancho, 5 cm de largo y 0.015 cm de espesor. Las virutas incluyen fibras unidireccionales que pueden ser de carbono, vidrio, aramida, polietileno, o cualquiera de los tipos de fibras que se usan comúnmente en el refuerzo de resinas curables. Se prefieren fibras de carbono. Las virutas están orientadas aleatoriamente en el tapete y yacen relativamente planas. Esto proporciona al tapete sus propiedades isotrópicas transversales.

Las virutas incluyen una matriz de resina epoxi. Se prefieren resinas epoxi. El contenido de resina de las virutas también se puede variar dependiendo de los requisitos estructurales u otros del componente que se fabrica. Se prefieren virutas con contenidos de resina de 35 a 50 % en peso.

El compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico para uso en la presente invención está hecho a partir de cinta preimpregnada unidireccional de ancho deseado. La cinta se corta en virutas de longitud deseada y las virutas se disponen planas y se presionan juntas para formar un tapete de virutas orientadas aleatoriamente. Las virutas se unen en conjunto debido a la presencia de la resina de compuesto de moldeo. El material preferido es un compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico comercialmente disponible, tal como el material compuesto de moldeo cortado cuasiisotrópico disponible de Hexcel Corporation bajo el nombre comercial HexMC®. Hay disponible una variedad de compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico HexMC® que está hecho de cintas unidireccionales que están disponibles bajo el nombre comercial HexPly®. Se describen materiales similares en la Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos 2014/0377556.

Se emplean en esta invención al menos dos piezas en bruto, comprendiendo cada una el compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico. Se retira al menos parte de la pieza en bruto que comprende la capa más superior o capa más inferior en la ubicación donde va a ser formada una protuberancia para proporcionar una guía que hace que el compuesto de moldeo fluya durante el moldeo por compresión con el fin de formar la protuberancia. Las piezas en bruto se pueden moldear usando técnicas tradicionales de fabricación de disposición y preformas. Generalmente, la carga se hace para encajar dentro de 3.0 a 12.3 mm (1/8 a 1/2 pulgada) del borde de parte o más. La disposición fluirá para rellenar los bordes de parte, producir características geométricas y fluirá hacia el área retirada de la capa más superior o más inferior de compuesto de moldeo y hacia las cavidades del molde para formar las protuberancias deseadas.

Se prefiere que el proceso de moldeo sea un proceso de "bajo flujo". Un proceso de bajo flujo comprende moldear el compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico con una perturbación mínima de la orientación de las virutas, preservando por lo tanto la característica isotrópica transversal del material. Esto se logra manteniendo el flujo de resina y fibras durante el proceso de moldeo a un nivel que no reorienta ni perturba indebidamente la alineación de las virutas y sus fibras unidireccionales.

Las pruebas realizadas en partes terminadas han demostrado que el procesamiento de bajo flujo que mantiene las fibras enderezadas en una tira, supera al procesamiento de alto flujo. Se cree que esta mejora de rendimiento se debe a la retención de las fibras enderezadas en el compuesto de moldeo. El moldeo de alto flujo puede destruir las virutas al separar las fibras. Las fibras se doblan y corrugan, produciendo un producto de aspecto más homogéneo. Sin embargo, las fibras dobladas y corrugadas producen un producto que no funciona tan bien como el producto producido usando un procesamiento de bajo flujo donde las virutas permanecen bien definidas.

Se prefiere que el proceso de moldeo emplee un proceso por etapas que permita moldearlo en condiciones isotérmicas. Las alternativas sin etapas están disponibles con ciclos de prensa en rampa o moldeo en autoclave. El proceso por etapas es un proceso de horno al aire libre que generalmente transforma el preimpregnado cortado cuasiisotrópico desde un material flexible a un estado sólido rígido. Se prefiere el proceso por etapas durante 8 a 20 minutos a 160°C a 180°C. Los tiempos de proceso por etapas y temperaturas son dependientes del espesor de la pieza en bruto, la cantidad de flujo deseada, la cantidad de tiempo de carga deseada y la temperatura de curado final. Una vez realizado el proceso por etapas el material se deja enfriar, y se puede almacenar en un congelador para procesamiento posterior.

El tiempo de curado final es una función de la temperatura de curado isotérmico. Como regla general, se añaden 5 minutos de tiempo de curado por cada 0.152 cm de aumento en espesor, siendo el tiempo mínimo establecido para curar una parte de 0.3 cm (por ejemplo 10 minutos a 205°C). Se pueden usar temperaturas de curado isotérmicas más bajas para facilitar la carga de partes o para permitir más tiempo para igualar la temperatura de carga en partes gruesas antes del prensado. Si no se desea el proceso por etapas, es posible disponer en el molde y realizar un curado tradicional en rampa y permanencia en la parte. Sin embargo, se prefiere el proceso por etapas con el fin de controlar el flujo de resina durante el proceso de moldeo.

Las temperaturas de proceso de ejemplo para el moldeo de las piezas en bruto basadas en resina epoxi cortada cuasiisotrópica son proceso por etapas durante 10 minutos a 180°C, seguidas de curado durante 10 minutos a 205°C. La parte se postcura durante 2 horas a 180°C. Las temperaturas de procesamiento de ejemplo para preimpregnado cortado cuasi-isotrópico usando resina epoxi M21 de Hexcel son proceso por etapas durante 20 minutos a 160°C, seguidas de curado durante 45 minutos a 180°C. La parte también se postcura durante 2 horas a 180°C.

