MX2015007284A - Metodo para formar una preforma moldeada. - Google Patents

Abstract

Se describe un método para moldear material de preforma seco antes de la infusión de resina. El material de partida a moldear es un espacio en blanco de preforma (por ejemplo una lámina plana) de material fibroso y seco. El proceso de moldeo es un proceso de formación de vacío que depende del control de la presión de vacío y la velocidad de deformación para producir una preforma moldeada con configuración tridimensional. El propósito del proceso de moldeo descrito en la presente es permitir un proceso automatizado para remplazar la operación convencional de laminación manual.

Description

MÉTODO PARA FORMAR UNA PREFORMA MOLDEADA CAMPO DE LA INVENCIÓN En los últimos años, el uso de materiales compuestos poliméricos reforzados con fibra se volvió más dominante en industrias tales como la aeroespacial y la automotriz. Estos materiales compuestos exhiben una alta resistencia así como también propiedades resistentes a la corrosión en ambientes hostiles. Asimismo, su propiedad de ligereza es particularmente ventajosa en comparación con piezas similares construidas a partir de metales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los compuestos poliméricos reforzados con fibra se han fabricado tradicionalmente a partir de materiales preimpregnados, formados por fibras impregnadas con una resina de matriz curable, tal como epoxi. El contenido de resina en el material preimpregnado es relativamente alto, típicamente 20%-50% en peso. Múltiples pliegues de materiales preimpregnados pueden cortarse del tamaño para laminarse, posteriormente montarse y moldearse en una herramienta de moldeo. En el caso en que el material preimpregnado no pueda adaptarse fácilmente a la forma de la herramienta de moldeo, puede aplicarse calor a los materiales preimpregnados para deformarlos gradualmente hasta obtener la forma de la superficie de moldeo.

Ref.:255702 Más recientemente, los compuestos poliméricos reforzados con fibra se fabrican utilizando procesos de moldeo líquido que implican teenologías de infusión de resina, que incluyen Moldeo por Transferencia de Resina (RTM) , Infusión de Resina Líquida (LRI), Moldeo por Transferencia de Resina Asistida por Vacío (VARTM) , Infusión de Resina con Mecanizado Flexible (RIFT) , Infusión de Resina Asistida por Vacío (VARI), Infusión de Película de Resina (RFI), Infusión Controlada de Resina a Presión Atmosférica (CAPRI), VAP (Proceso Asistido por Vacío), Inyección Lineal Simple (SLI) e Infusión A Presión Constante (CPI) entre otras. En un proceso de infusión de resina, las fibras aglutinadas en seco se disponen primero en un molde como preforma y luego se inyectan o se hace una infusión directamente en el lugar con resina de matriz líquida. El término "aglutinado" como se usa en la presente significa que se aplicó un aglutinante. La preforma consiste típicamente en una o más capas (es decir, pliegues) de material fibroso seco, que se montan en una disposición apilada donde se utiliza típicamente un aglutinante en polvo, velo o película para mantener la geometría deseada antes de la infusión de resina. Luego de la infusión de resina, la preforma con infusión de resina se cura de acuerdo con un ciclo de curado para proveer un artículo compuesto acabado. La infusión de resina se usa no solo para fabricar piezas pequeñas con formas complejas sino también para fabricar actualmente piezas grandes de aviones tales como el ala entera.

En una infusión de resina, la fabricación de la preforma a realizarle la infusión con resina es un elemento crítico -la preforma es en esencia la pieza estructural que aguarda resina. La laminación manual se ha usado típicamente en el pasado para crear preformas compuestas con geometrías detalladas. Sin embargo, se considera una operación que lleva tiempo y con alto riesgo de variación entre las piezas. Por ende, persiste la necesidad de mejoras en la fabricación de preformas fibrosas secas para la posterior infusión de resina.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente descripción se refiere al moldeo de material de preforma seca antes de la infusión de resina. El material de partida a moldear es un espacio en blanco de preforma (por ejemplo una lámina plana) de material fibroso, aglutinado y seco. El proceso de moldeo es un proceso de formación de vacío que depende del control de la presión de vacío y la velocidad de deformación para producir una preforma moldeada con configuración tridimensional. El propósito del proceso de moldeo descrito en la presente es permitir un proceso altamente controlado para remplazar la operación convencional de laminación manual.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS FIGURAS Las FIG.1A-1D ilustran un proceso de formación de vacío para moldear una preforma plana de acuerdo con una modalidad.

