MXPA02002506A

MXPA02002506A - Compuesto para moldear hojas, reforzado con fibras de vidrio, para componentes reforzados multi-axialmente.

Info

Publication number: MXPA02002506A
Application number: MXPA02002506A
Authority: MX
Inventors: Ehnert Gerd
Original assignee: Menzolit Fibron Gmbh
Priority date: 1999-09-11
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2002-07-30
Also published as: EP1242231A1; CA2383550A1; US6838148B1; EP1242231B1; NO323131B1; DE50014392D1; BR0013861A; AU6703900A; ATE363982T1; NO20021068L; NO20021068D0; ES2288865T3; WO2001019599A1

Abstract

La invencion da a conocer un compuesto para modular hojas ("SMC"), con el fin de producir componentes de duro-plastico reforzados con vidrio. Dicho SMC consiste de una matriz (2) de resina, la cual esta reforzada con fibras, las cuales son unidireccionales (fibras UD) (7), que se disponen en alineamiento axial y preferiblemente con fibras cortadas adicionales (fibras aleatorias) (4), que se disponen en una manera no alineada en la matriz de resina. De acuerdo con la invencion, con el f in de lograr una rigidez extremadamente alta en una direccion multi-axial con un peso bajo de superficie, varias capas de SMC se disponen en el componente, cada capa contiene fibras UD (7) con un alineamiento axial diferente entre si.