Las piezas en bruto se moldean a presiones en el rango de 750-2000 psi usualmente usando moldes de metal coincidentes con bordes de cizallamiento (0.03 cm o menos). La temperatura isotérmica de molde puede oscilar desde 80°C a 205°C, con tiempos de curado que oscilan desde 2 a 45 minutos. El moldeo a alta presión típicamente es útil para fabricar partes con conformaciones complejas.

Esta invención es adecuada para la fabricación de una amplia variedad de componentes para automóviles, vehículos aeroespaciales, dispositivos de energía eólica y artículos deportivos que tradicionalmente se han fabricado usando aluminio, acero, titanio y sus aleaciones. Partes aeroespaciales de ejemplo incluyen marcos de ventanas de aeronaves, soportes de carenado de alas, soportes de bridas, refuerzos de marcos, soportes de accionadores de timón, amarre de cizallamiento, pedestales de asientos, soportes de bridas de suelo de carga, accesorios de contenedores de almacenamiento, soportes de antenas, bandejas de tubos de torque, cajas de manijas, accesorios de guías laterales, cubiertas de caja de ala e intercostales. Los componentes de automóviles incluyen rieles, pilares, paneles, arcos de techo y similares. La invención permite que las nervaduras de refuerzo o rigidez se moldeen integralmente en el componente. El compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico es el material preferido para producir componentes donde se involucran uniones de doblamiento, remachadas o empernadas y donde la tolerancia al daño es un requisito. Se prefiere usar compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico para hacer conectores compuestos para unir componentes juntos con pernos o remaches debido a que los orificios abiertos en el conector compuesto provocan muy poco cambio en la respuesta de rendimiento del conector. Fue encontrado que la presencia de un orificio de 0.6 cm en un componente fabricado usando compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico tenía un efecto insignificante en la fuerza de la parte. Esto es diferente del compuesto de moldeo convencional donde tal orificio acciona la falla de la parte. Además, los componentes fabricados usando compuesto de moldeo cortado cuasiisotrópico mostraron una fuerza que es independiente de la dirección de carga cuando la parte se carga en el plano de la parte.

Las resinas usadas en las piezas en bruto de compuestos de moldeo que se usan en la presente invención son resinas epoxi, y se prefiere usar resinas epoxi de curado rápido. El curado de resina epoxi es una reacción exotérmica y se debe tener cuidado para evitar que la reacción se desboque y el sobrecalentamiento del material en el molde, lo cual puede provocar daño tanto a los materiales de moldeo como al molde en sí mismo.

Los ciclos de curado empleados para curar apilamientos de piezas en bruto del compuesto de moldeo como en esta invención son un equilibrio de temperatura y tiempo teniendo en cuenta la reactividad de la resina y la cantidad de resina y refuerzo fibroso empleado en las piezas en bruto. Desde un punto de vista económico es deseable que el tiempo de ciclo sea lo más corto posible, por lo que usualmente se incluyen agentes de curado y aceleradores en la resina epoxi. Además de requerir calor para iniciar el curado de la resina, la reacción de curado en sí misma puede ser altamente exotérmica, y esto necesita tenerse en cuenta en el ciclo de curado de tiempo/temperatura, en particular para el curado de apilamientos grandes y gruesos de piezas en bruto. Este es cada vez más el caso con la producción de molduras para aplicaciones industriales que requieren grandes cantidades de resina epoxi, lo cual a su vez puede dar como resultado temperaturas excesivas que se generan dentro del apilamiento debido a la exotermia de la reacción de curado de resina. Deben evitarse las temperaturas excesivas ya que pueden dañar el molde o provocar alguna descomposición de la resina. Las temperaturas excesivas también pueden provocar la pérdida de control sobre el curado de la resina lo que lleva a un curado desbocado.

La generación de temperaturas excesivas puede ser un problema mayor cuando las secciones gruesas que comprenden muchas capas de piezas en bruto van a ser curadas, ya que se está volviendo más prevalente en la producción de laminados reforzados con fibra para uso industrial pesado, tal como en la producción de estructuras de turbinas eólicas, particularmente largueros y carcasas de turbinas eólicas a partir de los cuales se ensamblan las palas.

Un apilamiento grueso de piezas en bruto basadas en epoxi, tal como 60 o más capas, puede requerir temperaturas de curado superiores a 100°C durante varias horas. Sin embargo, el curado puede tener una entalpía de reacción de 150 julios por gramo de resina epoxi o más, y esta entalpia de reacción trae la necesidad de un tiempo de permanencia durante el ciclo de curado por debajo de 100°C para evitar el sobrecalentamiento y descomposición de la resina. Adicionalmente, después del tiempo de permanencia es necesario calentar el apilamiento además por encima de 100°C (por ejemplo por encima de 125°C) para completar el curado de la resina. Sería beneficioso emplear un ciclo de curado más corto. Además, las altas temperaturas generadas pueden provocar daño en los materiales de molde o de bolsa o requerir el uso de materiales especiales y costosos para los moldes o bolsas.

Otra propiedad importante para muchas piezas en bruto es que antes del curado pueden manipularse, transportarse y disponerse fácilmente en un molde listo para curado. Adicionalmente, es deseable eliminar o minimizar la presencia de bolsas de aire capturadas dentro o entre las piezas en bruto, ya que éstas pueden llevar a irregularidades en la estructura curada. Las piezas en bruto tienen preferiblemente suficiente fuerza que les permite disponerse en apilamientos combinados con un bajo nivel de pegajosidad de tal manera que puedan manipularse fácilmente y no recojan suciedad ni otras impurezas.