Las FIG. 2A-2C ilustran un método para fabricar una preforma moldeada con un paso de mecanizado intermedio.

La FIG. 3 muestra un alojamiento de herramienta que contiene un molde para moldear una preforma de acuerdo con un ejemplo.

La FIG. 4 ilustra una configuración para formar una preforma con una sección transversal en forma de L.

La FIG. 5 muestra una preforma moldeada que representa una sección de trancanil que se produjo al implementar la configuración ilustrada en la FIG.4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El espacio en blanco de preforma a moldear es una lámina plana compuesta por múltiples capas fibrosas (o pliegues) montadas en una disposición apilada. Las capas fibrosas de la preforma se mantienen en el lugar (es decir, se "estabilizan") por enlace usando un aglutinante para mantener la alineación y para estabilizar las capas fibrosas. Teniendo el aglutinante, el desgaste o separación del material de fibra seco puede evitarse durante el almacenamiento, transporte y manejo. Asimismo, la inyección o infusión de resina de matriz puede requerir inyección presurizada, que puede provocar el desplazamiento local de fibras o una preforma no estabilizada. Por ende, el aglutinante mantiene las fibras en su posición durante tal inyección presurizada.

El término "estabilización" o "estabilizado" se usa en la presente para significar la estabilización de múltiples láminas, caras o pliegues de capas o telas fibrosas de modo que puedan moldearse o deformarse sin desgastarse, desenredarse, separarse, torcerse, arrugarse o de otro modo reducir la integridad de las capas o telas fibrosas.

Proceso de formación de vacío El proceso de formación de vacío implica una configuración de diafragma doble, que incluye un diafragma superior y un diafragma inferior, que deben colocarse sobre un alojamiento de herramienta (véase la FIG.1A). La cámara de herramientas contiene un único molde (se muestra) o múltiples moldes con una superficie no plana tridimensional que representa la forma deseada de la estructura final. Asimismo, el alojamiento de herramienta se conecta a una fuente de vacío mediante un dispositivo de vacío (por ejemplo, bomba de vacío). Los diafragmas son flexibles y pueden ser láminas elásticas o deformables no elásticamente de material como caucho, silicona, nylon o de un material similar que tenga una elongación sin fallos superior a 100%. Como paso inicial, se coloca una preforma plana entre las láminas flexibles. Cada diafragma se une a un maco para mantener la forma de diafragma deseada a través de un perímetro soportado.

Los diafragmas con la preforma entre medio se colocan luego en el alojamiento de herramienta (FIG. IB). Los marcos de diafragma se sellan al alojamiento de herramienta a través de un mecanismo de bloqueo mecánico de modo de crear una cámara sellada hermética limitada por el diafragma inferior y el alojamiento de herramienta, y de definir una bolsa sellada entre los diafragmas. La bolsa sellada entre los diafragmas se conecta a un medio de vacío adecuado a través de una conexión de válvula. A continuación, la cavidad sellada entre los diafragmas se vacía parcialmente para retirar el aire. En esta etapa, la preforma es mantenida firmemente entre los diafragmas.

La presión de vacío entre los diafragmas se aplica para lograr estabilidad para los pliegues fibrosos en la preforma, para asegurar la consolidación entre los pliegues, y para evitar la deformación o arrugas adversas del material fibrosos durante el moldeo. Asimismo, el nivel de vacío entre los diafragmas se aplica selectivamente para lograr un cizallamiento controlado entre pliegues del material fibroso mientras se mantiene la estabilidad de preforma adecuada. La estabilización de la preforma es importante para mantener una buena alineación de las fibras y un espesor de pliegue uniforme a temperaturas elevadas. La presión de vacío adecuada equilibra la estabilidad de la preforma y la capacidad de deformar la preforma hasta obtener una forma deseada. En una modalidad, la presión de vacío entre los diafragmas se establece en menos de 1 atmósfera, preferentemente menos de 800 mbar, por ejemplo, 500 mbar.

