ES2234073T3 - Tejido preimpregnado y procedimiento para la fabricacion humeda del mismo. - Google Patents

Abstract

UN PROCESO POR VIA HUMEDA PARA FABRICAR UNA TELA PREIMPREGNADA CON UNA DISTRIBUCION UNIFORME DE FIBRAS Y UN FACTOR DE GRAN COBERTURA CONSISTE EN IMPREGNAR UNA TELA TEJIDA CON UNA RESINA DILUIDA Y SECARLA. LA TELA TIENE UNA SERIE DE PUNTOS CRUCE DE URDIMBRE Y TRAMA DEL ORDEN DE 2.000 A 70.000 M 2 . ADEMAS, EL PROCESO INCLUYE COMO MINIMO UNO DE LOS PASOS (A) O (B), A SABER: (A) DISTRIBUIR UN AGLOMERANTE CON FORMA LINEAL EN LA TELA PARA FIJAR LA LISURA DEL HILO ANTES DE IMPREGNAR LA TELA CON UNA RESINA DILUIDA EN UN DISOLVENTE DEL QUE AL MENOS EL 80 % ES UN NO DISOLVENTE DEL AGLOMERANTE, Y (B) CALANDRAR LA TELA TEJIDA DESPUES DEL SECADO.

Description

Tejido preimpregnado y procedimiento para la fabricación húmeda del mismo.

Esta invención se refiere a un tejido preimpregnado usado para la fabricación de plástico reforzado con fibra (referido de aquí en adelante como FRP) y un procedimiento por vía húmeda para llevar a cabo el preimpregnado.

La patente GB-A-871117 describe un tejido impregnado con resina para la decoración de la superficie en un artículo moldeado a partir de resina sintética. El tejido comprende fibras de estructura no soldables y fibras termoplásticas moldeables. Se puede preparar comprimiendo el tejido para conseguir la soldadura, impregnando el tejido con resina líquida y secando posteriormente la resina líquida.

El FRP, en particular el plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP), tiene una resistencia específica y un módulo específico excelentes, permite la fabricación de materiales estructurales ligeros, como el material interior de un avión, y permite, por lo tanto una gran reducción en gastos de combustible.

Para materiales estructurales secundarios del avión, como el carenado y los alerones, y materiales interiores para lavabos, paneles de separación, paneles de ventana y cabinas, en particular, se usa en muchos casos una estructura de sándwich de nido de abeja con un nido de abeja como material de núcleo y CFRP como material de cobertura. Sin embargo, debido a que la fibra de carbono es cara, sólo se puede aplicar limitadamente, incluso en un avión en el que lo más importante es la ligeraza.

Estas estructuras de sándwich de nido de abeja están fabricadas normalmente mediante un procedimiento de Cocuring del nido de abeja, en el que un tejido preimpregnado se dispone en el nido de abeja y se comprime con aportación de calor para el curado del preimpregnado y la unión del CFRP al mismo tiempo. Sin embargo, en el caso de que exista un gran vacío en el preimpregnado donde la fibra de carbono no está presente en la zona en contacto con el núcleo de nido de abeja, tal abertura provoca un agujero en la cobertura del CFRP. Para superar este problema, se han utilizado preimpregnados que comprenden hilo de fibra de carbono convencional de 3000 filamentos, que es fino y caro.

La patente EP-A-0628644 propone telas tejidas y no tejidas para la fabricación de preimpregnados, especialmente para la elaboración de componentes estructurales en la industria aeronáutica. Las telas derivan de fibras de carbono que tienen un módulo de elasticidad superior a 80.000 N/m^{2} y un peso específico de de 1.5 gr/cm^{3} a 2.1 gr/cm^{3}. Las telas son comprimidas de forma plana, preferiblemente calandradas.

La patente JP-A-07-300389 propone un procedimiento de fabricación de una tela tejida de hilo plano con una distribución uniforme de la fibra y un factor de cobertura elevado, mediante el uso de hilo grueso de fibra de refuerzo. Sin embargo, este procedimiento requiere aparatos de tejido que estén dotados de un dispositivo suministrador de trama para evitar el enrollamiento y un aparato especial para mantener la planitud del hilo. Además, esta tela tejida es inestable, ya que la planitud del hilo se pierde fácilmente durante la etapa de secado, llevada a cabo cuando se emplea un procedimiento por vía húmeda (que, por otra parte, es excelente en la impregnación de la tela tejida con resina).

Como medida de estabilización de una forma estructural durante el procedimiento de preimpregnado, se ha propuesto el uso de un polímero de bajo punto de fusión para mantener la planitud de los hilos que la constituyen. Sin embargo, la planitud se pierde durante el procedimiento por vía húmeda para llevar a cabo un preimpregnado, dando como resultado una tela tejida a modo de malla con un hilo estrecho. Observando como la planitud del hilo se pierde durante el procedimiento de preimpregnado, hemos descubierto que la planitud del hilo tejido se puede mantener durante la impregnación de la resina diluida con un disolvente, pero cierto tiempo después de que la tela tejida entre en la zona de secado, la planitud empieza a perderse gradualmente.

Esta invención se dirige a los problemas de la tecnología convencional mencionados anteriormente, y proporciona un tejido preimpregnado de factor de cobertura elevado que tiene una distribución de fibra uniforme, así como un bajo coste del procedimiento por vía húmeda para la fabricación de un tejido preimpregnado que tiene un factor de cobertura elevado.

Para resolver los anteriores problemas, esta invención proporciona un procedimiento por vía húmeda para la fabricación de un tejido preimpregnado con una distribución de la fibra uniforme y un factor de cobertura elevado.