Además, una vez curada la estructura basada en epoxi puede tener una temperatura de transición vítrea (Tg) por encima de la cual la moldura no es suficientemente autosoportante para permitir que se retire desde el molde. En esta situación es necesario dejar que la moldura se enfríe por debajo de la Tg antes de que se pueda retirar desde el molde. Por lo tanto hay un deseo de producir estructuras laminares a partir de piezas en bruto en las cuales la resina cuando se cura tiene una alta temperatura de transición vítrea (Tg) para permitir que el material curado sea lo suficientemente rígido para ser retirado desde el molde poco después del curado o tras el curado a un nivel deseado, típicamente al menos 95%. Por lo tanto se prefiere que la Tg esté en o cerca de la temperatura máxima. Se puede lograr un aumento en la Tg usando una resina más reactiva. Sin embargo cuanto mayor sea la reactividad de la resina mayor será el calor liberado durante el curado de la resina en la presencia de endurecedores y aceleradores que pueden aumentar la necesidad de tiempo de permanencia y retraso antes del retiro desde el molde.

Las resinas se pueden caracterizar por su ángulo de fase. El ángulo de fase se usa para describir el estado físico de la resina. El ángulo de fase es bajo cuando la resina no fluirá y es un sólido o semisólido; y el ángulo de fase aumenta a medida que aumenta la capacidad de fluir, por ejemplo cuando se aumenta la temperatura de la resina. Sin embargo en los sistemas de resina epoxi que contienen un agente de curado que normalmente se activa con calor, la acción de entrecruzamiento de la resina epoxi debido a la acción del agente de curado provocará que la resina se endurezca y el ángulo de fase caiga a temperatura elevada. El ángulo de fase se puede por lo tanto usar para determinar la forma de la resina y la temperatura a la cual una moldura será lo suficientemente sólida como para ser fácilmente retirada desde el molde. Las condiciones de moldeo usadas en esta invención por lo tanto buscan reducir la temperatura a la cual se obtiene el ángulo de fase inferior deseable y/o reducir el tiempo de moldeo requerido para alcanzar el ángulo de fase bajo deseable. Cuando se alcanza un ángulo de fase por debajo de 20°C, preferiblemente por debajo de 15°, más preferiblemente por debajo de 10°, se puede retirar una moldura desde el molde. Adicionalmente el ángulo de fase debe ser de tal manera que la resina fluya en la dirección determinada por las guías con el fin de entrar en cualquier rebaje en la cavidad de molde.

El deseo de una Tg más alta y ángulo de fase bajo en las molduras producidas por esta invención se equilibra preferiblemente con los requisitos de manejabilidad de las piezas en bruto y con las necesidades económicas para minimizar el tiempo requerido para el ciclo de moldeo. El ciclo de moldeo para las piezas en bruto involucra cuatro etapas:

i) la provisión (disposición) de piezas en bruto en el molde;

ii) el flujo del compuesto de moldeo bajo calor y presión como se determina por las guías en los rebajes en el molde para crear las protuberancias;

iii) la reacción de curado; y

iv) el retiro del producto curado desde el molde.

Por lo tanto se prefiere usar un sistema de resina epoxi que proporcione piezas en bruto que se puedan proporcionar fácilmente en un molde, que se puedan hacer fluir rápidamente, que se puedan curar rápidamente a una temperatura particular y que permitan que el material curado se desmolde a temperaturas cercanas a o a la temperatura de curado.

Se prefiere usar una formulación de resina epoxi que contenga un agente de curado que se pueda curar a 150°C hasta 95% de curado en no más de 150 segundos, y se pueda curar a 120°C hasta 95% de curado en no más de 4 minutos para proporcionar una resina curada que tiene una Tg no mayor que 140°C. La formulación de resina epoxi curada tiene preferiblemente un ángulo de fase por debajo de 20° a una temperatura por debajo de 140°C. Preferiblemente por debajo de 15°, más preferiblemente por debajo de 10°. El ángulo de fase puede estar por encima de 10 o 20 o 30 o 40.

Dentro de esta aplicación, el tiempo de curado para la formulación de resina se define como el tiempo requerido para 95% de curado. La Tg de la resina se mide de acuerdo con Análisis Mecánico Diferencial de acuerdo con (Método de Prueba ASTM D7028) y se considera que la Tg es la temperatura a la cual hay un inicio de la caída en el módulo de almacenamiento.

La composición de resina epoxi puede comprender uno o más agentes de curado basados en urea y se prefiere usar desde 4 a 10 % en peso con base en el peso de la resina epoxi de un agente de curado, más preferiblemente 4 a 6 % en peso, más preferiblemente desde 4 a 5 % en peso. Los materiales basados en urea preferidos son los isómeros de 2,6 y 2,4 tolueno bis dimetil urea (conocidos como 2,6 y 2,4 TDI urona) tal como el rango de materiales disponibles bajo el nombre comercial DYHARD® de la marca registrada de Alzchem. La composición comprende además un endurecedor tal como diciandiamida y se prefiere usar desde 7% a 10%, más preferiblemente desde 8 a 10, lo más preferiblemente desde 8.5 a 9.5% en peso del endurecedor. El tiempo de curado rápido se logra haciendo coincidir la relación del agente de curado y el acelerador con la cantidad de grupos reactivos disponibles en la formulación epoxi. La Tg más alta se obtiene mediante el uso de una resina que tiene una funcionalidad de al menos 2 para proporcionar suficientes grupos reactivos. La manejabilidad del preimpregnado también está determinada por la naturaleza y cantidad del refuerzo fibroso y la naturaleza y cantidad de la resina epoxi.