El término "presión de vacío" como se usa en la presente incluye presiones de vacío de menos de 1 atmósfera (o de menos de 1013 mbar).

Luego, se realiza un calentamiento para permitir el ablandamiento del aglutinante en la preforma. El calentamiento puede realizarse, por ejemplo, colocando el montaje de diafragmas y cubierta de herramientas en un horno, o usando un arreglo de lámparas de calefacción por infrarrojos o una estera calentada. El aglutinante de la preforma, que está en una fase sólida a temperatura ambiente (20°C-25°C), se ablanda con el calentamiento y permite que se formen pliegues fibrosos. La temperatura de formación la dicta la viscosidad del aglutinante entre los pliegues de material fibroso en la preforma. La viscosidad del aglutinante se optimiza para reducir el esfuerzo de cizalla en la preforma de modo de permitir el movimiento de los pliegues sin crear distorsión y/o arrugas en las fibras. El aglutinante que es adecuado a los efectos de la presente contiene una mezcla de resina termoestable y resina termoplástica, y puede representar menos del 20% de la masa de preforma, preferentemente menos del 10% de la masa de preforma, más preferentemente, en el intervalo de 2%-6% de la masa de preforma. En determinadas modalidades, la composición aglutinante contiene suficiente contenido termoplástico para permitir una deformación satisfactoria a temperaturas elevadas y puede administrarse en forma de polvo. La temperatura de deformación mínima es la temperatura a la que el aglutinante se ablanda hasta un estado derretido que permite que los pliegues de preforma fibrosa se deformen. La viscosidad del aglutinante preferida en esta etapa puede estar por debajo de 100.000.000 m-Pas, preferentemente por debajo de 10.000.000 m-Pa, más preferentemente por debajo de 3.000.000 m-Pa. Una vez que la preforma alcanzó una temperatura de deformación óptima, el alojamiento de herramienta se vacía a una velocidad predeterminada de 1 mbar/15 min o más rápido, hasta que el alojamiento alcanzó el nivel de vacío deseado de menos de 980 mbar de presión absoluta pero menos que la presión de vacío en el alojamiento de herramienta, más preferentemente, menos de 900 mbar de presión absoluta e idealmente menos de 850 mbar de presión absoluta, el calentamiento se mantiene durante todo el tiempo de deformación. A medida que se vacía el alojamiento de herramienta, los diafragmas con la preforma intercalada entre estos se empujan hacia el molde y se ajustan a la forma de la superficie del molde.

Tras alcanzar el nivel de vacío deseado del alojamiento de herramienta, la presión de vacío entre los diafragmas se reduce a un nivel de vacío inferior al nivel entre el alojamiento de herramienta para garantizar una compactación total de la preforma. Esto también permite al operador adaptar la compactación de la preforma, y en consecuencia, las características de permeabilidad y manejo de la preforma. En este punto, la preforma está fría.

La preforma moldeada se enfría luego hasta por debajo de la temperatura de ablandamiento del aglutinante. En este punto, el aglutinante en la preforma se vuelve a atiesar y la preforma retiene su geometría recién formada. Tras alcanzar la temperatura enfriada, el vacío entre los diafragmas se disipa dejando escapar a la atmósfera, el diafragma superior se separa del diafragma inferior, y la preforma moldeada se retira (FIG. ID). Luego se reintroduce aire en el alojamiento de herramienta, y el proceso de formación de vacío está listo para repetirse. La preforma retirada mantendría su forma deseada para una posterior infusión de resina.

La disposición de diafragma doble descrita anteriormente ayuda a la deformación de preformas fibrosas permitiendo establecer una presión de compactación más baja entre los diafragmas, aumentando así la movilidad de pliegues adyacentes entre sí debido a fuerzas de fricción más bajas. Una presión reducida entre los dos diafragmas también minimiza la fuerza de contacto de fricción de modo que los diafragmas pueden estirarse independientemente de la preforma. En el proceso de formación de vacío descrito en la presente, la compactación completa hasta una forma de radio deseada puede alcanzarse una vez aplicado todo el nivel de vacío en el alojamiento de herramienta luego de la deformación. La capacidad de controlar el nivel de compactación en la formación, la velocidad de formación y el comportamiento de cizalla del aglutinante produce una mejor geometría de radio.

