MXPA04002525A - Compuesto de emparedado de tela espaciadora tejida en tres dimensiones. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere, de manera general, al uso de un material de componente de tela espaciadora tejida en tres dimensiones en la fabricacion de un compuesto de interfaz de alma de emparedado. De manera mas especifica, la invencion se refiere al uso de esta tela espaciadora como una interfaz de laminado de capa-con-alma para mejorar la union del laminado, y en particular, para mejorar la planaridad de interfaz de la rejilla de almas monoliticas cortadas en curvaturas aproximadas en una herramienta de molde y para evitar discontinuidades una estructura del compuesto.

Description

COMPUESTO DE EMPAREDADO DE TELA ESPACIADORA TEJIDA EN TRES DIMENSIONES Campo de la Invención De manera general, la presente invención se refiere al nuevo uso y a la aplicación de un material de alma que proporciona una infusión mejorada de una resina y que consigue aumentar la rigidez y otras propiedades de un compuesto de emparedado o de estructura laminar en capas . De manera más especifica, la presente invención se refiere al uso de una tela espaciadora tejida en tres dimensiones como una interconexión de laminado para mejorar la unión laminada y en particular, para corregir la planaridad interfacial de los elementos de alma de rejilla monolítica cortados y colocados en intentos para conformarse en la curvatura en la estructura deseada. Antecedentes de la Invención Las estructuras compuestas de plástico reforzado con fibra (FRP) son generalmente bien conocidas y toman muchas formas y configuraciones en las aplicaciones finales fluctuando desde embarcaciones marinas a bañeras hasta aeronaves, etc., y variando desde configuraciones simples a configuraciones complejas. Comúnmente, la construcción de estas formas incluye proporcionar una estructura fibrosa de refuerzo, tejida o no tejida, que es situada en un molde REF: 154905 abierto de la forma deseada, la cual es generalmente denominada como una preforma. Normalmente, también es interpuesta una estructura de alma entre las láminas interna y externa del compuesto. Entonces, este refuerzo de fibra seca debe ser humedecido por completo con una resina curable generalmente termoendurecible, y utilizando, de manera general, técnicas de aplicación manual. Después del proceso de humedecimiento de la preforma, se permite entonces que la resina cure para formar el compuesto de la forma deseada. Finalmente, la estructura compuesta que se origina es finalmente removida del molde y después de los tratamientos adecuados posteriores, entonces, puede ser utilizada. A pesar de las muchas ventajas que estos compuestos FRP presentan con respecto a materiales alternativos, la propiedad de rigidez de laminado (resistencia a la flexión) no ha sido uno de sus puntos fuertes. Aunque la siguiente es una generalización con excepciones, tal como el uso de fibras costosas de alto módulo, es decir, fibra de carbono, y/o fibras avanzadas, es decir, técnicas de autoclave de procesamiento de producción no económicas, los laminados FRP serían comúnmente inferiores a los materiales alternativos de baja densidad, tal como la madera cuando sea considerada la capacidad de un panel de un peso dado para resistir los momentos de flexión. La rigidez de un panel, sobre todo de un panel compuesto de FRP, está en función no solamente del módulo de flexión del material, de la medición de la rigidez del material, sino que también es generalmente una función del trozo de forma de cubo del espesor de panel . Por consiguiente, mientras que el espesor de este panel pudiera ser aumentado mediante alguna cantidad relativamente pequeña para realizar un aumento sustancial de la rigidez del compuesto, esto también tiene desventajas en peso y en costo. Es decir, un enfoque para la rigidez de un panel FRP obviamente, sería hacerlo más grueso, aunque esto puede originar la desventaja que un laminado innecesariamente grueso originaría quizás características no necesarias de resistencia y también que sería innecesariamente costoso y podría presentar problemas prácticos de construcción para la estructura final deseada. Principalmente, el problema de un módulo inadecuado de resistencia, también puede generar a menudo una uniformidad inadecuada en la fabricación del compuesto FRP. Por ejemplo, el componente de resina puede ser inadecuadamente distribuido a través de toda la matriz de fibra, puede tener vacíos en la misma que conducen a discontinuidades superficiales de deterioro de la resistencia o puede