La resina epoxi usada en esta invención tiene preferiblemente una funcionalidad de al menos 2 y un peso equivalente de epoxi (EEW) promedio desde 150 a 1500, preferiblemente desde 200 a 800, más preferiblemente desde 300 a 600 y lo más preferiblemente desde 200 a 500 y/o combinaciones de los mismos, siendo la resina curable mediante una temperatura aplicada externamente a 150°C en no más de 150 segundos para proporcionar una resina curada que tenga una Tg no mayor que 140°C y preferiblemente con un ángulo de fase cuando se cure de menos de 20° a temperaturas de 140°C o inferiores. El curado rápido y la alta Tg se obtienen seleccionando la relación de agente de curado y endurecedor para obtener la reactividad deseada de la resina epoxi. El EEW promedio se define como el peso molecular promedio de la resina dividido por el número de grupos epoxi por molécula.

Típicamente las cantidades de agente de curado y endurecedor que se usan con el fin de obtener el curado rápido son desde 4 a 10 % en peso, más preferiblemente desde 4 a 6 % en peso del agente de curado basado en urea. Se han obtenido unos resultados particularmente buenos cuando se usa desde 4.25 a 4.75 % en peso del agente de curado basado en urea con base en el peso de resina epoxi y desde 6 a 10 % en peso, más preferiblemente 7 a 10 % en peso del endurecedor tal como diciandiamida, se han obtenido resultados particularmente buenos cuando se usa 8.5 a 9.5 % en peso de diciandiamida especialmente en combinación con 4.25 a 4.75 % en peso del agente de curado basado en urea.

Las piezas en bruto usadas en esta invención se usan típicamente en una ubicación diferente desde donde se fabrican y por lo tanto requieren manejabilidad. Por lo tanto se prefiere que estén secas, o lo más secas posible, y que tengan una baja pegajosidad superficial a temperatura ambiente. Por consiguiente se prefiere usar resinas de alta viscosidad en la producción de las piezas en bruto. Esto también tiene el beneficio de que la impregnación de la capa fibrosa es lenta, permitiendo que escape aire y minimizar la formación de vacíos.

El % en volumen de fibra y resina de un material de moldeo usado en esta invención se puede determinar a partir del % en peso de fibra y resina dividiendo el % en peso por la densidad respectiva de la resina y fibra de carbono.

El % de impregnación de una estopa o material fibroso que está impregnado con resina se mide por medio de una prueba de captación de agua. La prueba de captación de agua se realiza como sigue. Se cortan seis tiras de refuerzo impregnado de resina de tamaño 100 (+/-1-2) mm x 100 (+/-1-2) mm. Se retira cualquier material de lámina de respaldo. Las muestras se pesan con una precisión de 0.001 g (W1). Las tiras están ubicadas entre placas de aluminio con respaldo de PTFE de tal manera que 15 mm de la tira preimpregnada sobresalen desde el ensamblaje de placas con respaldo de PTFE en un extremo y por lo que la orientación de fibras de las tiras se extiende a lo largo de la parte sobresaliente. Se coloca una abrazadera en el extremo opuesto y se sumergen 5 mm de la parte sobresaliente en agua que tiene una temperatura de 23°C, humedad relativa del aire de 50% /- 35%, y una temperatura ambiente de 23°C. Después de 5 minutos de inmersión la muestra se retira desde el agua y cualquier agua exterior se retira con papel secante. La muestra luego se pesa de nuevo W2. El porcentaje de absorción de agua WPU (%) se calcula luego promediando los pesos medidos para las seis muestras como sigue: WPU(%)=((<W2>- <W1 >)/<W1 >)x100. La WPU(%) es indicativa del Grado de Impregnación de Resina (DRI).

Típicamente, los valores para el contenido de resina en peso para las piezas en bruto sin curar usadas en la invención están en los rangos de desde 15 a 70 % en peso de la pieza en bruto, desde 18 a 68 % en peso de la pieza en bruto, desde 20 a 65 % en peso de la pieza en bruto, desde 25 a 60 % en peso de la pieza en bruto, desde 25 a 55 % en peso de la pieza en bruto, desde 25 a 50 % en peso de la pieza en bruto, desde 25 a 45 % en peso de la pieza en bruto, desde 25 a 40 % en peso de la pieza en bruto, desde 25 a 35 % en peso de la pieza en bruto, desde 25 a 30 % en peso de la pieza en bruto, desde 30 a 55 % en peso de la pieza en bruto, desde 35 a 50 % en peso de la pieza en bruto y/o combinaciones de los rangos antes mencionados.

Típicamente, los valores para el contenido de resina por volumen para las piezas en bruto sin curar usadas en la invención están en los rangos de desde 15 a 70 % en volumen de la pieza en bruto, desde 18 a 68 % en volumen de la pieza en bruto, desde 20 a 65 % en volumen de la pieza en bruto, desde 25 a 60 % en volumen de la pieza en bruto, desde 25 a 55 % en volumen de la pieza en bruto, desde 25 a 50 % en volumen de la pieza en bruto, desde 25 a 45 % en volumen de la pieza en bruto, desde 25 a 40 % en volumen de la pieza en bruto, desde 25 a 35 % en volumen de la pieza en bruto, desde 25 a 30 % en volumen de la pieza en bruto, desde 30 a 55 % en volumen de la pieza en bruto, desde 35 a 50 % en volumen de la pieza en bruto y/o combinaciones de los rangos antes mencionados.

Los valores de captación de agua para las piezas en bruto sin curar usadas en la invención pueden estar en el rango de desde 1 a 90%, 5 a 85%, 10 a 80%, 15 a 75%, 15 a 70%, 15 a 60%, 15 a 50%, 15 a 40%, 15 a 35%, 15 a 30%, 20 a 30%, 25 a 30% y/o combinaciones de los rangos antes mencionados.

La formulación de resina epoxi que se usa como el material de resina de matriz en las piezas en bruto de la presente invención tiene preferentemente un módulo de almacenamiento G' de desde 3 x 105 Pa a 1 x 108 Pa y un módulo de pérdida G" de desde 2 x 106 Pa a 1 x 108 Pa a temperatura ambiente (20 °C).