El proceso de formación de vacío descrito anteriormente no requiere una herramienta compleja con piezas de moldeo superior e inferior coincidentes. En vez de eso, el proceso de formación de vacío depende del control de la presión de vacío, temperatura y velocidad de deformación. La velocidad de vacío entre los diafragmas y dentro del alojamiento de herramienta puede optimizarse para evitar la formación de exceso de arrugas, distorsión de la fibra y para controlar el espesor de radio.

Convencionalmente, se lleva a cabo el mecanizado post cura de las piezas estructurales para lograr la geometría final de las piezas. Para tales operaciones se usa generalmente una fresadora de 8 ejes. Esta fase del proceso de fabricación presenta un alto nivel de riesgo debido a que es uno de los pasos finales de procesamiento a llevar a cabo. El daño provocado durante esta etapa puede provocar el descarte de la pieza. Asimismo, en general la operación también lleva mucho tiempo.

Por lo tanto, la fabricación de la preforma moldeada puede optimizarse además incluyendo un paso de mecanizado luego de la fabricación del espacio en blanco de preforma, pero antes del moldeo mediante el proceso de formación de vacío descrito anteriormente. Esto asegura que puede realizarse un mecanizado fácil y eficaz de manera automatizada en vez de la avanzada programación y colocación de la preforma tridimensional en una máquina compleja si se realiza el mecanizado post-cura. Este paso de mecanizado puede lograrse mediante la preconsolidación del espacio en blanco de preforma plana hasta un nivel de compactación deseado para la estabilización y calidad de bordes.

Las FIG. 2A-2C ilustran un método para fabricar una preforma moldeada con un paso de mecanizado intermedio. Con referencia a la FIG.2A, se fabrica una lámina plana grande de material de preforma (es decir, espacio en blanco de preforma) laminando múltiples capas fibrosas que se consolidan en el punto de tendido o luego de la compactación o consolidación. La lámina de preforma se corta luego según un patrón deseado por mecanizado, véase la FIG. 2B. Con referencia a la FIG.2C, la lámina labrada se moldea luego por el proceso de formación de vacío descrito anteriormente para producir una configuración tridimensional no plana, por ejemplo, una estructura con sección transversal en forma de L. La geometría final de la preforma moldeada depende de la configuración del molde usado.

El proceso de formación de vacío descrito en la presente permite una producción eficiente y eficaz de preformas tridimensionales de manera automatizada, que a su vez permite una mayor reproducibilidad de piezas y fabricación a gran escala. Por ejemplo, este proceso es adecuado para la fabricación de estructuras de refuerzo de aeroespaciales tales como secciones en forma de L curvas de trancaniles para coberturas del ala, largueros de ala en forma de U o en forma de C. Asimismo, es posible una rápida deformación mediante este proceso de formación de vacío, por ejemplo, un ciclo de 5-15 minutos para deformar un espacio en blanco de preforma plana que consiste en 33 pliegues de telas de fibra de carbono que contienen 5% en peso de aglutinante en una estructura en forma de L o forma de U.

Material de preforma La preforma del presente contexto es un montaje de fibras secas o capas de fibras secas que constituyen el componente de refuerzo de un compuesto, y se encuentran en una forma adecuada para aplicación de infusión de resina como RTM.