Description

COMPUESTO PARA MOLDEAR HOJAS, REFORZADO CON FIBRAS DE VIDRIO. PARA COMPONENTES REFORZADOS MULTI-AXIALMENTE La invención se refiere a un compuesto par moldear hoj as ( " SMC" ) , para producir componente termoestables, reforzados con fibras , un proceso d producción correspondiente y un componente producido de est SMC . El SMC designa un "Compuesto para Moldear hojas" es una estera de resina, de acuerdo con la norma alemana DI 16913. En general, el SMC se refiere a una estera de resin que puede fluir, basada en una resina de poliéste insaturado o una resina de éster de vinilo y con un distribución de fibras aleatoria en el plano de la estera Las fibras de refuerzo usadas generalmente son fibras d vidrio. Una formulación típica del SMC consiste de alrededo del 30% de polímero, alrededor del 30% de relleno alrededor del 30% de fibras de vidrio, el resto se compon de aditivos, tal como, por ejemplo, pigmentos de color, endurecedores, auxiliares de dispersión, rellenos materiales similares. El SMC se produce generalmente com sigue: la matriz de resina se aplica a dos películas d portadoras. Estas películas portadoras se disponen a travé de la máquina SMC y en el proceso transportan la matriz d resina, sobre la cual las fibras de refuerzo son esparcida o colocadas . Una vez que las fibras de refuerzo se ha depositado, las dos películas se prensan juntas par producir una clase de emparedado. Este emparedado s transporta a través de una sección de impregnación, la cua usa los movimientos de empuje y oscilación para asegurar qu las fibras sean humedecidas uniformemente con la matriz d resina. En el final de la máquina, se enrollará sobr carretes. De crucial importancia es un proceso de madurado el cual puede ser iniciado por recursos químicos y/ físicos. Después de este proceso de madurado, el SMC pued ser además procesado. Después de la separación de las hoja del portador, el SMC se procesa o prensa de maner acostumbrada en moldes de acero calentados para forma partes configuradas . La ventaja del SMC es la alta capacidad de fluir que tiene el efecto que sólo el 30 al 50% del molde d prensado tiene que estar cubierto. La resistencia y rigide pueden variar en un amplio int rvalo, dependiendo de contenido de fibras de refuerzo . Como una alternativa, se conoce colocar una tel tejida en la matriz de resina para el refuerzo. L desventaja de esto es que, aunque la resistencia e aumentada substancialmente, es difícil cualquier capacida de fluir. El molde de prensa debe estar cubiert completamente, lo cual requiere cortar exactamente a tamaño, lo que resulta una porción de desperdicio. Asimismo, el SMC con refuerzo de fibras de vidri comprende tanto fibras cortadas (fibras aleatorias) com fibras unidireccionales (fibras UD) , según se sabe. La fibras UD producen propiedades aumentadas de resistencia rigidez, en una dirección axial, y las fibras aleatoria determinan la resistencia transversal . Este SMC se emple preferiblemente sólo para componentes de tipo soporte, ta como, por ejemplo, soportes de choques. No es posibl producir componentes de tipo hoja, debido a la alt tendencia de los componentes a llegar a distorsionarse. El objeto en el cual la invención se basa e desarrollar un SMC para producir componentes termoestable de fibras reforzadas, de acuerdo con el preámbulo, de mod que una elevada resistencia y rigidez, en una direcció multi-axial, se logre en los componentes de paredes delgada de tipo hoja. La base para esto es un SMC con una estructur de fibras asimétrica, que comprende fibras laterale aleatorias y fibras laterales UD. De acuerdo con la invención, este objeto se logr en que varias capas del SMC, que contienen fibras UD con u alineamiento axial diferente entre sí, se disponen en e componente. Puesto que las fibras UD gobiernan la propiedades de resistencia y rigidez, estas propiedades so sólo provistas en una dirección axial, pero en diferente direcciones. Debido a la alta resistencia y rigidez, e posible producir componentes de peso ligero u otros con un estructura de pared delgada. Con el fin de poder producir una estructura de SM de múltiples capas con el espesor de pared deseado de componente de alrededor de 1.2 mm y el SMC grande como la dimensiones de corte, el peso del SMC por área unitaria deb ser menor de 1000 g/m2. Hasta ahora, no ha sido posible producir SMC d pesos bajos por área unitaria industrialmente, o forma efectivamente desde el punto de vista de resistencia rigidez. El desarrollo de tal SMC ha llegado a se interesante sólo con refuerzo de fibras de carbón UD propiedades de resistencia y rigidez resultantes para e refuerzo multi-axial en el componente. En comparación con las técnicas de proces acostumbradas para la producción de componentes d compuestos de fibras con fibras de carbón (proceso d impregnación previa del moldeo de transferencia de resina, por prensado o proceso de autoclave) , el SMC en el cual s basa la invención tiene las siguientes ventajas: Sencillo como las geometrías de corte, puesto que a pesa del refuerzo de fibras UD, el SMC puede fluir, Ningún recorte del SMC, que tenga que desecharse reciclarse, Ningún recorte de las partes configuradas, por lo tanto ningún desperdicio, Tiempos de ciclo cortos de la producción de componentes, po lo tanto, adecuado para la producción en masa. Una combinación de las fibras aleatorias formas d vidrio o las fibras de carbono con las fibras de carbón U es preferida para el SMC reforzado asimétricamente, que s ha desarrollado. El MC en el cual se basa la invención cubre del 6 al 95% del molde de prensa. Con el fin de producir l capacidad de fluir de las fibras de carbón UD en l dirección UD, las fibras UD continuas se cortan a un longitud finita. Las longitudes de fibras UD finitas puede estar entre 25 mm y 650 mm. Los extremos de las fibras U finitas son desplazados mutuamente con el fin de evita puntos de debilidad en el SMC. En una modalidad preferida, las longitudes de la fibras UD son estopas de fibras de carbono, por ejempl producidas por el proceso de "estopa densa" . Es ventajos usar fibras de carbono mayores de 49K para este propósito Alternativamente, las estopas de fibras de carbono de tir ancha, producidas por el proceso de "estopa densa", e anchos de 10 a 500 mm, se pueden usar.