Preferiblemente, el material de resina tiene un módulo de almacenamiento G' de desde 1 x 106 Pa a 1 x 107 Pa, más preferiblemente desde 2 x 106 Pa a 4 x 106 Pa a temperatura ambiente (20 °C). Preferiblemente, el material de resina tiene un módulo de pérdida G" de desde 5 x 106 Pa a 1 x 107 Pa, más preferiblemente desde 7 x 106 Pa a 9 x 106 Pa a temperatura ambiente (20 °C).

Preferiblemente, el material de resina tiene una viscosidad compleja de desde 5 x 105 Pa.s a 1 x 107 Pa.s, más preferiblemente desde 7.5 x 105 Pa.s a 5 x 106 Pa.s a temperatura ambiente (20 °C). Preferiblemente, el material de resina tiene una viscosidad compleja de desde 1 x 106 Pa.s a 2 x 106 Pa.s a temperatura ambiente, y preferiblemente desde 5 a 30 Pa.s a 80°C, más preferiblemente desde 10 a 25 Pa.s a 80°C. Preferiblemente, el material de resina es una resina epoxi.

En los materiales viscoelásticos la tensión y deformación estarán desfasadas en un ángulo delta. Las contribuciones individuales que hacen la viscosidad compleja se definen como G' (módulo de almacenamiento) = G <*>x cos (delta); G" (Módulo de Pérdida) = G <*>x sen(delta). Esta relación se muestra en la figura 8 del documento WO 2009/118536.

G* es el módulo complejo. G' se relaciona con qué tan elástico es el material y define su rigidez. G" se relaciona con qué tan viscoso es un material y define la amortiguación, y la respuesta de flujo líquido no recuperable del material.

Para un sólido puramente elástico (vítreo o gomoso), G" =0 y el ángulo de fase delta es 0°, y para un líquido puramente viscoso, G -0 y el ángulo de fase delta es 90°.

El módulo de pérdida G" indica el comportamiento de flujo irreversible y también es deseable un material con un módulo de pérdida alto G" para evitar el flujo temprano similar a fluencia y mantener una trayectoria de aire abierta durante más tiempo. Por lo tanto la resina usada en los preimpregnados de la presente invención tiene un módulo de almacenamiento alto y un módulo de pérdida alto, y correspondientemente un módulo complejo alto, a una temperatura que corresponde a una temperatura típica de disposición, tal como temperatura ambiente (21 °C).

En esta especificación, las propiedades viscoelásticas, es decir el módulo de almacenamiento, módulo de pérdida y viscosidad compleja, de la resina usada en las piezas en bruto de la presente invención fueron medidas a la temperatura de aplicación (es decir una temperatura de disposición de 20°C) usando un Reómetro Oscilante Bohlin VOR con placas de aluminio desechables de 25 mm de diámetro. Las mediciones fueron llevadas a cabo con los siguientes ajustes: una prueba de oscilación a temperatura creciente desde 50°C a 150°C a 2°C/mm con una frecuencia controlada de 1.59 Hz y una brecha de 500 pm.

En la fabricación de un miembro estructural usando el material de moldeo o estructura de la presente invención, preferiblemente la resina tiene un módulo de pérdida alto G" entre 2 x 106 Pa y 1 x 108 Pa a 20°C, más preferiblemente desde 5 x 106 Pa a 1 x 107 Pa, aún más preferiblemente desde 7 x 106 Pa a 9 x 106 Pa.

El material de resina tiene preferiblemente una viscosidad compleja alta a 20°C de desde 5 x 105 Pa.s a 1 x107 Pa.s, más preferiblemente desde 7.5 x 105 Pa.s a 5 x 106 Pa.s, aún más preferiblemente desde 1 x 106 Pa.s a 2 x 106 Pa. s. Con el fin de producir partes finales con propiedades mecánicas sustancialmente uniformes es importante que las fibras estructurales y la resina epoxi se mezclen para proporcionar un material de moldeo cuasi-isotrópico sustancialmente homogéneo. Esto requiere una distribución uniforme de las fibras estructurales dentro del material de moldeo para proporcionar una matriz sustancialmente continua de la resina que rodea las fibras. Por lo tanto es importante minimizar la encapsulación de burbujas de aire dentro de la resina durante la aplicación a las fibras. Por lo tanto se prefiere usar resinas de alta viscosidad.

La formulación de resina epoxi preferida para usar como el material de resina de matriz en las piezas en bruto usadas en esta invención tiene preferiblemente un módulo de almacenamiento G' de desde 3 x 105 Pa a 1 x 108 Pa y un módulo de pérdida G" de desde 2 x 106 Pa a 1 x 108 Pa a temperatura ambiente (20 °C).

Preferiblemente, el material de resina tiene un módulo de almacenamiento G' de desde 1 x 106 Pa a 1 x 107 Pa, más preferiblemente desde 2 x 106 Pa a 4 x 106 Pa a temperatura ambiente (20 °C).

Preferiblemente, el material de resina tiene un módulo de pérdida G" de desde 5 x 106 Pa a 1 x 107 Pa, más preferiblemente desde 7 x 106 Pa a 9 x 106 Pa a temperatura ambiente (20 °C).

Preferiblemente, el material de resina tiene una viscosidad compleja de desde 5 x 105 Pa.s a 1 x 107 Pa.s, más preferiblemente desde 7.5 x 105 Pa a 5 x 106 Pa.s a temperatura ambiente (20 °C), y lo más preferiblemente desde 1 x 106 Pa.s a 2 x 106 Pa. s.