Según un aspecto, la invención proporciona un tejido preimpregnado que comprende una tela tejida, que tiene un número de puntos de cruce de los hilos de fibra de urdimbre y de trama en un intervalo de 2000 a 70000/m^{2}, y estando impregnada dicha tela tejida con una resina. El tejido preimpregnado se caracteriza por el hecho de que la tela tejida tiene un factor de cobertura de al menos el 90% y comprende hilos de fibra de urdimbre y de trama que están sustancialmente exentos de enrollamiento y tienen una anchura de 3 a 20 mm y una planitud, definida como una relación entre la anchura y el grosor del hilo, de al menos 20, y por el hecho de que la tela tejida tiene un aglutinante distribuido en el mismo con una configuración en forma de línea para mantener la planitud del hilo.

En otro aspecto, la presente invención también proporciona una tela tejida para dicho tejido preimpregnado, teniendo la tela tejida un aglutinante distribuido en ella con una configuración en forma de línea.

De acuerdo con otro aspecto, la invención proporciona un procedimiento de fabricación por vía húmeda de un tejido preimpregnado que comprende la impregnación de una tela tejida que tiene un número de puntos de cruce de los hilos de fibra de urdimbre y de trama en un intervalo de 2000 a 70000/m^{2}, con una resina diluida y el secado. El procedimiento se caracteriza por el hecho de que los hilos de fibra de urdimbre y de trama de la tela están sustancialmente exentos de enrollamiento y tienen una anchura de hilo de 3 a 20 mm y una planitud, definida como una relación entre la anchura y el grosor del hilo, de al menos 20, y por el hecho de que el procedimiento también comprende la etapa

(A)

de distribuir en la tela una pluralidad de aglutinantes con una configuración en forma de línea para fijar la planitud del hilo antes de la impregnación de la tela con una resina diluida con un disolvente, siendo al menos el 80% de dicho disolvente incompatible con el aglutinante. Las realizaciones de la invención también pueden comprender adicionalmente la etapa

(B)

de calandrado de la tela tejida después del secado.

La etapa de secado de la tela impregnada puede ser llevada a cabo mediante secado por aire caliente. Particularmente, la tela, impregnada con la resina diluida, puede hacerse pasar a través de una zona de secado por aire caliente en la que la temperatura del aire caliente en el primer cuarto de la zona de secado por aire caliente está por debajo del punto de ebullición del disolvente. La etapa (B) se puede llevar a cabo después del secado por aire caliente.

Preferiblemente, la tela tejida, ya sea anteriormente o posteriormente a la etapa de calandrado (B), tiene un factor de cobertura del 70% o más, preferiblemente del 90% o más, y comprende hilos sustancialmente exentos de enrollamiento. Preferiblemente, el procedimiento comprende el paso (A), en el que el número de puntos de cruce está en el intervalo de 2500 a 25000/m^{2}, y más preferiblemente, el factor de cobertura es del 90% o más. De forma aún más preferible, se utiliza una malla no tejida como el aglutinante de configuración lineal o con forma de línea.

Preferiblemente, el número de los filamentos de la urdimbre y de la trama es de 6000 o más, las densidades de la urdimbre y de la trama son sustancialmente las mismas, y la tela está tejida a partir de fibra de carbono de manera que el peso de fibra de carbono de la tela tejida está dentro del intervalo de 140 a 240 gr/m^{2}.

Se describirán a continuación en más detalle las realizaciones preferidas de la invención, haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La Figura 1 es una sección vertical de un aparato usado durante un procedimiento de fabricación de preimpregnado, que ilustra un procedimiento por vía húmeda, constituyendo una realización de la invención para llevar a cabo un preimpregnado.

La Figura 2 es una vista parcial en planta de un ejemplo de tela tejida de refuerzo de fibra de carbono de un preimpregnado, constituyendo una realización de la presente invención, y

La Figura 3 es una sección vertical de un preimpregnado que constituye una realización de la invención, que contiene otro ejemplo de tela tejida.

Se ilustra, haciendo referencia a la Figura 1, un procedimiento por vía húmeda para impregnar una tela tejida para llevar a cabo un preimpregnado según una realización de esta invención. En la Figura 1, se coloca resina 3 diluida en un baño 2 de resina situado bajo un horno 5 dispuesto verticalmente, y se introduce en dicho baño 2 de resina una tela tejida 1 enrollada que es conducida a una velocidad de 1.5 m/minuto a 5 m/minuto para impregnar las fibras de la tela tejida con la resina y hacer pasar la tela 1 a través del horno 5 de secado sobre un rodillo 4 situado en la parte superior del horno 5 de secado, para obtener una zona de secado con suficiente longitud.

Durante el paso de la tela tejida impregnada con la resina diluida en línea hacia arriba hacia el rodillo 4, se aplica aire caliente lateralmente, directamente hacia la superficie de la tela tejida desde los orificios de salida 7 y 8 en la pared lateral 6 enfrentada a la trayectoria ascendente de la tela tejida, para secar el disolvente en un cierto grado y después, cuando la trayectoria de la tela tejida cambia hacia abajo desde el rodillo 4, se aplica aire caliente lateralmente, directamente hacia la superficie de la tela tejida desde los orificios de salida 10 y 11 en la pared lateral 9 enfrentada a la trayectoria descendente de la tela tejida para secar el disolvente que queda. Adicionalmente, es preferible que los orificios de salida del aire estén distribuidos de manera que se dispongan de 2 a 4 en cada cara de la pared 6, enfrentada a la trayectoria ascendente, y la pared 9, enfrentada a la trayectoria descendente, y para configurar el aire caliente de manera que salga de diferentes orificios de salida a diferentes temperaturas para que las condiciones de secado del disolvente puedan ser controladas. Además, montando un separador 12 en el centro del horno 5 de secado vertical, paralelo a la superficie de la tela tejida, se puede cambiar la temperatura de secado en cada zona de secado en la que la tela tejida viaja ascendiendo o descendiendo, de manera que la temperatura en cada zona de secado puede ser controlada independientemente.