El espacio en blanco de preforma plana a moldear consiste en múltiples capas o pliegues de material fibroso, que puede incluir esteras no entretejidas, telas entretejidas, telas tejidas y telas no rizadas. Una "estera" es una tela textil no entretejida de fibras dispuestas aleatoriamente, tal como filamentos de fibra cortada (para producir estera de hebras cortadas) o filamentos enrollados (para producir una estera de hebras continuas) con un aglutinante aplicado para mantener su forma. Las telas adecuadas incluyen las que tienen fibras alineadas con o sin dirección en forma de malla, estopa, cintas, tamiz de bucarán, trenzas y similares. Las fibras en las telas o capas fibrosas pueden ser fibras orgánicas o inorgánicas, o mezclas de estas. Las fibras orgánicas se seleccionan de polímeros duros o rígidos tales como arámidas (que incluyen Kevlar), polietileno de alto módulo (PE), poliéster, poli-p-fenileno-benzobisoxazol (PBO), y combinaciones híbridas de estos. Las fibras inorgánicas incluyen fibras de carbono (que incluyen grafito), vidrio (que incluye fibras de vidrio E o vidrio S), cuarzo, alúmina, circonia, carburo de silicio, y otras cerámicas. Para realizar estructuras compuestas de alta resistencia, como piezas primarias de un avión, las fibras de preforma tienen preferentemente una resistencia a la tensión de > 3500 MPa (o > 500 ksi).

Para formar el espacio en blanco de preforma de acuerdo con una modalidad, se aplica composición aglutinante a cada capa fibrosa (por ejemplo pliegues de tela), y múltiples capas fibrosas recubiertas se montan juego apilándolas hasta un espesor deseado. Puede aplicarse aglutinante a las capas fibrosas antes o durante la laminación de las capas fibrosas. El montaje de las capas fibrosas puede realizarse por un proceso de laminación manual o un proceso de laminación automatizada tal como encintado automatizado (ATL) y colocación de fibras automatizada (AFP) u otros métodos automatizados de colocación de fibras o pliegues de manera amplia, correcta o pre-preparada. La pila de capas fibrosas se consolida o compacta luego aplicando calor y presión. Cuando se utiliza laminación automatizada, la compactación se lleva a cabo durante la laminación. Durante la compactación, el aglutinante que es sólido a temperatura ambiente se ablanda tras el calentamiento y permite que la tela se pliegue para unirse entre sí a medida que se aplica presión de consolidación. Algunos aglutinantes requieren el mantenimiento de la presión de consolidación mientras el aglutinante se enfría.

Sistema de aglutinante El aglutinante para unir las capas fibrosas en el espacio en blanco de preforma puede estar en varias formas, que incluyen polvo, rociado, líquido, pasta, película, fibras y velos no entretejidos. El material aglutinante puede seleccionarse de polímeros termoplásticos, resinas termoestables y combinaciones de estos. En determinadas modalidades, el aglutinante puede tomar la forma de fibras poliméricas formadas a partir de material termoplástico o material termoestable , o una mezcla de los materiales termoplástico y termoestable. En otras modalidades, el aglutinante es una mezcla de fibras termoplásticas (es decir, fibras formadas a partir de material termoplástico) y fibras termoestables (es decir fibras formadas a partir de un material termoestable) . Tales fibras poliméricas pueden incorporarse al espacio en blanco de preforma como un velo no entretejido compuesto por fibras poliméricas dispuestas aleatoriamente para insertar entre capas fibrosas de la preforma.

Como ejemplo, el material aglutinante puede ser una resina epoxi en forma de polvo. Como otro ejemplo, el material aglutinante puede ser una mezcla de uno o más polímeros termoplásticos y una o más resinas termoestables en forma de polvo. Como otro ejemplo, el material aglutinante es un velo no entretejido compuesto por fibras termoplásticas.

Si se aplica en forma rociada, el material aglutinante puede disolverse de manera adecuada en un solvente tal como diclorometano. Cuando se usa solvente, es necesaria la posterior remoción del solvente. En forma de película, una composición de resina aglutinante puede colocarse (por ejemplo, fundirse) en un papel de liberación para formar una película, que se transfiere luego a la capa fibrosa de la preforma. En forma de polvo, el aglutinante puede dispersarse en la capa fibrosa. Cuando el velo no entretejido de fibras poliméricas se usa como material aglutinante, cada velo se inserta entre capas fibrosas adyacentes durante la colocación de la preforma.