Preferiblemente, el material de resina tiene una viscosidad de desde 5 a 30 Pa.s a 80°C, más preferiblemente desde 10 a 25 Pa.s a 80°C.

Preferiblemente, el material de resina es una resina epoxi.

Con el fin de producir partes finales con propiedades mecánicas sustancialmente uniformes usando las técnicas de la presente invención es importante que las fibras de refuerzo y la resina epoxi se mezclen para proporcionar un compuesto de moldeo sustancialmente homogéneo. Esto requiere una distribución uniforme de las fibras de refuerzo dentro del compuesto de moldeo para proporcionar una matriz sustancialmente continua de la resina que rodea las fibras. Donde se emplea una resina líquida es importante por lo tanto minimizar la encapsulación de burbujas de aire dentro de la resina durante la aplicación a las fibras. Por lo tanto se prefiere usar resinas de alta viscosidad. El compuesto de moldeo debe contener un nivel bajo de vacíos, y por lo tanto se prefiere que el compuesto de moldeo tenga un valor de captación de agua de menos de 9%, más preferiblemente menos de 6%, lo más preferiblemente menos de 3%. La prueba de captación de agua determina el grado de impermeabilización o impregnación de compuestos de moldeo. Con este propósito, inicialmente se pesa un espécimen del compuesto de molde y se sujeta entre dos placas de tal forma que sobresalga una tira de espécimen de 15 mm de ancho. Esta disposición se suspende en la dirección de las fibras en un baño de agua durante 5 minutos. Después de retirar las placas, se pesa de nuevo el espécimen. La diferencia en peso se usa como un valor medido para el grado de impregnación. Cuanto menor sea la cantidad de agua captada, mayor será el grado de impermeabilización o impregnación.

Las piezas en bruto usadas en esta invención se pueden disponer con otras capas de materiales que pueden ser otros materiales compuestos (por ejemplo otras piezas en bruto del compuesto de moldeo usado en esta invención u otros preimpregnados) para producir un apilamiento de piezas en bruto que se pueden proporcionar con el guía y curar para producir un laminado reforzado con fibra provisto de protuberancias. En otras realizaciones las piezas en bruto se pueden disponer con otras capas tales como láminas metálicas tales como láminas de acero y aluminio.

El compuesto de moldeo se produce típicamente como un rollo y en vista de la naturaleza pegajosa de tales materiales, generalmente se proporciona una lámina de respaldo para permitir que el rollo se despliegue en el punto de uso.

La resina epoxi de funcionalidad al menos 2 usada en esta invención tiene una alta reactividad. El peso equivalente de epoxi (EEW) de la resina está en el rango desde 150 a 1500, preferiblemente de desde 200 a 500 y la composición de resina comprende la resina epoxi en combinación con un acelerador o agente de curado. Las resinas epoxi adecuadas pueden comprender mezclas de dos o más resinas epoxi seleccionadas desde resinas epoxi monofuncionales, difuncionales, trifuncionales y/o tetrafuncionales.

Las resinas epoxi difuncionales adecuadas, a modo de ejemplo, incluyen las basadas en: diglicidil éter de bisfenol F, diglicidil éter de bisfenol A (opcionalmente bromado), novolacas epoxi de fenol y cresol, glicidil éteres de aductos de fenol-aldehído, glicidil éteres de dioles alifáticos, diglicidil éter, dietilenglicol diglicidil éter, resinas epoxi aromáticas, poliglicidil éteres alifáticos, olefinas epoxidadas, resinas bromadas, glicidil aminas aromáticas, glicidil imidinas y amidas heterocíclicas, glicidil éteres, resinas epoxi fluoradas, glicidil ésteres o cualquier combinación de los mismos.

Las resinas epoxi difuncionales se pueden seleccionar a partir de diglicidil éter de bisfenol F, diglicidil éter de bisfenol A, diglicidil dihidroxi naftaleno, o cualquier combinación de los mismos.

Las resinas epoxi trifuncionales adecuadas, a modo de ejemplo, pueden incluir las basadas en novolacas epoxi de fenol y cresol, glicidil éteres de aductos de fenol-aldehído, resinas epoxi aromáticas, triglicidil éteres alifáticos, triglicidil éteres dialifáticos, poliglicidil aminas alifáticas, glicidil imidinas y amidas heterocíclicas, glicidil éteres, resinas epoxi fluoradas, o cualquier combinación de los mismos. Las resinas epoxi trifuncionales adecuadas están disponibles de Huntsman Advanced Materials (Monthey, Suiza) bajo los nombres comerciales MY0500 y MY0510 (triglicidil paraaminofenol) y MY0600 y MY0610 (triglicidil meta-aminofenol). El triglicidil meta-aminofenol también está disponible de Sumitomo Chemical Co. (Osaka, Japón) bajo el nombre comercial ELM-120.

Las resinas epoxi tetrafuncionales adecuadas incluyen N,N,N',N'-tetraglicidil-m-xilendiamina (disponible comercialmente de Mitsubishi Gas Chemical Company bajo el nombre Tetrad-X, y como Erisys GA-240 de CVC Chemicals), y N,N,N',N'-tetraglicidilmetilendianilina (por ejemplo MY0720 y MY0721 de Huntsman Advanced Materials). Otras resinas epoxi multifuncionales adecuadas incluyen DEN438 (de Dow Chemicals, Midland, MI) DEN439 (de Dow Chemicals), Araldite ECN 1273 (de Huntsman Advanced Materials), y Araldite ECN 1299 (de Huntsman Advanced Materials).