haber curado en forma irregular (por ejemplo, puede haber alcanzado un punto prematuro de solidificación) antes que hubiera sido alcanzada la distribución total de la resina dentro de la matriz de fibra. Una técnica preferida para aumentar la rigidez de un panel FRP es el uso de una construcción de emparedado. La construcción de emparedado en un laminado ofrece las ventajas comparables de una configuración de viga en forma de I, aunque en lugar de una tela y rebordes o salientes de una viga común en forma de I, una construcción de emparedado hace uso de un material de alma de peso ligero orientado en uno o ambos lados por las capas o películas de FRP. El papel de estas capas en la estructura compuesta es de soportar los momentos de flexión sobre el panel o viga resistiendo las cargas de compresión y de tensión producidas en las capas opuestas cuando el panel sea sometido a fuerzas de carga de flexión. Para que las capas o películas sean capaces de resistir los momentos de flexión, éstas deben ser rígidamente fijadas y separadas del eje neutral del emparedado (es decir, la línea central) y debe evitarse que se muevan entre sí. Esta es la tarea del material de alma seleccionada, y la resistencia de la línea de unión entre el alma y las capas proporciona y cumple con estos requerimientos. Para una aplicación industrial dada, sin considerar la capa y los materiales de alma seleccionados, la integridad de una construcción de emparedado está en función, sobre todo, de la resistencia de unión interfacial entre las capas y los elementos de alma. La utilización física o mecánica del alma en un laminado también está en función, en gran medida, de las técnicas de fabricación empleadas para una estructura dada. Aquellas personas expertas en la técnica habrán reconocido que debe conseguirse, en general, un contacto total e intimo entre los elementos de alma y la capa exterior (cuando se utiliza un molde hembra, o por el contrario, la capa interior cuando se utiliza una herramienta macho) , siendo empleada con utilidad una técnica de bolsa de vacío. En las técnicas de bolsa de vacío, la película o capa es situada y es humedecida, los elementos de alma son aplicados en la misma, con o sin un adhesivo de unión, y una bolsa de vacío es aplicada en el montaje. Conforme el aire es removido, la presión externa del aire ambiental tiende a presionar uniformemente los elementos de alma sobre la superficie de la capa, sin embargo, el contacto entre la lámina y el elemento de alma es limitado por la forma dimensional de los elementos de alma. La bolsa de vacío es comúnmente dejada en el lugar hasta que cura la capa exterior (por ejemplo, en un molde hembra) con el alma adherida a esta. La preparación de la lámina de fibra de vidrio interior (finalmente) presenta a menudo poco problema para conseguir resultados adecuados de laminación uniforme debido a que el laminador puede observar visualmente la superficie de alma conforme es preparado el laminado de fibra de vidrio humedecido ahora ya relativamente transparente. Sin embargo, serios problemas son presentados por la capa FRP adyacente a la herramienta de molde, en donde los elementos de alma se oscurecen o evitan la observación visual . Las técnicas de infusión de vacio pueden ser empleadas para la fabricación, de manera simultánea, de las capas o películas mientras que la presión ambiental es aplicada en los elementos de alma. En donde el material para los elementos de alma sea relativamente rígido y la parte moldeada sea diseñada para proporcionar superficies convexas o cóncavas, el material de alma puede ser marcado en secciones más pequeñas, y en algunos casos, puede ser ¦ aplicado un lienzo en un lado para mantener juntas las secciones pequeñas en un modo plano de X, Y. Sin embargo, el problema frecuentemente encontrado CON las dimensiones laterales de una o más de las secciones marcadas de alma comúnmente rectilíneas, es que pueden ser más grandes que el radio de la curvatura deseada de molde para la estructura que se pretende. Esto puede y además origina un vacío en la interfaz de la fibra del lote completo y los elementos de alma. En estos casos, el último contacto íntimo deseado entre la capa y el alma solamente puede ser conseguido, por lo regular, a través del uso de un exceso de adhesivo u otro relleno para ocupar la separación dimensional que se origina. Estas técnicas no son prácticas para la metodología de infusión de vacío, y de manera general, el vacío de la capa con el alma debe ser llenado con resina. En cualquier caso, el espacio de la capa