Anteriormente se ha descrito un procedimiento por vía húmeda para llevar a cabo un preimpregnado, que en ningún modo se diferencia de un procedimiento convencional. Sin embargo, en ciertos procedimientos según esta realización, se instala un dispositivo de calandrado 13 compuesto por un par de rodillos 13 para presionar el preimpregnado caliente impregnado con resina después de que salga de la zona de secado. Cuando el preimpregnado está templado, es fácil que se produzca el ensanchamiento del hilo, ya que la resina está blanda. La temperatura del preimpregnado durante el ensanchamiento del hilo es preferiblemente de 50ºC a 150ºC. Si está por debajo de de 50ºC, la resina podría endurecerse, dificultando el ensanchamiento del hilo. Además, cuando excede los 150ºC, el curado podría acelerarse, y el control del espesor del preimpregnado tras de volver a la temperatura del local podría ser difícil. Adicionalmente, si la temperatura del preimpregnado es elevada y la viscosidad de la resina es alta, la resina podría pegarse a los rodillos del dispositivo de calandrado. En este caso, el pegado de la resina se puede evitar cubriendo los rodillos con resina de silicona o resina de flúor. Alternativamente, el pegado de la resina a los rodillos se puede evitar suministrando papel antiadherente 14 con resina de silicona entre el rodillo y el preimpregnado. Esto evita que el preimpregnado entre en contacto directo con el rodillo, Además, cuando la temperatura del preimpregnado es baja y el ensanchamiento del hilo es difícil, el hilo puede ensancharse mediante un rodillo de calandrado calentado de 50ºC a 150ºC. Otra forma de ensanchar el hilo mediante un rodillo de calandrado es enrollar el preimpregnado enfriado y precalentarlo a una temperatura de 50ºC a 150ºC.

Para evitar daños en la fibra por parte de los rodillos de calandrado, se recomienda dejar alrededor del 1 al 6% de disolvente de la resina seca en el preimpregnado. Para el presionado del preimpregnado por parte de los rodillos de calandrado, es preferible que la presión lineal sea de alrededor de 1 kg/cm a 50 kg/cm. Si la presión lineal es inferior a 1 kg/cm, el ensanchamiento del hilo podría ser incompleto, y las aberturas formadas por la urdimbre y la trama podrían no cerrarse. Además, si la presión lineal excede los 50 kg/cm, la trama del tejido preimpregnado podría zigzaguear, ya que el número de puntos de cruce de la urdimbre la trama es reducido.

La presión lineal aquí mencionada significa el valor obtenido de dividir la carga total (kg) que actúa en el rodillo por la anchura de la tela tejida (cm) que pasa a través del dispositivo de calandrado.

Para el presionado mediante los rodillos de calandrado, se puede introducir un tejido preimpregnado impregnado con resina entre un rodillo y una placa plana, o entre dos rodillos. Los materiales del rodillo o de la placa plana pueden ser metales o una combinación de metal y caucho. El diámetro del rodillo es normalmente de 20 a 300 mm.

Si el factor de cobertura de la tela tejida de refuerzo utilizada en esta invención es de más del 70%, el hilo se puede ensanchar para ser procesado en un preimpregnado con un factor del 90% o más. Para fabricar tela tejida con un número reducido de puntos de cruce de la urdimbre y la trama al mismo tiempo, con un factor de cobertura del 90% o más, se requiere en el tejido un aparato especial para mantener la planitud de la urdimbre y de la trama, por ejemplo, como el descrito en la patente EP-A-0589286. Sin embargo, si es una tela tejida con un factor de cobertura de más del 70% al 90%, la tela tejida se puede fabricar mediante una operación de tejido convencional, permitiendo la fabricación de telas tejidas a bajo coste.

Aquí, el factor de cobertura es un factor relacionado con las aberturas en la tela tejida o el tejido preimpregnado en el cual solo la resina llena las aberturas. Si el área S_{1} es el área de la tela o preimpregnado y S_{2} la de las aberturas en el área S_{1}, el valor definido por la fórmula proporcionada más abajo es el factor de cobertura. Cuando la medición del área de las aberturas en una tela tejida del preimpregnado es difícil, se puede utilizar una proyección de los preimpregnados para determinar el área de las aberturas.

Factor de cobertura, cf = [(S_{1}- S_{2})/ S_{1}] x 100

El hilo de fibra de refuerzo de la urdimbre y de la trama que constituye la tela tejida de esta invención, está sustancialmente exento de enrollamiento, en otras palabras, se puede permitir un enrollamiento de alrededor de 4 vueltas/m cuando el hilo se saca verticalmente. Debido a que el hilo puede ensancharse mediante un rodillo de calandrado en el procedimiento por vía húmeda para fabricar, de acuerdo con esta invención, un preimpregnado, la tela en el primer preimpregnado podrá tener un factor de cobertura suficientemente elevado. Además, es preferible que el número de enrollados sea cero, y que el multifilamento esté distribuido sustancialmente en paralelo, para lograr un ensanchamiento uniforme del hilo. Cuando existe enrollamiento en el hilo de fibra de refuerzo, el hilo se estrecha, requiriendo el ensanchamiento de la parte estrecha del hilo. Esto requiere condiciones severas, tales como mejorar la presión del rodillo de calandrado. Sin embargo, cuando el enrollamiento del hilo es cero, el hilo se puede ensanchar sin aplicar condiciones severas.

Se puede utilizar para la fibra de refuerzo de esta invención fibra de vidrio, fibra de poliamida, o fibra de carbono que tenga gran resistencia y elevado módulo. De estas fibras, la fibra de carbono, cuyo módulo de tracción es de 200 GPa o más, y en la que la resistencia a tracción es superior a 4500 MPa, según la norma JIS R 7601, no sólo tiene una gran resistencia y un elevado módulo, sino también una resistencia al impacto excelente. Además, si la resina es una resina de fenol, tiene excelentes propiedades no inflamables, ya que la fibra de carbono no arde.