Preferentemente, la cantidad de aglutinante en la preforma fibrosa es igual o menor que alrededor de 20% en peso en función del peso total de la preforma, preferentemente, 0,5% -10% en peso, más preferentemente, 0,5% - 6% en peso.

En una modalidad preferida, el aglutinante es una composición de resina que está desprovista de cualquier catalizador, agente de curado o de reticulación que puede activarse a la temperatura de fabricación de la preforma (por ejemplo temperaturas durante la laminación y moldeo), y aun es térmicamente estable de forma inherente a la temperatura de fabricación de la preforma.

El material termoplástico adecuado como material aglutinante incluye uno o más polímeros termoplásticos que se seleccionan de poliéster, poliamida, poliimida, policarbonato, poliuretano, poli (metil metacrilato) , poliestireno, poliaromáticos, poliesteramida, poliamidaimida, polieterimida, poliaramida, poliarilato, poliacrilato, poli (éster) carbonato, poli(metil metacrilato/butil acrilato), polisulfona, copolímeros y combinaciones de estos.

En una modalidad, el material termoplástico es un polímero de poliarilsulfona que tiene unidades de arilsulfona representadas por: Preferentemente, el polímero de poliarilsulfona tiene un peso molecular promedio (Mn) en el intervalo de 2.000-20.000. El polímero de poliarilsulfona puede también tener grupos terminales reactivos tales como amina o hidroxilo que son reactivos a grupos epóxido o un agente de curado. Las poliarilsulfonas adecuadas incluyen polietersulfona (PES), polieteretersulfona (PEES), y un copolímero de estos (PES-PEES). Un polímero de poliarilsulfona particularmente adecuado es un copolímero PES-PEES con grupos amina terminales.

El material termoestable adecuado como material aglutinante puede seleccionarse del grupo que consiste en resina epoxi, resina de bismaleimida, resinas condensadas con formaldehído (que incluyen resina de formaldehído-fenol), resina de cianato, resina de isocianato, resina fenólica y mezclas de estas. La resina epoxi puede ser derivado mono o poli-glicidilo de uno o más compuestos que se seleccionan del grupo que consiste en diaminas aromáticas , am nas monoprimarias aromáticas, aminofenoles, fenoles polihídricos, alcoholes polihídricos, y ácidos policarboxílíeos .

Particularmente adecuadas son las resinas epoxi ultifuncionales, que incluyen epoxis difuncionales, trifuncionales y tetrafuncionales.

De acuerdo con una modalidad, el aglutinante es una composición de resina que contiene una o más resinas epoxi multifucionales y un polímero de poliarilsulfona con grupo(s) terminales reactivos, y tiene un punto de ablandamiento de aproximadamente 80eC-90°C.

Se descubrió que determinadas combinaciones de polímero termoplástico y resina(s) termoestable(s) operan con efecto sinérgico respecto del control de flujo y flexibilidad de la mezcla. El componente termoplástico sirve para proveer control de flujo a la mezcla, dominando las resinas termoestables típicamente de baja viscosidad, y asegurando que el aglutinante humedezca preferentemente la superficie de las fibras en la preforma. El componente termoplástico también provee flexibilidad a la mezcla, dominando las resinas termoestables típicamente quebradizas.

El aglutinante en la preforma es adecuado para usar con una amplia variedad de resinas de matriz a inyectar en la preforma por téenicas de infusión de resina líquida, como RTM. Asimismo, el aglutinante se selecciona para que sea química y físicamente compatible con la resina de matriz a inyectar en la preforma.

Cuando la preforma seca se usa en un proceso de inyección de resina como RTM, se desea que el aglutinante no forme una película impermeable en la superficie de las capas fibrosas, que puede evitar que la resina de matriz penetre de manera satisfactoria a través del espesor del material de preforma durante el ciclo de inyección de resina.