con el alma es llenado con un medio que tiene características mecánicas y de resistencia que son notablemente distintas a partir de la capa o del alma, originando una región de características de esfuerzo divergente. Además, durante la aplicación de infusión de vacío, pueden originarse varios vacíos en la interfaz descrita con anterioridad a partir del humedecimiento incompleto de la resina. Entonces, la interfaz que se origina esta comprometida debido a sus propiedades óptimas deseadas. Como resultado, estarán presentes discontinuidades con un efecto adverso sobre la resistencia del objeto deseado. Sumario de la invención En vista de las desventajas precedentes que son inherentes a los tipos conocidos de técnicas de aplicación de infusión de alma y vacío de FRP utilizadas ahora en la técnica anterior, la presente invención proporciona una nueva técnica para unir la capa con el alma a través del uso de telas espaciadoras tejidas en tres dimensiones como una interfaz de unión en el lote completo para conseguir propiedades de unión mejoradas en gran medida. En particular, el uso nuevo de la presente invención de una tela espadadora tejida en tres dimensiones como una interfaz de laminado de capa con alma, o como una lámina intermedia, aumenta la planicie interfacial de la rejilla de elementos de alma monolítica que es cortada y la separa a partir de los conceptos y diseños convencionales de la técnica anterior. Al hacerlo de esta manera, se proporciona una técnica, material y producto desarrollados con el propósito de aumentar la integridad lineal de unión de capa con alma F P . El propósito y resultado generales de la presente invención, subsiguientemente descrita en mayor detalle, es proporcionar una nueva interfaz de unión de elemento de capa con alma que tiene ventajas mejoradas con respecto a las construcciones de emparedado de compuesto utilizadas hasta ahora. Para conseguir esto, la presente invención comprende, de manera general, el uso de una tela espadadora tejida en tres dimensiones que tiene fibras elásticas en la dirección Z utilizadas como una lámina dentro de las láminas entre la capa y el alma. Esta técnica no solamente proporciona una unión mejorada de la capa con alma, sino que también es un constituyente del laminado. De esta manera, un objetivo de la presente invención es proporcionar una tela espadadora tejida en tres dimensiones como un medio de unión entre la capa y el alma en un compuesto de emparedado que superará los inconvenientes de los dispositivos de la técnica anterior. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una tela espadadora tejida en tres dimensiones como un medio de unión entre la capa y el alma en un compuesto de emparedado para uso en todos los procesos para la manufactura del compuesto. Otros objetivos y ventajas de la presente invención serán aparentes para aquellas personas expertas en la técnica, y se pretende que estos objetivos y ventajas se encuentren dentro del alcance de la presente invención. Para la consecución de los objetivos anteriores y relacionados, esta invención puede ser incluida en la forma que se ilustra en las figuras que la acompañan, la atención se dirige al hecho que, sin embargo, las Figuras solamente son ilustrativas, y que pueden hacerse cambios en la construcción específica que se ilustra. Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 ilustra, en forma esquemática, en sección transversal una construcción de laminado FRP de acuerdo con la técnica anterior. La Figura 2 ilustra, en forma esquemática, en sección transversal una construcción de laminado FRP de acuerdo con esta invención. La Figura 3 ilustra, en forma esquemática, una tela espaciadora en tres dimensiones utilizada en esta invención en su estado no comprimido . La Figura 4 ilustra, en forma esquemática, una tela espaciadora en tres dimensiones utilizada en esta invención en su estado comprimido. La Figura 5 es una ilustración esquemática ampliada de la tela espaciadora en tres dimensiones utilizada en esta invención en su estado no comprimido. La Figura 6 es una ilustración esquemática ampliada de la tela espaciadora en tres dimensiones utilizada en esta invención en su estado comprimido. La Figura 7 es una ilustración esquemática de una vista en planta de otra modalidad de la invención. Descripción Detallada de la Invención Como se muestra en la Figura 1, es aplicada una capa de preforma de refuerzo de fibra tejida o no tejida 12 (finalmente se considera como la capa exterior) en un molde de la forma deseada 10. En este ejemplo, los elementos del