Cuando la fibra de refuerzo es un hilo de fibra de carbono, el número de filamentos del hilo podrá ser de 6000 a 24000, desde la perspectiva de facilitar el ensanchamiento del hilo por parte de un rodillo de calandrado, reduciendo el número de puntos de cruce de la urdimbre y la trama de la tela tejida, y fabricando un preimpregnado de tela tejida fina. En comparación con un hilo de fibra de carbono convencional de 3000 filamentos utilizado para materiales de aviación, el hilo puede ser de 2 pliegues a 8 pliegues más grueso, lo que mejora la productividad durante la fabricación de la fibra de carbono y en consecuencia reduce el coste. Además, es preferible que el número de filamentos de fibra de carbono no exceda de 24000, ya que el número de puntos de cruce de la urdimbre y la trama es reducido, causando un deslizamiento (o corrimiento) del hilo en la tela tejida durante el procedimiento de fabricación de preimpregnado, provocando una degradación de la calidad del preimpregnado.

En esta invención, dado que el tejido de la tela podría deslizarse durante el procedimiento de fabricación de preimpregnado, el punto de cruce de la urdimbre y la trama se fija mediante un aglutinante depositado de manera que adopta una configuración lineal. El aglutinante podrá aplicarse sobre al menos las tramas. Desde el punto de vista del bajo coste y una mínima cantidad de aglutinante, es preferible que este aglutinante sea un polímero de bajo punto de fusión, por ejemplo, de copolímero de nylon, complímero poliéster, polietileno o polipropileno. Entre estos, el copolímero de nylon se engancha bien a la fibra de carbono, requiriendo sólo una mínima cantidad de aglutinante, y también se engancha bien con la resina matriz del FRP. Estos polímeros de bajo punto de fusión podrán introducirse en la tela tejida de forma simultánea con la urdimbre y/o la trama del filamento de fibra de refuerzo, y calentarse sobre el punto de fusión del aglutinante en la máquina de tejido para fundir el aglutinante, para producir una tela tejida de refuerzo unida. Por lo tanto, se puede llevar a cabo un procedimiento de unión de tela tejida de refuerzo con un bajo coste.

Generalmente, el polímero de bajo punto de fusión tiene un punto de fusión de 100 a 180ºC. Si está bajo los 100ºC, el aglutinante es apto para fundirse durante la operación de secado, mientras que si está sobre los 180ºC, se tendría que necesitar una temperatura demasiado alta para fundirlo, y cualquier agente de dimensión variable presente en las fibras de refuerzo podría estar sujeto a una degradación.

En esta invención, si la configuración lineal del aglutinante es la de una fibra, una pequeña cantidad de aglutinante es eficaz para evitar el estrechamiento del hilo constituyente, sin embargo, esto también se puede evitar con una malla no tejida de aglutinante, cuyas fibras individuales proporcionan también una configuración lineal.

En esta invención, es preferible que el aglutinante sea un copolímero de nylon con un punto de fusión de alrededor de 100ºC a 140ºC, y en particular, cuando esté presente en un FRP, son preferibles un copolímero de nylon 6 y nylon 12, un copolímero de nylon 6, nylon 66 y 610, un copolímero de nylon 6, nylon 12 66 y 610 por sus buenas características de pegado a la resina. Adicionalmente, debido a que el punto de fusión es bajo, es fácil fabricar telas tejidas procesadas con aglutinantes. El punto de fusión del copolímero de nylon y la solubilidad del disolvente están determinados por el grado de desorden de cristalinidad del polímero de nylon en la copolimerización, según la combinación de varios de dichos polímeros de nylon e intervalos de mezcla, lo que significa que algunos tipos de copolímeros de nylon pueden ser compatibles o incompatibles con alcohol, como el metanol. Por lo tanto, se utiliza un disolvente A de tipo sin alcohol como MEK, acetona o tolueno para un copolímero de nylon compatible con alcohol.

Aquí, el aglutinante lineal de esta invención significa que el aglutinante tiene forma de línea, como una fibra o un producto de fibra, por ejemplo un hilo, un cable, una malla no tejida hecha de fibras lineales y un recubrimiento de bajo punto de fusión de un recubrimiento del núcleo de una fibra o hilo, como se describe posteriormente. El aglutinante podrá estar tejido con la urdimbre o trama constituyentes. Otra alternativa de aglutinante con forma de línea es una malla no tejida, como se muestra en la Fig. 3. En este caso, además, el compolímero de nylon es preferible por las razones más arriba expuestas. También se podría aplicar un aglutinante depositado linealmente en la tela tejida mediante una técnica de impresión en la cual el pegamento de enlace se imprime en la tela tejida.

Aquí se considera un aglutinante como "compatible" con un disolvente si, cuando el aglutinante se introduce en un vaso de precipitados que contiene el disolvente a 20ºC, la forma del hilo desaparece cuando han pasado 10 minutos, o si el hilo se disuelve y no se ve ningún rastro de hilo. El aglutinante se considera "incompatible" si la forma del hilo se sigue manteniendo.

Además, en un procedimiento de una realización de esta invención, el metanol es uno de los disolventes de resina preferidos, ya que es económico, el punto de ebullición es bajo, y el secado durante el procedimiento de preimpregnado es fácil. Por estas razones, se usa como diluyente un disolvente de tipo alcohólico, tal como el metanol, y se puede usar como aglutinante un poliéster de bajo punto de fusión compuesto por un copolímero poliéster o un copolímero de nylon incompatible con metanol.

Adicionalmente, los copolímeros de poliéster preferibles son aquellos que contienen una cantidad especificada de ácido alifático dicarboxílico tales como el ácido atípico y el ácido sebácico, ácidos aromáticos dicarboxílicos, tales como el ácido ftálico, el ácido isoftálico y el ácido naftaleno dicarboxílico, y/o ácidos alicíclicos dicarboxílicos, tales como el ácido hexahidrotereftálico y el ácido hexahidroisoftálico, y dioles alifáticos y alicíclicos, tales como glicol dietileno y glicol polipropileno, y es un éster copolímero al que se añade un oxiácido tal como el ácido benzoico parahidroxil, y es un poliéster obtenido mediante la adición de un ácido isoftálico copolimerizante y 1.6 diol-hexano a ácido tereftálico y glicol etileno.