Las fibras de refuerzo usadas en el compuesto de moldeo usado en esta invención pueden ser fibras sintéticas o naturales o cualquier otra forma de material o combinación de materiales que, combinada con la composición de resina de la invención, forme un producto compuesto. La tela de refuerzo puede ya sea proporcionarse a través de carretes de fibra que se desenrollan o a partir de un rollo de textil. Las fibras de ejemplo incluyen vidrio, carbono, grafito, boro, cerámica y aramida. Las fibras preferidas son fibras de carbono y de vidrio particularmente fibras de carbono.

También pueden preverse sistemas de fibras híbridas o mixtas. El uso de fibras con grietas (es decir rotas por estiramiento) o selectivamente discontinuas puede ser ventajoso para facilitar la disposición del producto de acuerdo con la invención y mejorar su capacidad de ser conformado. Aunque es preferible una alineación de fibra unidireccional, también se pueden usar otras formas. Las formas textiles típicas incluyen telas textiles simples, telas de punto, tejidos de sarga y tejidos de satén. También es posible prever el uso de capas de fibras no tejidas o no corrugadas. La masa superficial de fibras dentro del refuerzo fibroso es generalmente de 80-4000 g/m2 preferiblemente 100-2500 g/m2, y de manera especialmente preferible 150-2000 g/m2. El número de filamentos de carbono por estopa puede variar desde 3000 a 320,000, de nuevo preferiblemente desde 6,000 a 160,000 y más preferiblemente desde 12.000 a 48,000. Para refuerzos de fibra de vidrio, las fibras de 600-2400 tex son particularmente adaptadas.

Capas de ejemplo de estopas fibrosas unidireccionales están hechas de fibras de carbono de HexTow®, que están disponibles de Hexcel Corporation. Las fibras de carbono de HexTow® adecuadas para uso en la fabricación de estopas de fibra unidireccionales incluyen: fibras de carbono IM7, que están disponibles como estopas que contienen 6.000 o 12,000 filamentos y pesan 0.223 g/m y 0.446 g/m respectivamente; fibras de carbono IM8-IM10, que están disponibles como estopas que contienen 12,000 filamentos y pesan desde 0.446 g/m a 0.324 g/m; y fibras de carbono AS7, que están disponibles en estopas que contienen 12,000 filamentos y pesan 0.800 g/m, se pueden usar estopas que contienen hasta 80,000 o 50,000 (50K) filamentos tal como las que contienen aproximadamente 25,000 filamentos disponibles de Toray y las que contienen aproximadamente 50,000 filamentos disponibles de Zoltek. Las estopas típicamente tienen un ancho de desde 3 a 7 mm y se alimentan para impregnación en un equipo que emplea peines para sujetar las estopas y mantenerlas paralelas y unidireccionales.

Cuando las piezas en bruto usadas en esta invención se basan en un compuesto de moldeo basado en resinas líquidas se pueden producir impregnando el material fibroso con la resina epoxi. Con el fin de aumentar la tasa de impregnación, el proceso se lleva a cabo preferentemente a una temperatura elevada de tal manera que la viscosidad de la resina se reduzca. Sin embargo no debe estar tan caliente durante una longitud de tiempo suficiente como para que se produzca un curado prematuro de la resina. De este modo, el proceso de impregnación se lleva a cabo preferentemente a temperaturas en el rango de desde 40°C a 80°C.

La composición de resina se puede extender sobre la superficie externa de un rodillo y recubrir un papel u otro material de respaldo para producir una capa de resina curable. La composición de resina luego se puede poner en contacto con la capa fibrosa para la impregnación quizás mediante el paso a través de rodillos. La resina puede estar presente en una o dos láminas de material de respaldo, que se ponen en contacto con la capa fibrosa estructural y pasándolas a través de rodillos de consolidación calentados para provocar la impregnación. Alternativamente la resina se puede mantener en forma líquida en un baño de resina ya sea siendo una resina que es líquida a temperatura ambiente o siendo fundida si es una resina que es sólida o semisólida a temperatura ambiente. La resina líquida luego se puede aplicar a un respaldo empleando una rasqueta para producir una película de resina sobre una capa de liberación tal como película de papel o de polietileno. La capa fibrosa estructural luego se puede colocar en la resina y opcionalmente se puede proporcionar una segunda capa de resina en la parte superior de la capa fibrosa para producir el compuesto de moldeo.

Se puede aplicar una lámina de respaldo ya sea antes o después de la impregnación de la resina. Sin embargo, típicamente se aplica antes o durante la impregnación ya que puede proporcionar una superficie antiadherente sobre la cual aplicar la presión requerida para hacer que la resina impregne la capa fibrosa.

Una vez preparado el compuesto de moldeo se puede enrollar, de tal manera que se pueda almacenar durante un período de tiempo. Puede luego desenrollarse y cortarse en piezas en bruto según se desee y disponerse con otras piezas en bruto para formar un apilamiento en un molde. La parte apropiada de la capa o capas más superiores o más inferiores en el apilamiento en la ubicación donde va a ser proporcionada la guía y donde van a ser formadas las protuberancias se puede retirar, preferiblemente antes de la colocación en el molde.

La guía se puede formar en la superficie de la pieza en bruto mediante el retiro de material desde al menos la superficie más superior o más inferior de la pieza en bruto con el fin de proporcionar la ubicación para el flujo del compuesto de moldeo para producir las protuberancias. Esto se puede lograr de cualquier manera adecuada que asegure que la ubicación del retiro del material coincida con los contornos de la superficie de molde que proporcionan los rebajes en la cavidad de molde que permiten la formación de las protuberancias. El apilamiento de piezas en bruto puede comprender desde 2 a varias piezas en bruto, por ejemplo un apilamiento puede contener hasta 60 piezas en bruto, quizás tantas como 80 piezas en bruto. Se puede formar el apilamiento y luego retirar el material desde una o más piezas en bruto en la superficie más superior o más inferior del apilamiento, siempre asegurando de que haya un número suficiente de piezas en bruto inferiores en el apilamiento sin material retirado para soportar la resina, ya que las guías hacen que fluya hacia las áreas retiradas y hacia los rebajes de la cavidad de molde para formar las protuberancias. La extensión óptima de retiro dependerá del componente que va a ser producido, el número de capas en el apilamiento y el tamaño y conformación de la protuberancia o protuberancias que va o van a ser formadas durante el proceso de moldeo.