material de alma 14 son situados entre las capas interior 12 y exterior 16 del refuerzo de fibra o lámina que constituyen la estructura de láminas. En este ejemplo, la curvatura de la forma de molde es de manera que sea formado un vacío 18 entre la capa exterior 12 y los elementos de alma 14. Entonces, es deseable llenar el espacio 18 con la resina de elección para unir los distintos componentes del compuesto. Sin embargo, ésta es la experiencia de la técnica anterior, en donde los vacios 18 entre los elementos de alma y entre los elementos 14 y la lámina 12 son frecuentemente difíciles de llenar por completo durante la fabricación, y los espacios o vacíos de aire se presentan aquí con efectos perjudiciales que se originan en base a la unión del compuesto . Como se muestra en la Figura 2 , una herramienta similar de molde 20 es ilustrada, y se muestra en esta Figura una lámina de capa 22, los elementos de alma 24 y una lámina de capa interior 26. Como se muestra en esta figura, la presente invención es utilizada con la aplicación de la lámina adicional 28 de la tela espaciadora. La Figura 3 es una ilustración esquemática adicional de la construcción de tela espaciadora 30. Se observará que esta compuesta de dos capas exteriores separadas tejidas y/o cosidas 32 y 34. Extendiéndose entre y elaboradas de manera que hagan contacto con aquellas dos capas se encuentran las fibras transversales 36. Estas fibras transversales son elaboradas para que sean relativamente elásticas. La Figura 4 es una ilustración esquemática de la tela espaciadora de la Figura 3 aunque ahora se muestra en un estado comprimido 40, mediante la aplicación de presión externa. Las capas externas 42 y 44 retienen completamente bien s'u orientación y configuración no comprimida, aunque las fibras transversales 46 se encuentran ahora angularmente desplazadas con una disminución resultante de espesor de la lámina. La aplicación de presión y el desplazamiento de las fibras transversales 46 no obstante, dejan a las fibras elásticas con una tendencia de recuperación elástica y resistencia a la deformación. Debido a que la tela espadadora total es obviamente flexible, esta tiene la propiedad de conformarse con las irregularidades de las formas de los elementos de alma y de la superficie de molde en sí misma, de modo que sean disminuidos los vacíos entre las mismas. Como será explicado más adelante, y como también es descrito en las aplicaciones de origen de la solicitantes, ésta tela espadadora, comúnmente denominada por las ¦ solicitantes por su nombre comercial registrado Polybe tiene la gran ventaja durante la fabricación de las estructuras compuestas de facilitar el flujo y la dispersión de la resina líquida a través de todas las preformas de fibra/tela y con lo cual también permite un llenado de vacíos incluso entre los elementos de alma antes de un punto de solidificación para la resina. De esta manera, como se muestra en la Figura 2, y las ilustraciones relacionadas, mediante la utilización de la tela espaciadora de tres dimensiones 28 de esta invención colocada entre la capa exterior 22 y los elementos de alma 24, el vacío es reemplazado por el refuerzo estructural FRP.

La tela espadadora tejida en tres dimensiones 50 en la Figura 5 por ejemplo, es en sí misma compuesta de una primera capa de tela tejida 52, una segunda capa de tela 54 y los hilados espaciadores elásticos intermedios 56, los cuales pueden ser de un poliéster de monofilamento, fibra de vidrio, etc . , interconectando las dos capas 52 y 54. Las fibras de las capas tejidas 52 y 54, se extienden generalmente en las direcciones X e Y, como se indica en la figura. Los hilados • elásticos 56 se extienden generalmente en la dirección Z (aunque en ángulo) sujetadas con las dos capas de tela aparte con una forma libre, el espesor libre de presión que puede fluctuar en forma conveniente aproximadamente de 0.158 a 2.54 cm (0.0625 a 1'') . Un intervalo amplio de tipos de tela y de fibra de hilado puede ser utilizado en el hilado espaciador tal como poliéster, fibra de vidrio, Kevlar, carbono y combinaciones de los mismos. Además, los materiales tradicionales tales como revestimiento de fibra de vidrio y fibra cortada o discontinua pueden ser cosidos o unidos en cualquiera o en ambos lados de la tela espaciadora tej ida en tres dimensiones, y también pueden ser cosidos alrededor de otros materiales. Como se muestra en la Figura 5, existe un espacio abierto sustancialmente libre entre las capas 52 y 54. Como se muestra en la Figura 6, la tela espaciadora tejida en tres