Los aglutinantes no forman esencialmente una resina matriz de un FRP, y se vuelven completamente heterogéneos dependiendo de la resina que se usa, de manera que la cantidad debería ser lo más pequeña posible, preferiblemente dentro del intervalo de 0.5 a 15 g/m^{2}. Cuando es menor de 0.5 g/m^{2}, el enlace del hilo plano tejido en la dirección del ancho podría llegar a ser débil, y durante el procedimiento de preimpregnado podría ser imposible evitar la pérdida de planitud del hilo. Además, si excede de 15 g/m^{2}, las características mecánicas del FRP podrían deteriorarse. Si está dentro del intervalo de 0.5 a 15 g/m^{2}, se puede evitar la pérdida de planitud, y las características mecánicas de un FRP obtenido mediante el preimpregnado no se deteriorarán tanto.

Además, en un procedimiento de una realización de esta invención, debido a que los aglutinantes evitan la pérdida de planitud del hilo tejido, la cantidad de aglutinante distribuido por hilo es importante. Es preferible que la cantidad de aglutinante esté dentro del intervalo del 0.2% en peso al 2% en peso en relación con el peso del hilo de fibra de refuerzo.

Se podrá utilizar una resina termoendurecible, tal como una resina epoxi, una resina de poliéster insaturada, una resina de éster vinilo o una resina de fenol para la resina usada en el procedimiento de una realización de esta invención.

Una característica de un tejido preimpregnado obtenido mediante el procedimiento de esta invención es que el número de puntos de cruce de la urdimbre y la trama es de 2.000 a 70.000 por metro cuadrado, y el factor de cobertura es preferiblemente de al menos el 90%, más preferiblemente del 97%, y aún más preferiblemente de más del 97%. Debido a que el número de puntos de cruce es menor si se compara con telas tejidas de refuerzo convencionales, presenta una capacidad para la formación de partes rehundidas por prensado excelente. Además, debido a que el hilo se puede ensanchar o aplanar mediante un rodillo de calandrado con sus puntos de cruce escasos, el preimpregnado tiene un elevado factor de cobertura. Para estos preimpregnados, es menos probable que un orificio pueda estar abierto por falta de resina en el CFRP de la parte que no se presiona, incluso si se conforma mediante el laminado de unas capas en el nido de abeja y se conforma mediante el procedimiento de cocuring del nido de abeja. Además, cuando el factor de cobertura es de más del 97%, el área de aberturas de la tela tejida es pequeña y, debido a que la fibra de refuerzo es una fibra de carbono, tiene una excelente resistencia al fuego. Con estos tipos de preimpregnado, las llamas son detenidas en caso de incendio.

El número de "puntos de cruce" al que se hace referencia aquí denota el número de puntos de cruce de urdimbres y tramas. Por ejemplo, en el caso de un tejido plano en el cual cada urdimbre y cada trama se cruzan, el número de puntos de cruce por metro cuadrado es el producto del número de urdimbres por metro y el número de tramas por metro, y en el caso de una sarga 2/2 en la que cada urdimbre o trama se cruza con dos tramas o dos urdimbres, el número de puntos de cruce por metro cuadrado es el producto del número de urdimbres o tramas por metro y la mitad del número de tramas o urdimbres por metro.

Para un tejido preimpregnado cuya urdimbre y trama están compuestas de fibra de carbono de más de 6.000 filamentos, con una densidad de tejido de la urdimbre y la trama de casi, si no exactamente, la misma, y el peso de la fibra de carbono de la tela tejida es de 140 a 240 g/m^{2}, es posible de forma fácil hacer que las características mecánicas sean pseudo isotrópicas, mediante el laminado/cruce del preimpregnado con la fibra de carbono en la dirección (0º/90º) y el preimpregnado con la fibra de carbono en las direcciones (+45º/-45º). Además, el tejido preimpregnado se hace fino y ligero con la cantidad usual de resina del 30% al 60% en peso, dando como resultado una estructura de sándwich ligera. Ésta se utiliza preferiblemente como una tela interior para avión. Como, en comparación con una tela convencional con el mismo tejido plano con un hilo de fibra de carbono de unos 3.000 filamentos y el mismo peso de la fibra de carbono, el número de puntos de cruce de la urdimbre y la trama es menor de 1/4, presenta una capacidad para la formación de partes rehundidas por prensado excelente, y debido a que el filamento de la fibra de carbono es grueso, el coste es reducido.

Si se compone de fibra de carbono con hilos de urdimbre y de trama de más de 12.000 filamentos, la densidad del hilo tejido de la urdimbre y la trama es casi la misma, y el peso de la fibra de carbono de la tela es de 140 a 240 g/m^{2}, el número de puntos de cruce es menor de 1/16 de la tela de fibra de carbono convencional. Esto es preferible en el sentido de que el coste será menor y se puede obtener un preimpregnado fino y ligero utilizando una cantidad de resina correspondiente.

Si el promedio del área de aberturas del tejido preimpregnado formado por la urdimbre y la trama es inferior a 1.5 mm^{2} por abertura, los orificios no se forman por cocuring del nido de abeja. Por lo tanto, se puede obtener un sándwich de nido de abeja con una tela de superficie utilizando CFRP de superficie suave.

El promedio del área de aberturas del tejido preimpregnado quiere decir el valor promedio de 100 aberturas rellenadas con resina, que se genera a partir de las aberturas formadas por la urdimbre y la trama.