Para comprobar las direcciones de fibras UD en l parte configurada acabada por la inspección de rayos X, s introducen los hilos de fibras de vidrio individuales dentr de la matriz, en la dirección de las fibras UD, como fibra de contraste. Para mejorar el humedecimiento de las fibras, l capacidad de fluir y para compensar el encogimiento, un diferente matriz de resina se usa ventajosamente para la fibras aleatorias y las fibras UD. Es ventajoso introducir aditivos conductivos en l matriz de resina, con el fin de mejorar la conductivida eléctrica a tal grao que un revestimiento electrostátic (ESTA) es posible sin un apresto conductivo adicional en e componente . La resistencia superficial debe estar entre 10 106 O a 5 V y la resistencia de volumen será menor d 105O/cm. Un proceso, de acuerdo con la invención, par producir un SMC reforzado con fibras, que tiene la propiedades, antes mencionadas, se distingue en que la esteras de SMC con fibras aleatorias y una capa sencilla d fibras UD, se produce y en que una pluralidad de dicha esteras de SMC se disponen, entes del proceso ulterior, par formar la parte configurada, con alineamiento multi-axial d las fibras UD por la acumulación en una pila. Esto tiene l gran ventaja que una instalación existente para producir u SMC que comprenda fibras aleatorias y fibras UD no tenga qu ser alterada. El alineamiento multi-axial se lleva alrededo por la acumulación de las esteras de SMC individuales en un pila, las esteras de SMC siendo apiladas para así girar e relación mutua. En una modalidad preferida, todas las capas d fibras UD usadas están alineadas en la dirección de 0o cualquier número de capas de fibras es usado. En una modalidad preferida alternativa, al meno cuatro capas de fibras UD se disponen en el siguient alineamiento : 0, 90, 90, 0 ó 0, 90, 0, 90. Los ángulos indican que la siguiente capa d fibras debajo se dispone de modo que sea girara por est ángulo con relación a la primera capa. Esto significa que la primera capa está alineada 0o y la segunda capa a 90°, con relación de la primera capa. En una modalidad preferida alternativa, al meno seis capas de fibras UD se disponen. En este caso, las capa de fibras UD tienen convenientemente el siguient alineamiento : 0o, 90°; +45°, -45°, 90°, 0o . en una modalidad alternativa ocho capas de fibra UD se disponen con el siguiente alineamiento: 0o, 90°; +45°, -45°, +45°, -45°, 90°, 0o. Para espesores de pared mayores, la estructura de material puede ser colocada de múltiplos de 4 ó 6 u 8 capa en el orden especificado, una arriba de la otra. Una modalidad preferida del proceso suministra qu las esteras SMC (con una capa de fibras UD) se corten e fajas y se enrollen en carretes, que las fajas para l producción del componente se corte a la longitud y s disponga en cualquier posición deseada y las capa individuales de preforma se acumulen en una pila e cualquier posición angular deseada con relación mutua en un mes rotatoria. Esto tiene la ventaja que configuraciones d preforma aún difíciles geométricamente no produzcan algú desperdicio. Como la operación final, la pila es colchada en l herramienta (prensa) para producir el componente y e componente es prensado o también, como una etapa intermedia se configrra previamente por el prensado previo para el fi de asegurar la prensa para la configuración previa que tien una forma inversa del molde para producir el componente. Preferiblemente, las fajas se enrollan sobr carretes con un diámetro del núcleo mayor o igual a 200 mm un diámetro externo mayor o igual a 500 mm. El SMC y la tecnología de proceso, de acuerdo co la invención, es versátil, Es usada preferiblemente par producir componentes reforzados con fibras, en particula para la industria de automóviles . Los componentes se pueden producir para una gra variedad de aplicaciones, dependiendo de la matriz d resina. Las partes interiores y exteriores se unen juntas resultan en altas resistencias y rigideces en los elemento del cuerpo, por ejemplo. Cuando se usa una matriz de resina que no encoge es posible producir partes exteriores de vehículos de moto con una superficie "clase A", que, debido a su conductivida eléctrica, puede ser revestida electroestáticamente com partes de lámina de metal . Características ulteriores de la invenció llegarán a ser evidentes de las figuras, que se describe abajo y en las cuales: la Figura 1 muestra, esquemáticamente, un instalación para producir el SMC con una capa de fibras UD; ~* Figura 2 muestra, esquemáticamente, un aparat para producir las capas de preforma y el SMC multi-axial; la Figura 3 muestra, esquemáticamente, l producción de las capas de preforma y la acumulación en un pila sobre una mesa rotatoria; la Figura 4 muestra la prensa para formar un parte configurada; la Figura 5 muestra, en forma de ejemplo, una pil de acumulación de las capas de fibras UD individuales; la Figura 6 muestra una parte configurada acabad con un arreglo esquemático de las capas de fibras U originales; y la Figura 7 muestra el alineamiento multi-axial d las capas de fibras UD.