dimensiones 60 es elásticamente comprimida en la dirección Z que se ilustra cuando es aplicado un vacío (es decir, por debajo de la presión ambiental) para presionar los elementos de alma contra la capa, como se muestra en la Figura 2. Mientras esta tela espaciadora con lo cual es aplanada en cierto modo, no obstante esta puede conformarse en la interfaz de alma-capa de modo que a través de toda la interfaz sea conseguida una estructura reforzada más uniforme . A la interfaz aplanada puede aplicársele entonces una infusión con adhesivo o resina, etc., en función de la técnica de fabricación utilizada, aunque es preferiblemente llenada con resina durante el procedimiento en curso. Aún cuando sea comprimido como se muestra en esta Figura, permanece una separación abierta significantemente libre entre las capas exteriores porque la densidad de fibra continúa siendo significantemente menor que la densidad de las superficies exteriores. Mientras que es difícil de medir, los cálculos actualmente indican que mientras una tela espaciadora no comprimida podría tener aproximadamente de 88-90% de volumen libre, la tela espaciadora comprimida todavía retendría aproximadamente de 65-75% de volumen libre o espacio abierto para la infusión de resina. La Figura 7 ilustra una vista en planta de una modalidad de la invención y será entendido que la "Herramienta" como se muestra en una vista en planta puede significar una cara de molde que tiene una forma arqueada compleja. En este ejemplo, la leyenda "Vacío" significa que un vacío es extraído en el extremo superior de la figura y la Entrada de Resina es mostrada en la parte inferior. Obviamente, el punto preciso de entrada de resina podría ser cualquier lugar aunque sería generalmente más útil en una posición relativamente distante de la posición del conductor hacia la bomba de vacío. En la Figura 7, se muestra una porción de un tubo cortado en espiral, el cual sirve, en forma conveniente, como un dispositivo de distribución de entrada de resina. Las láminas A y las láminas B, como se muestran en esta figura, en cada ejemplo que incluyen la tela espadadora de tres dimensiones, son explicados en mayor detalle de aquí en adelante. Una característica significativa del uso de la tela espaciadora de tres dimensiones de acuerdo con esta invención es que aún cuando es comprimida bajo el vacío aplicado, permanece un espacio abierto muy sustancial para la infusión de resina no curada a través de todos los componentes de la estructura compuesta. Esto puede ser visualmente observado, sobre todo, en un compuesto de muestra sin alma conforme es introducido un frente de flujo de la resina líquida a través de una o más estructuras del distribuidor en el montaje. Como se indica en las solicitudes de origen de las solicitantes, puede ser observado un aumento en la velocidad de movimiento de este frente de flujo tanto como 200 a 400%. Esta característica importante tiene muchas ventajas en la presente invención. Por ejemplo, permite el uso de una variación más amplia de viscosidades para la resina que va a ser utilizada. Además, siempre existe en cierto modo una "carrera" en esta tecnología para conseguir una infusión de resina a través o el humedecimiento de las preformas de fibra antes que la resina alcance su punto de solidificación, lo cual conduciría al rechazo de la pieza que está siendo elaborada. Al efectuar la velocidad más alta del frente de flujo de la composición de resina, la infusión y humedecimiento pueden ser conseguidas con más facilidad de acuerdo con una variedad más amplia de condiciones ambientales y combinaciones de resina/catalizador . La práctica de la invención será ilustrada a continuación por varios ejemplos, entendiéndose que la invención no se limita a las condiciones específicas que se ilustran en este documento. EJEMPLOS DE LA INVENCIÓN Es totalmente común la utilización de elementos de alma de madera de balsa dentro de un compuesto FRP, colocado de modo que la fibra de madera final sea perpendicular con la superficie plana de la estructura que se origina. En este punto, fueron fabricados cuatro paneles de prueba con elementos de alma de balsa de fibra de madera final como se indica. La siguiente descripción indica la programación o planeación de laminado para cada panel . Cada panel fue fabricado con una resina de éster de vinilo Hetron 922 y se hizo la infusión y curación de acuerdo con un vacío de 8632.5 kg/cm2 (25 pulgadas de Hg) . Panel 1: 18 oz . 