Optimizando las condiciones del procedimiento por vía húmeda para la fabricación de un preimpregnado de la invención, como el grosor de los filamentos de fibra de refuerzo, la densidad del hilo de la urdimbre y la trama de la tela tejida, el peso de la fibra de la tela tejida, la cantidad de disolvente del preimpregnado antes del paso por el rodillo de calandrado, la presión lineal del rodillo, y la temperatura del preimpregnado en el rodaje, se puede obtener un preimpregnado sin aberturas formadas por la urdimbre y la trama porque la fibra de refuerzo se abre y se ensancha. Un preimpregnado así puede evitar totalmente el paso de las llamas en caso de incendio, y evitar la formación de orificios en la capa de FRP debido a la falta de resina en una estructura de sándwich conformada por el procedimiento de cocuring del nido de abeja. Por lo tanto, se puede obtener una estructura de sándwich de calidad uniforme, y que es ideal para componentes de avión que requieren un control de calidad severo.

Un "estado cerrado" al que aquí se hace referencia, significa un estado en el que el número de aberturas formadas por la urdimbre y la trama de fibra antes del procedimiento de preimpregnado que están totalmente cerradas es de más de 2/3 del total, e incluso si hay huecos que no están totalmente cerrados debido a la fluctuación de las condiciones, el área de la abertura es pequeña y se puede obtener sustancialmente el mismo efecto que si se obtuviese un estado cerrado.

La estructura de las telas tejidas utilizadas en esta invención no está particularmente limitada; sin embargo, es preferible un tejido plano, ya que la forma es estable y puede evitar el deslizamiento del tejido durante el procedimiento de preimpregnado.

La Figura 2 muestra un ejemplo de de una tela 15 de hilo plano fijada con un aglutinante con una configuración lineal ("con forma de línea"), utilizado en un procedimiento por vía húmeda para la fabricación de un tejido preimpregnado de la realización de esta invención. El hilo tejido de la urdimbre 16 y la trama 17 está compuesto por los hilos planos de fibra de refuerzo con una anchura de hilo de 3 a 20 mm, una relación entre la anchura y el grosor del hilo de más de 20, un número de puntos de cruce de la urdimbre 16 y la trama 17 de 2.500 a 25.000 por metro cuadrado, y un factor de cobertura de más del 90%.

Aquí, el grosor del hilo significa el grosor del hilo en un valor promedio de N=10, obtenido mediante la lectura de la escala de un micrómetro cuando se gira el husillo suavemente y el cabezal de contacto toca ligeramente la superficie de la muestra hasta que el trinquete suena 3 veces, de acuerdo con la norma JIS-R3414, Sección 5.4.

En la Figura 2, el aglutinante 18 y el aglutinante 19 están fijados alrededor de la línea discontinua en el centro de la anchura del hilo en las dos direcciones de la superficie de la urdimbre 16 y la trama 17, y la urdimbre y la trama están fijadas en sección para la fijación y unión de las superficies de la urdimbre y la trama con el aglutinante en toda la anchura.

Aquí, la dirección del aglutinante no tiene que ser necesariamente la de las dos direcciones de la urdimbre y la trama. Depende del grosor del hilo tejido, la densidad de tejido, y el grado de unión del hilo tejido. Sin embargo, cuando el aglutinante se pega a la trama, toda la urdimbre queda unida a la trama, con lo que la estructura de la tela cambia por la tensión que se ejerce en la dirección de la trama de la tela, en otras palabras, se puede evitar la pérdida de planitud por plegamiento.

No siempre es necesario aplicar el aglutinante en el centro de la anchura del hilo. Se puede aplicar ligeramente desalineado hacia la izquierda o derecha de la anchura del hilo; por ejemplo, se puede aplicar entre urdimbre y urdimbre o entre trama y trama de la tela tejida de refuerzo. Además, cuando la urdimbre y la trama están fijadas en la zona de cruce, aunque esto estabiliza la dimensión del tejido, no es esencial. Se puede aplicar entre urdimbre y urdimbre o entre trama y trama. No es necesario fijar la urdimbre y la trama con un aglutinante. Si el aglutinante que recubre es en forma de línea en toda la anchura de la superficie de la urdimbre y la trama, se puede evitar la tensión superficial, la pérdida de planitud debida a la entrada de aire caliente, y el plegamiento.

En un procedimiento de una realización de esta invención, el aglutinante no tiene porque aplicarse solo, sino que puede ser una capa de cobertura en un hilo auxiliar (o núcleo) de baja contracción por calentamiento.

También se puede fabricar una tela para un preimpregnado de esta invención cubriendo el hilo aglutinante alrededor de un hilo auxiliar de baja contracción por calentamiento, y fabricando una tela utilizándose a la vez con la urdimbre y la trama, y con el calentamiento hasta una temperatura por encima del punto de fusión del aglutinante.

Se puede fabricar una tela fijada por el hilo de cobertura mediante el calentamiento y la fusión a una temperatura mayor que el punto de fusión de un polímero de bajo punto de fusión y menor que el punto de fusión de un polímero de elevado punto de fusión después de la fabricación de una tela, utilizando un hilo multifilamento del tipo núcleo-cobertura o monofilamento del tipo núcleo-cobertura, donde el polímero de bajo punto de fusión utilizado como aglutinante es la cobertura y el polímero de elevado punto de fusión es el núcleo, tales como una cobertura de polímero de bajo punto de fusión con un punto de fusión de aproximadamente 160ºC y 200ºC, y un núcleo de polímero poliéster de elevado punto fusión de aproximadamente 260ºC, o una cobertura que sea un polímero de bajo punto de fusión con un punto de fusión de aproximadamente 90ºC a 150ºC, y un núcleo de polímero de polipropileno de elevado punto de fusión con un punto de fusión de aproximadamente 160ºC a 175ºC, junto a la urdimbre y la trama de una tela tejida de refuerzo.