El siguiente ejemplo se provee para ilustrar un método para moldear una preforma de acuerdo con una modalidad del proceso de formación de vacío descrita en la presente. Este ejemplo tiene el único propósito de ilustrar y no se debe considerar limitante del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

EJEMPLO Se formó un espacio en blanco de preforma plana (600 x 200mm) colocando 33 pliegues de telas de fibra de carbono. Antes de la colocación, se usó un método de dispersión de polvo para depositar 5 gsm de un aglutinante de resina en polvo sobre cada lado del pliegue de tela. Los pliegues de tela con el polvo dispersado sobre estos se colocaron y presionaron juntos usando calor y presión donde la pila seca de pliegues se compactó a presión atmosférica mediante la aplicación de vacío, y luego se calentaron hasta 130°C durante 15 mins antes de enfriarse hasta temperatura ambiente y la consolidación de vacío se retiró. Esto se denomina paso de preforma.

Este aglutinante contiene una mezcla de resinas epoxi multifuncionales y un copolímero PES-PEES, y tiene un punto de ablandamiento a alrededor de 90”C.

El espacio en blanco de preforma plana se consolidó de acuerdo con el proceso de preforma descrito anteriormente. Esta configuración incluye un alojamiento de herramienta que contiene un bloque de moldeo, véase la FIG.3, y dos láminas flexibles (diafragmas superior e inferior) de caucho silicónico. Esta configuración se usó para formar una preforma moldeada con una sección transversal en forma de L, como se ilustra en la FIG.4. Tal configuración de preforma es adecuada para realizar una sección de trancanil en el ala de un avión.

Inicialmente, los diafragmas con la preforma plana intercalada entre estos se colocaron en el alojamiento de herramienta. El marco de diafragma se sujetó al perímetro del alojamiento de herramienta, creando así un vacío hermético limitado por el diafragma inferior y el alojamiento de herramienta y la bolsa sellada entre los diafragmas superior e inferior.

Luego, se retiró el aire entre los diafragmas superior e inferior aplicando una fuente de vacío hasta que la presión de vacío alcanzó 500 mbar. En ese punto, el espacio en blanco de preforma se mantuvo firmemente por ambos diafragmas.

La configuración de herramientas se colocó luego en un horno y se calentó hasta 140 ’C a una velocidad de 5°C/min. Durante el calentamiento, el alojamiento de herramienta se abrió a presión atmosférica para asegurar que no se expanda aire dentro de la cámara.

Una vez que la temperatura de preforma alcanzó 140 ’C, el alojamiento de herramienta se vació. El aire se retiró a una velocidad de 100 mbar/min hasta que la presión de vacío en el alojamiento de herramienta fue menor que 10 mbar. En ese momento, los diafragmas junto con la preforma se empujaron hacia la superficie del molde y finalmente se ajustaron a esta. El calentamiento se mantuvo durante todo este tiempo.

Tras total vacío en el alojamiento de herramienta (menor que 10 mbar), la presión entre los diafragmas se redujo hasta quedar estable, a presión de vacío por debajo de 10 mbar. En ese punto, el calentamiento se apagó y la preforma se dejó enfriar. El vacío en el alojamiento de herramienta se mantuvo por debajo de 10 mbar durante el enfriamiento.

Cuando la preforma se enfrió hasta 40’C, el vacío entre los diafragmas se disipó dejando escapar a la atmósfera, y la membrana superior se levantó. La preforma moldeada se retiró posteriormente de la configuración de herramienta. Luego de retirar la preforma moldeada, el aire se reintrodujo en el alojamiento de herramienta.

La preforma resultante se muestra en la FIG.5. Tiene una sección en forma de L curva con un radio de curvatura de 8,5 m sobre su longitud.