3Tex Glass Panel 2 : 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass ¾' ' CK-89 LampPrep Balsa ¾' ' CK-89 LampPrep Balsa Polybeam" 73 O1 Polybeam™1 73O1 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass Panel 3 : 18 oz. 3Tex Glass Panel 4: 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass Polybeam1^ 73 O1 18 oz. 3Tex Glass ¾" CK-89 LampPrep Balsa ¾" CK-89 LampPrep Balsa Polybeam^ 73 O1 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass 18 oz. 3Tex Glass ^Observación: Polybeam™ es la marca registrada para la tela espadadora utilizada en estos paneles. La tela PolybeamMR 730 es una tela espadadora tejida Raschel de tres barras a partir de una máquina de doble capa que tiene las siguientes características: Las columnas/metro son 590, Los cordones/metro son 530 (columna = línea vertical de puntadas; cordones = línea horizontal de puntadas) . El hilado se entiende que es 100% de poliéster de monofilamento aproximadamente de 0.2 mm de diámetro. El proceso de hilatura para esta estructura es como sigue : barra 1 02,22,20,00,02,66,810,1010,108,88,810,66 barra 2 (20 , 46 , 810, 64) 3 barra 3 66,810,1010,108,88,810,66,20,00,02,22,02, 0-2 es un movimiento de traslación de la aguja (desplazamiento) . El espacio de placa de ranura es de 10 mm. Polybeam^ 703 es similar a la tela espaciadora tejida Raschel que tiene características parecidas: Las "capas" interior y exterior son de un material de fibra de vidrio ortogonalmente tejido, suministrado a partir de 3 ex. Después del proceso de curado se efectuaron dos pruebas en los paneles . La prueba #1, ASTM C-393 "Prueba de Flexión", es una evaluación de la rigidez y resistencia de los especímenes de panel de emparedado sometidos a cargas de flexión. La prueba #2, ASTM C-297 "Prueba de Tensión Perpendicular al Plano" , es una evaluación de la resistencia a la tracción y el módulo de las almas estructurales en una dirección perpendicular a las orientaciones del emparedado. La carga de canto de un panel de emparedado puede inducir la deformación en las caras del panel de emparedado . Esta deformación hacia afuera es representativa de éstos esfuerzos perpendiculares al plano. Resultados : Estos resultados de prueba demuestran que no se presentaron efectos nocivos sobre las características de resistencia del compuesto a partir del uso de la tela espadadora Polybeamm, incluso cuando su estructura que tiene capas opuestas de tela separada se incluye con claridad tanto en la forma no comprimida como en la forma comprimida una región interior de una densidad de fibra reducida en gran medida.

Un resultado significante observado de esta prueba fue que la falla de tensión siempre se presentó entre el alma (elemento de balsa) y la capa. Las fallas nunca se presentaron en el lado de los elementos de alma de balsa que fueron unidos en contacto con la tela espadadora. De hecho, para el Panel 3, el cual tiene la tela Polybeam™1 703 en ambos lados del alma. Las capas de fibra de vidrio exterior 3Tex fallaron y el elemento de alma falló, aunque la tela Polybeam™1 703 en la interfaz de alma siempre permaneció intacta. Fabricación de panel de prueba: Con el fin de evaluar las propiedades mecánicas de la tela PolybeamMR que contiene un laminado, fueron fabricados paneles planos adicionales de prueba. Las consideraciones dimensionales fueron impuestas por los requerimientos de las pruebas seleccionadas ASTM. De esta manera, los laminados fueron seleccionados en esta base para producir compuestos del espesor adecuado . Las descripciones de láminas seleccionadas se muestran en la tabla más abajo (véase también la Figura 7 para una ilustración) . Prueba de Tensión ASTM D3039 de Compuestos de Fibra-Resina Prueba de Flexión de Tres-Puntos ASTM D790 Lámina Material Orientación de Urdimbre Orientación de Capa de Tela1 1 E-LTM 2415-7 0o - 2 PoIybeamMK 703 0o NA 3 E-LTM 2415-7 0o - Tabla 1. Láminas A Prueba de Flexión de Tres-Puntos ASTM Tabla 2. Láminas B 12415 es la fibra cortada cosida biaxial de 24 oz./yd2 con puntada CSM de 1.5 oz./ft.2 en un lado. Aquí (-) se refiere al revestimiento, con la fibra cortada contra el PolybeamMR. Las Láminas A son diseñadas para proporcionar un laminado de 4 mm (.157'') de espesor y las Láminas B son diseñadas para proporcionar un laminado de 9 mm (.354'') para los requerimientos estándar ASTM. Las láminas de refuerzo están comprendidas de fibra de vidrio unidas por puntada, que es suministrada a partir de Jhonson Industries, y que tiene las siguientes características : Identificación de Jonson: E-LTM 2415-7 Tipo de Fibra: Fibra de Vidrio (E) Arquitectura: Serie "LT" Biaxial 0o/90o Espesor Seco: 1.6764 mm/0.066 in.