La Figura 1 muestra una máquina o instalación par producir el SMC con una capa de fibras UD sencilla. Un pasta de resina o matriz 2 de resina se aplica a un película 1 que usa una espátula 3. Las fibras 4 aleatoria son luego rociadas sobre la película. Estas fibra aleatorias 4 son fibras de vidrio o fibras de carbón, que s suministran como fibras continuas 5 a un dispositivo 6 d corte y se cortan por el último en piezas pequeñas d alrededor de 6 - 50 mm de longitud. Fibras U unidireccionales 7 son luego colocadas sobre en la direcció de viaje de la banda. Estas fibras 7 UD son preferiblement fibras de carbón. Finalmente, una segunda película 1 es d nuevo revestida con una matriz de resina usando una espátul 3 y se coloca sobre la primera película, resultando en un clase de emparedado. La impregnación subsiguiente en un cámara entre panales o panales y aglutinantes, que puede ser dispuestos en una cámara de calentamiento, no mostrados Este SMC, así producido, de acuerdo con la invención, s corta en línea o fuera de línea en fajas de alrededor de 4 20 cm de ancho y se enrollan en carretes. La Figura 2 muestra, esquemáticamente, e procedimiento subsiguiente. Los carretes 8, justament mencionados, se disponen desplazados en sucesión. Sólo do carretes 8 se ilustran aquí, en forma de ejemplo. U separador 9 de película se dispone además en cada uno de lo carretes 8. Para producir el SMC multi-axial, el SMC e cortado a la longitud por una herramienta cortadora 10 desplazados, lo que resulta en una capa 11 de preforma d virtualmente cualquier configuración, sin recortes. E número de referencia 12 denota las fajas individuale después del corte y antes del desplazamiento. Est desplazamiento toma lugar en un dispositivo 13 d transporte. Las capas individuales 11 cortadas al tamaño so luego acumuladas en una pila con diferente alineamient axial de las floras UD sobre una mesa rotatoria 14 o tambié fijadas directamente por el prensado previo. La prensa 1 para la configuración previa está ventajosamente en la form inversa del molde para producir la parte configurada. La Figura 3 muestra, esquemáticamente, l producción de las capas 11 de preforma y la acumulación e una pila en una mesa rotatoria 14. Los carretes individuale 8 son cortados, de acuerdo con los requisitos, y desplazado para formar una capa 11 de preforma y luego apilados en un mesa rotatoria 14. Este procedimiento no produce algú desperdicio o recortes. La Figura 4 muestra el prensado para formar un parte configurada 16. Una pila de capas de preform acumuladas, se ha configurado previamente en una prensa 1 de configuración previa. Esta prensa 17 es luego colchad junta con la parte configurada previamente dentro de l prensa 18, la prensa de configuración previa es lueg retirada y se prensa la parte configurada 16. La Figura 5 muestra, en forma de ejemplo, una pil 19 de acumulación de las capas 11 de preforma individuales. En este ejemplo, la pila 19 consiste de seis capas con un orientación de las capas de fibras UD de 0o, 90°, +45°, 45°, 90°, 0o. La Figura 6 muestra un componente acabado (part configurada) 16 con un arreglo esquemático de las capas d fibras UD individuales. La acumulación de los corte individuales al tamaño de las capas 11 puede ser vist claramente. La Figura 7 muestra el alineamiento multi-axial d las capas de fibras UD a 0o, 90°, +45°, -45°, 90°, 0o.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un .compuesto para moldear hojas ("SMC"), par producir componentes termoestables, reforzados con fibras que constan de una matriz de resina, la cual está reforzad con fibras unidireccionales (fibras UD) , dispuestas e alineamiento axial y ventajosamente, con fibras cortada adicionales (fibras aleatorias) , dispuestas en una manera n alineada en la matriz de resina, caracterizado porque varia capas de SMC, que contienen fibras UD, con un alineamient axial diferente entre sí, se disponen en dicho componente. 2. SMC, de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque las fibras aleatorias son fibras d vidrio y las fibras UD son fibras de carbono, o viceversa. 