El hilo auxiliar de baja contracción por calentamiento significa un hilo con una contracción por calentamiento en seco menor del 1.0% a 100ºC, preferiblemente menor del 0.1%. Es preferible hilo de fibra de vidrio o hilo de fibra de poliamida para el hilo auxiliar, y también es preferible hilo fino con un tamaño de 50 denier a 800 denier para el hilo auxiliar.

Debido a que la contracción por calentamiento en seco del hilo aglutinante es generalmente elevada, el hilo auxiliar (que puede ser la parte del núcleo de un hilo del tipo núcleo-cobertura) evita la contracción causada por el aglutinante, evitando el estrechamiento de la anchura de la fibra y evitando que el hilo tejido adquiera una configuración en zigzag. Por lo tanto, se deberán utilizar hilos que han sido tratados para tener una contracción por calentamiento en seco menor de 1.0%.

Si el aglutinante cubre un hilo auxiliar de baja contracción por calentamiento, la longitud del aglutinante con forma de línea se mantendrá con seguridad por el hilo auxiliar incluso después de que el aglutinante se haya fundido. Esto significa que el aglutinante está distribuido y se fija de forma segura en toda la anchura de la superficie de la urdimbre y de la trama linealmente, lo que evita el estrechamiento de la anchura del hilo durante el procedimiento de preimpregnado de forma más completa que cuando el aglutinante es solamente un polímero.

Aquí, un aglutinante "con forma de línea" hace referencia a una configuración sustancialmente lineal del aglutinante, tal como la proporcionada por una fibra o producto de fibra (como se ha puesto como ejemplo previamente) o línea impresa. El aglutinante está co-tejido con la urdimbre o trama constituyentes. Otra alternativa para proporcionar un aglutinante con forma de línea es una malla no tejida como se muestra en la Fig. 5. En este caso, también, el copolímero de nylon es preferible por la razón expuesta previamente. Como otra alternativa también se puede aplicar un aglutinante con forma de línea aplicado en la tela tejida mediante una técnica de impresión, en la cual la pasta de aglutinante se imprime en la tela tejida. Preferiblemente, la malla no tejida se sitúa al menos en una superficie de la tela tejida de refuerzo, y presionada con aportación de calor para fundir el aglutinante y fijar la planitud sobre toda la anchura de la urdimbre y la trama. Para tal propósito, se utilizará preferiblemente una malla no tejida. Ésta se podrá obtener mediante el calentamiento y soplado de un polímero con un bajo punto de fusión utilizando un chorro de gas a elevada temperatura y a gran velocidad para conformar una fibra simple y dirigirla a lo largo de una trayectoria de desplazamiento distribuida de forma aleatoria sobre la tela, o de forma más preferible, dividir un chorro de polímero fundido en muchas fibras que luego se distribuyen de forma aleatoria sobre la tela. Alternativamente, se puede distribuir una malla enlazada y enrollada de muchas fibras extruídas previamente de forma aleatoria para conformar una malla separada, que luego se coloca en la tela y se funde posteriormente.

La Fig. 3 es un ejemplo de un preimpregnado en el cual se utiliza una malla no tejida. La malla no tejida 20 está situada en la superficie de la tela tejida de refuerzo 15 y fija la planitud sobre toda la anchura de la urdimbre 16 y la trama 17, por ejemplo sobre toda el área de la tela tejida de refuerzo 15.

Para la resina termoendurecible utilizada en el procedimiento por vía húmeda para llevar a cabo un preimpregnado de una tela tejida de refuerzo de esta invención, se usa preferiblemente de una resina de poliéster insaturada, resina de éster vinilo, o resina de fenol. De éstas, para el procedimiento para llevar a cabo un preimpregnado de esta invención, es más preferible el uso de una resina de fenol.

Un ejemplo de procedimiento de preimpregnado para llevar a cabo el preimpregnado de esta invención se ilustra haciendo referencia a la Figura 1. Se aplica resina 3 diluida en el baño 2 de resina instalado bajo un horno de secado 5 dispuesto verticalmente, y una tela enrollada 1 se hace pasar por el interior de este baño 2 de resina haciéndolo circular a una velocidad de 1.5 m a 5 m por minuto para impregnar la resina entre las fibras de la tela, que luego se hace pasar a través del horno de secado 5 vertical que tiene una zona de secado de suficiente longitud mediante un rodillo 4 en la parte superior. Adicionalmente, aunque puede variar dependiendo del tipo de tela, velocidad de secado, temperatura de secado, tipo de resina, tipo de disolvente y cantidad de resina, la altura apropiada para el horno de secado vertical es de 8 m a 15 m, y la longitud apropiada de la zona de secado es de 2 veces la altura del horno de secado, en otras palabras, de 16 m a 30 m aproximadamente, ya que la tela impregnada de resina se seca mientras sube hasta el rodillo 4 y baja desde el rodillo 4.

Por lo tanto, mientras la tela 1 impregnada con resina diluida se dirige linealmente hacia el rodillo 4 tras pasar a través del baño 2 de resina, se aplica aire caliente a las temperaturas respectivas A y B desde una dirección central a la superficie de la tela desde los orificios de salida respectivos 7 y 8 en la pared lateral 6 enfrentada a la trayectoria ascendente de la tela, secando de este modo el disolvente en cierto grado, y posteriormente mientras la dirección de desplazamiento se invierte cuando la tela pasa sobre el rodillo 4, se aplica de nuevo aire caliente desde una dirección lateral a la superficie de la tela desde los orificios de salida respectivos 10 y 11 en la pared lateral 9 enfrentada a la trayectoria descendente de la tela para el secado el disolvente restante. Adicionalmente, es preferible que el número de orificios de salida sea de 2 a 4 en la pared lateral 6, enfrentada a la trayectoria ascendente, y la pared lateral 9, enfrentada a la trayectoria descendente, de manera que se pueda aplicar aire caliente a diferentes temperaturas desde cada orificio de salida y controlar las condiciones de secado del disolvente. Además, mediante el acoplamiento de un separador 12, en el centro del horno de secado 5 vertical, en paralelo a la superficie de la tela, se puede cambiar la temperatura de secado por separado en cada zona de secado respectiva por la que la tela tejida se desplaza hacia arriba y hacia abajo, permitiendo que la temperatura para cada zona de secado se pueda seleccionar correctamente.