Peso Total: 1291 g/m2 / 39.08 oz./yd2 Datos de Arquitectura de Fibra 0o: 304.64 g/m2 / 12.03 oz/yd2 90°: 405.06 g/m2 / 11.95 oz/yd2 esterilla/velo: 13.5 oz./yd2 / 1.5 oz/ft2 Proceso de Fabricación: Con el fin . de acomodar los requerimientos de muestran como se indica con anterioridad, fue fabricado un panel único de 60.9 x 60.9 cm (24 x 24'') · La herramienta estuvo comprendida de una placa plana Fórmica de 121.92 x 121.92 cm (48 x 48'') tratada de parafina suelta. Se consiguió las Láminas A (Tabla 1) aunque se cortó la lámina a la dimensión de 60.9 x 60.9 cm (24 x 24'') y se colocaron en la secuencia especifica sobre la superficie de herramienta. Se consiguió las Láminas B (Tabla 2) repitiendo la secuencia de apilamiento de capa de tela de las Láminas A en una lámina de 15.24 x 60.9 cm (6 x 24'') en la orientación correcta en la parte superior del Grupo A en alineación con un borde. Un puerto de vacío único se colocó adyacente a las Láminas B y se colocó un enrollamiento de tubo cortado en espiral para la entrada de resina en el borde opuesto de las Láminas A, una vez más como se muestra en la Figura 7. Entonces, se colocó una bolsa flexible de vacío y fue sellada alrededor del laminado, el tubo de entrada de resina fue sellado con una abrazadera y se extrajo el vacío.

El vacio fue leído mediante un manómetro fijo en una tira estándar de resina. Cuando el vacío alcanzó 8985 kg/m2 (26'' Hg) , la abrazadera fue removida del tubo de entrada de resina, y el tubo fue subsiguientemente colocado en la resina de éster de vinilo (230 cps . ) . Un frente de flujo uniforme a través de la parte fue observado. Una vez más, la abrazadera de resina se volvió a fijar en el tubo de entrada cuando el frente de resina alcanzó el puerto de vacío. El vacío total de 8985 kg/m2 (26'' Hg) , fue mantenido durante este proceso. En este punto, el exceso de resina dentro del laminado fue extraído por medio de vacío hasta el punto en un momento en el cual la resina se solidifica y ya no puede fluir. El vacío total es mantenido hasta este momento. Después que la resina completó su reacción exotérmica y una vez que se enfrió a temperatura ambiente, el panel fue removido para un proceso de curado posterior y para efectuar su verificación. Durante esta prueba se observaron las siguientes condiciones : temperatura ambiente: 20° C (68°F) temperatura de la resina: 20° C (68°F) temperatura del herramental: 20° C (68°F) la viscosidad fue especificada como 230 cps., 25° C (77°F) . Volumen de fibra: las relaciones comunes de fibra/resina que fluctúan para la infusión de vacío dentro del laminado (sin el medio de infusión) son aproximadamente de 40:60 a 75:35. Estos intervalos están basados en peso y por lo tanto, son muy dependientes de los constituyentes utilizados, tanto en términos de la resina como de la fibra. En consecuencia, será entendido que esta invención no es limitada en modo alguno a estas relaciones particulares. Será evidente para aquellas personas expertas en la técnica que las ventajas y utilidad proporcionadas por esta invención pueden realizarse mediante el uso de una diversidad amplia de tamaños de fibra y de composición de fibra. Comúnmente, las fibras de vidrio son ampliamente utilizadas aunque otras fibras tales como las fibras de carbono o las fibras poliaromáticas de Kevlar también pueden ser empleadas. En forma similar, un intervalo amplio de resinas termoendurecibles (materiales epóxicos, de vinilo y otros materiales de enlace cruzado) también son adaptados para esta utilidad. Lo que ha sido esencialmente descubierto, en contraste con las utilizaciones de la técnica anterior de telas espadadoras de tres dimensiones es que tienen esta capacidad especial de permitir una introducción más rápida mejorada y la introducción del flujo de resina hacia y a través de la manera como se sitúa el compuesto. En forma sorprendente, esta característica permanece presente, incluso bajo una compresión aplicada por vacío de la tela espaciadora. Además, debido a que las fibras espaciadoras o fibras en la dirección Z (véase las ilustraciones en las Figuras 6 y 7) mantienen una elasticidad, existe una tendencia embebida para la estructura de recuperación elástica, llenando de esta manera lo que de otra manera podrían ser vacíos y cavidades indeseables o discontinuidades comparables en el compuesto