El tiempo del ciclo del proceso de moldeo de la preforma plana preconsolidada fue 15 minutos - se estableció desde el inicio del calentamiento del espacio en blanco de preforma plana hasta la forma final.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para moldear una preforma fibrosa caracterizado porque comprende: (a) proveer una preforma fibrosa sustancialmente plana, tal preforma fibrosa comprende un montaje de materiales fibrosos unidos entre sí por un aglutinante de resina; (b) proveer un diafragma flexible superior y un diafragma flexible inferior, tales diafragmas están formados por un material elastomérico y son impermeables al gas; (c) proveer un alojamiento con un molde ubicado en este, tal molde tiene una superficie de moldeo no plana; (d) mantener la preforma fibrosa entre los diafragmas superior e inferior de manera hermética creando una bolsa sellada entre los diafragmas; (e) colocar los diafragmas con la preforma entre estos sobre el alojamiento de modo de definir una cámara sellada limitada por el diafragma inferior y el alojamiento, y de modo que el diafragma inferior se coloque sobre la superficie de moldeo (f) retirar aire entre los diafragmas para establecer una presión de vacío de menos de 950 mbar y menos que la presión en el alojamiento; (g) calentar la preforma fibrosa hasta una temperatura superior al punto de ablandamiento del aglutinante de resina; (h) crear un vacío dentro de la cámara sellada entre el diafragma inferior y el alojamiento retirando aire a una velocidad de 1 mbar/15 mins o más rápido hasta alcanzar una presión de vacío de 950 mbar o menor, mientras se mantiene el calentamiento, por lo cual los diafragmas con la preforma entre medio se empujan hacia la superficie de moldeo y finalmente se ajustan a esta, formando así una preforma moldeada; (i) reducir la presión de vacío entre los diafragmas hasta 10 mbar o menos; (j) enfriar la preforma moldeada hasta una temperatura inferior a la temperatura de ablandamiento del aglutinante de resina; (k) disipar el vacío entre los diafragmas; (l) retirar el diafragma superior de la preforma enfriada mientras se mantiene el vacío dentro de la cámara sellada entre el diafragma inferior y el alojamiento; y (m) retirar la preforma moldeada y enfriada del diafragma inferior.

2. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de calentamiento (g) se lleva a cabo hasta que la viscosidad del aglutinante de resina se encuentra en el intervalo de menos de 1,0 x 108 m-Pa.

3. El método de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la cantidad total de aglutinante de resina en la preforma fibrosa es de 0,5% a 10% en peso en función del peso total de la preforma fibrosa.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el mecanizado de la preforma fibrosa sustancialmente plana de acuerdo con un patrón antes del paso (d).

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tal preforma fibrosa comprende múltiples capas fibrosas laminadas en una disposición apilada, y el aglutinante de resina se aplica al menos a una superficie de cada capa fibrosa.

6. El método de la reivindicación 5, caracterizado porque tales capas fibrosas son capas de tela, cintas o estopa.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante de resina comprende un componente termoplástico o un componente termoestable, o ambos.

8. El método de la reivindicación 7, caracterizado porque el aglutinante de resina comprende un componente termoplástico y un componente termoestable, y el componente termoplástico comprende un polímero de poliarilsulfona y el componente termoestable comprende una o más resinas epoxi.

9. El método de la reivindicación 8, caracterizado porque el polímero de poliarilsulfona es un copolímero de polietersulfona (PES) y polieteretersulfona (PEES) con grupos amina terminales.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante de resina comprende un polímero termoplástico que se selecciona de: poliéster, poliamida, poliimida, policarbonato, poliuretano, poli(metil metacrilato), poliestireno, poliaromáticos, poliesteramida, poliamidaimida, polieterimida, poliaramida, poliarilato, poliacrilato, poli(éster) carbonato, poli (metil metacrilato/butil acrilato), polisulfona, copolímeros y combinaciones de estos.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante de resina está en forma de polvo, líquido, pasta o película.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante de resina está en forma de fibras poliméricas, que son una mezcla de fibras termoplásticas y fibras termoestables, o son fibras formadas a partir de una mezcla de polímeros termoplásticos y termoestables .

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante de resina está en forma de fibras poliméricas, que están formadas a partir de una mezcla de polímeros termoplásticos y termoestables.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante de resina está en forma de velo no entretejido conformado por fibras poliméricas dispuestas aleatoriamente, que están formadas por uno o más polímeros que se seleccionan de polímeros termoplásticos, polímeros termoestables y combinaciones de estos.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales fibrosos comprenden fibras de un material que se selecciona de: arámida, polietileno de alto módulo (PE), poliéster, poli-p-fenileno-benzobisoxazol (PBO), carbono, vidrio, cuarzo, alúmina, circonia, carburo de silicio, y combinaciones de estos.