Una vez que se crea en el molde el apilamiento de piezas en bruto se puede curar mediante la exposición a una temperatura elevada aplicada externamente, y a una presión elevada, para primero hacer que la resina se ablande y fluya según se determine por las guías y el curado para producir un laminado curado provisto de las protuberancias.

La exotermia debida al curado de las piezas en bruto puede hacer que las temperaturas dentro del apilamiento superen 110°C, sin embargo se ha encontrado que si la temperatura aplicada externamente está dentro del rango de 70°C a 110°C, el curado de piezas en bruto se basa en una resina epoxi de EEW desde 150 a 1500 particularmente de EEW desde 200 a 500 se puede lograr a una temperatura de aproximadamente 150°C en menos de 150 segundos para proporcionar una resina curada que tiene una Tg de entre 130 y 140°C y un ángulo de fase a 140°C de 20° o menor, de tal manera que el artículo curado se pueda retirar desde el molde sin retraso indebido.

El proceso de curado puede llevarse a cabo a una presión en el rango de 5100 kPa a 13800 kPa. El proceso de curado puede llevarse a cabo empleando una o más temperaturas aplicadas externamente en el rango de desde 70°C a 110°C, durante un tiempo suficiente para curar la composición de resina epoxi al grado deseado. En particular se prefiere que el ciclo de curado tenga una duración de menos de tres horas.

Tras el curado, la pieza en bruto se convierte en un laminado compuesto provisto de protuberancias tales como nervaduras de refuerzo o rigidez, adecuado para uso en una aplicación estructural, tal como por ejemplo una estructura automotriz, de vehículo marino o una aeroespacial o una estructura de turbina eólica tal como una carcasa para una pala o un larguero o en artículos deportivos tales como esquís. Tales laminados compuestos pueden comprender fibras estructurales a un nivel de desde 80% a 15% en volumen, preferiblemente desde 58% a 65% en volumen.

La presente invención se ilustra mediante referencia a los dibujos acompañantes en los cuales

La figura 1 muestra un molde para uso en esta invención para proporcionar protuberancias a partir de un apilamiento de piezas en bruto.

La figura 2 es un primer plano de una sección del molde que muestra cavidades para la producción de nervaduras en la moldura.

La figura 3 muestra apilamiento de piezas en bruto en las cuales se ha retirado material desde la capa superior de la pieza en bruto para proporcionar una guía de acuerdo con esta invención.

La figura 4 muestra una moldura obtenida moldeando por compresión el apilamiento de piezas en bruto de la figura 3 en el molde de la figura 1.

La figura 1 muestra la mitad de un molde de compresión útil en la presente invención: que muestra la superficie (1) de moldeo y pasadores (2) localizadores para ubicación con la otra mitad del molde (no se muestra). El molde está provisto de rebajes (3), (4) y (5) donde van a ser producidas las nervaduras durante el moldeo por compresión. La figura 2 es un primer plano de la superficie del molde que se muestra en la figura 1.

La figura 3 muestra una pieza en bruto de acuerdo con esta invención en la cual las guías (6), (7) y (8) están formadas en la superficie de la pieza en bruto. Las guías están formadas para corresponder con los rebajes (3), (4) y (5) formados en la superficie del molde.

La figura 4 muestra el apilamiento moldeado de piezas (9) en bruto provistas de las nervaduras (10), (11) y (12) formadas en las posiciones de las guías (6), (7) y (8) y los correspondientes rebajes (3), (4) y (5).

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la producción de molduras tridimensionales a partir de una pieza en bruto bidimensional que comprende proporcionar un apilamiento de al menos dos piezas en bruto, comprendiendo cada pieza en bruto un compuesto de moldeo cortado cuasi-isotrópico que comprende un material de refuerzo fibroso y un material de resina epoxi líquida o en partículas en la forma de virutas orientadas aleatoriamente de cinta unidireccional cortada;

retirar al menos parte de la pieza en bruto más superior o más inferior en la ubicación donde los salientes van a ser formados durante el moldeo y compresión para crear un rebaje en la superficie de la pieza en bruto en la forma de una rendija o corte para dirigir el flujo a la superficie del compuesto de moldeo dentro de la cavidad del molde de compresión durante el moldeo por compresión;

y moldear el apilamiento de piezas en bruto en un molde de compresión diseñado para formación de la moldura tridimensional bajo condiciones en las que la porción retirada actúa como una guía de tal manera que el compuesto de moldeo fluya hacia el área retirada en la capa más superior o más inferior y las secciones del molde que definen la estructura tridimensional para producir una moldura tridimensional.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cavidad de molde contiene uno o más rebajes en los cuales el compuesto de moldeo es guiado por la guía.

3. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el refuerzo fibroso es fibra de vidrio, fibra de carbono o aramida.

4. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las virutas tienen un contenido de resina de desde 35 a 50 % en peso.

5. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el moldeo por compresión comprende un proceso en etapas que comprende moldear en condiciones isotérmicas y/o en donde el moldeo por compresión comprende moldear a una presión en el rango de 5100 kPa a 13800 kPa a una temperatura en el rango de desde 80°C a 205°C durante 2 a 45 minutos.