curado final . Esta recuperación elástica es de hecho ayudada mediante la lubricación introducida por la infusión de resina, bajando la fricción interactiva de fibra-a-fibra presente de otra manera en el material seco. Por lo tanto, el compuesto que se origina presenta un grado más alto de integridad y uniformidad, no solamente en su estructura sino también en sus características finales de resistencia. Las economías significantes de los procesamientos de producción son un beneficio adicional del uso de esta invención porque se efectúan menos desperdicios y productos cuya composición o pureza no corresponde con la especificación estipulada. Las ventajas de esta invención se cree que son más completamente efectuadas al menos con un elemento de alma monolítica situado entre las preformas más exteriores colocadas en una superficie de molde y utilizando medios de bolsa de vacío para inducir una presión negativa y en consecuencia, un flujo de resina curable en comunicación con la tela espadadora de tres dimensiones. Esta es una característica de esta invención porque el flujo resultante de una velocidad relativamente alta de la resina curable también se proporciona a través de un humedecimiento lateral de las capas de tela de fibra adyacente aún cuando no tengan la estructura de tela espaciadora de tres dimensiones, de modo que sea conseguida una infusión de resina uniforme a través de todo el laminado compuesto. Obviamente, esta invención también puede ser empleada con muchas formas distintas de molde, y del mismo modo, es adaptada para uso en tecnologías de molde cerrado, así como también con tecnologías de molde abierto, como se describe. En consecuencia, esta invención solamente es limitada por el espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas . 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 (3)

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

1. Un artículo de manufactura constituido de un laminado compuesto reforzado con fibra, caracterizado porque comprende al menos una cara lateral que contiene fibra tejida o no tejida y una cara opuesta que contiene fibra tejida o no tejida y que es situado al menos entre una estructura interlaminada de tela espaciadora de tres dimensiones, la última estructura tiene una primera capa de tela tejida con fibras que se sitúan generalmente en un primer plano X e Y, una segunda capa de tela tejida también con fibras que se sitúan generalmente en un segundo plano X e Y, y entre las mismas una pluralidad de fibras espadadoras que se extienden generalmente en una dirección Z y que interconectan la primera y segunda capas de tela, y proporcionan una trayectoria lateral sustancialmente libre para la infusión de resina a través y entre la primera y segunda capas de tela, la totalidad del laminado compuesto es sustancialmente saturado con una resina curable .

2. Un ' método para la formación de un laminado compuesto reforzado con fibra, caracterizado porque comprende las etapas de : situar por debajo de una superficie de molde al menos una primera preforma compuesta de una estructura de fibra tejida o no tejida, aplicando en la misma una tela espaciadora de tres dimensiones que esta constituida de una primera capa de tela tejida con fibras que se sitúan generalmente en un primer plano X e Y, una segunda capa de tela tejida también con fibras que se sitúan generalmente en un segundo plano X e ?, y entre las mismas una pluralidad de fibras espadadoras que se extienden generalmente en una dirección Z y que interconectan la primera y segunda capas de tela, la aplicación sobre una segunda preforma compuesta de una estructura de fibra tejida o no tejida, la inclusión del lote completo dentro de una bolsa de vacío, proporcionar el medio para aplicar un vacío en la cubierta de la bolsa de vacío, proporcionar el medio para introducir una composición de resina curable a lo largo al menos de un lado de la bolsa de vacío y en comunicación al menos con la tela espaciadora de tres dimensiones, y la introducción de la resina para que fluya a través y humedezca la totalidad del estructura de fibra.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque al menos un elemento de alma monolítica también es proporcionado al menos entre una porción del lote completo de la primera o segunda fibra y la tela espaciadora de tres dimensiones .