3. SMC, de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque las fibras UD y las fibras aleatoria son fibras de carbono. 4. SMC, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras UD son fibras de carbono no se usan fibras aleatorias . 5. SMC, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras UD son estopas de fibras d carbono de tipo "estopa densa" o estopas de fibras d carbono de faja ancha, de tipo "estopa densa". 6. SMC, de acuerdo con la reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque las fibras UD son acortadas po incisiones en el SMC acabado, para producir la capacidad d flujo en la dirección de las fibras. 7. SMC, de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizado porque el ancho de corte de la herramienta para cortar las capas de fibras UD está entre 2 mm y 15 mm. 8. SMC, de acuerdo con una de las reivindicacione precedentes, caracterizado porque una diferente matriz d resina se usa para las fibras aleatorias y las fibras UD. 9. SMC, de acuerdo con una de las reivindicacione precedentes, caracterizado porque, para comprobar la direcciones de las fibras UD, fibras de vidrio U individuales se introducen en la matriz, en la dirección d las fibras de carbono UD, como fibras de contraste. 10. SMC, de acuerdo con una de la reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la matri de resina contiene aditivos conductivos eléctricamente. 12. Proceso para producir un SMC reforzado co fibras, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se producen las esteras de SMC con una sola capa d fibras UD y se dispone una pluralidad de esteras SMC antes del proces ulterior, para formar el componente, con e alineamiento multi-axial de las fibras UD por l acumulación en una pila. 13. Proceso, de acuerdo con la reivindicación 12 caracterizado porque todas las capas de fibras UD usadas están alineas en la dirección de 0o y se usa cualquie número deseado de capas de fibras . 14. Proceso, de acuerdo con las reivindicacione 12 o 13, caracterizado porque se disponen al menos cuatr capas de fibras UD. 15. Proceso, de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque las cuatro capas de fibras UD tienen e siguiente alineamiento: 90°, 90°, 0o 90' 90° 15. Proceso, de acuerdo con las reivindicacione 12 ó 13, caracterizado porque se disponen al menos sei capas de fibras UD. 17. Proceso, de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque las seis capas de fibras UD tienen e siguiente alineamiento: 0o, 90°; +45°, -45°, 90°, 0o. 18. Proceso, de acuerdo con las reivindicacione 12 ó 13, caracterizado porque se disponen ocho capas d fibras UD. 19. Proceso, de acuerdo con la reivindicación 18 caracterizado porque las ocho capas de fibras UD tienen e siguiente alineamiento: 0o 90°, +45°, + 45°, -45°, 90°, 0o. 20. Proceso de acuerdo con una de la reivindicaciones 12 a 19, caracterizado porque las esteras de SMC se cortan en fajas y se enrolla sobre carretes; porque las fajas se cortan a una longitud y se disponen e capas de preforma rectangulares y porque las capas de preforma individuales se acumulan en un pila, sobre una mesa rotatoria. 21. Proceso, de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la pila se coloca dentro del mold (prensa) , para producir el componente o también se configur previamente por prensar previamente para el fin d aseguramiento . 22. Proceso, de acuerdo con la reivindicación 21 caracterizado porque la prensa para la configuración previ está en forma inversa del molde para producir el componente. 23. Proceso, de acuerdo con una de la reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las faja se enrollan sobre carretes, con un diámetro del núcleo mayo de 200 mm y un diámetro externo mayor de 500 mm. 24. Proceso, de acuerdo con una de la reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el SM puede fluir y el tamaño de la preforma es siempre menor qu el componente dispuesto en la superficie. 25. Componente obtenido de material termoestable, reforzado con fibras, caracterizado porque este component se produce de un SMC, de acuerdo con una de la reivindicaciones 1 a 24. 26. Componente, de acuerdo con la reivindicació 25, para su uso como una parte exterior de un vehículo d motor.