Mediante el enrollado de la tela con el disolvente seco junto a un papel antiadherente 14, se puede obtener un preimpregnado preparado mediante un procedimiento por vía húmeda.

Para satisfacer estas condiciones, la resina termoendurecible se diluye de forma preferible con un disolvente que es al menos incompatible con el aglutinante en un 80%, aunque depende de la cantidad de aglutinante. Más preferiblemente, todo el disolvente es incompatible con el aglutinante. Si más del 80% del disolvente es incompatible con el aglutinante, en otras palabras, si menos del 20% es un disolvente para el aglutinante, la velocidad de disolución se hace más lenta y al menos de 3 a 5 minutos aproximadamente después de que la fibra pasa a través del baño de resina y entra en la zona de secado, en otras palabras, hasta que el disolvente se ha disuelto hasta cierto grado y la viscosidad de la resina se hace elevada, el aglutinante sigue uniendo la tela en la dirección de la anchura, de manera que la planitud del hilo tejido no se pierde. A medida que la cantidad de no disolvente para el aglutinante es menor del 80%, la planitud del hilo tejido se empezará a perder gradualmente y el área de las aberturas en el preimpregnado empezará a aumentar, provocando que la distribución de la fibra no sea homogénea y que el factor de cobertura del preimpregnado obtenido empiece a disminuir progresivamente.

Además, la cantidad de disolvente como diluyente de la resina se determina de acuerdo con la cantidad prevista de resina termoendurecible de la tela y, normalmente, la viscosidad de la resina diluida se selecciona de manera que la cantidad de resina en el preimpregnado sea del 30% al 60% en peso.

Adicionalmente, cuando se seca un disolvente mezclado de dos o más tipos diferentes, la temperatura del aire caliente en la primera mitad de la zona de secado en el procedimiento de secado debería estar bajo el punto de ebullición del disolvente con un punto de ebullición más bajo. Si esta temperatura excede el punto de ebullición, el disolvente utilizado para diluir la resina se espuma durante el secado, y esta espuma interrumpe la configuración de la tela tejida y estrecha la anchura de los hilos, ya que los puntos de cruce son escasos y el hilo no tiene enrollamiento ni enredamiento. Por lo tanto, es preferible que la temperatura del aire caliente en el procedimiento desde el inicio del secado hasta al menos 1/4 de la zona de secado esté por debajo del punto de ebullición del disolvente. Cuando el secado progresa hasta cierto punto, la unión de las fibras mejora por las características de adherencia del disolvente, por lo que la temperatura puede incrementarse.

En el procedimiento de preimpregnado por vía húmeda de la realización de esta invención, se podrá introducir un tejido preimpregnado entre una película antiadherente o un papel antiadherente después de que el disolvente esté seco, de manera que la resina no se enganche al rodillo. Después se presionará a una presión lineal de 1.0 kg/cm a 50 kg/cm mediante un rodillo de calandrado calentado de 80 a 150ºC, pasando a una velocidad de 1 m/minuto a 5 m/minuto, con lo que la anchura de la urdimbre y la trama se ensancha y se obtiene un preimpregnado con un hilo plano con escasos puntos de cruce, y un factor del 100%.

Las fibras de refuerzo utilizadas en esta invención son preferiblemente aquellas con una gran resistencia y un elevado, tales como fibra de vidrio, fibra de poliamida, y fibra de carbono. De estas, la fibra de carbono con un módulo de tracción de 200 GPa o más y una resistencia a tracción de 4.500 MPa o más, permite conseguir un composite que no sólo tiene una gran resistencia y un módulo elevado, sino que también tiene una resistencia al impacto excelente. Si la resina es una resina de fenol, las fibras de carbono no se queman y el composite presenta una excelente resistencia al fuego. Además, el número de filamentos del hilo de fibra de carbono utilizado es preferiblemente de 6.000 a 30.000 aproximadamente, y podrá ser de 6.000 a 24.000, y es preferible que el peso de la fibra de carbono por área de la tela sea de 140 g/m^{2} a 400 g/m^{2} aproximadamente.

Además, esta invención se lleva a cabo preferiblemente con tejido preimpregnado de fibra plana libre de enrollamiento con una anchura de hilo de 3 mm a 20 mm, una relación entre la anchura y el grosor del hilo de más de 20, un número de puntos de cruce de la urdimbre y la trama de 2.500 a 25.000 por metro cuadrado, y un factor de cobertura de más del 90%.

Debido a que este tejido preimpregnado está compuesto por fibras planas de refuerzo con una anchura de hilo de 3 mm a 20 mm, una relación entre la anchura y el grosor del hilo de más de 20, y el número de puntos de cruce de la urdimbre y la trama es reducido, por ejemplo preferiblemente de 2.500 a 25.000 por metro cuadrado, tiene una excelente capacidad de adaptación en su forma. Además, debido a que el tejido consiste en un hilo de fibra plana libre de enrollamiento, no se originan partes estrechas como consecuencia del enrollamiento, y se puede obtener un tejido preimpregnado con una medida uniforme de abertura. Además, debido a que el factor de cobertura es mayor del 90%, y puede ser del 97% o más, se puede obtener un tejido preimpregnado con fibra de refuerzo dispersada de forma uniforme, y debido a que el área de abertura es reducida, las características mecánicas son uniformes.

Un tejido preimpregnado obtenible mediante un procedimiento de esta invención puede tener características tales como que la urdimbre y la trama estén compuestas de hilo de fibra de carbono más preferiblemente con un número de filamentos mayor de 12.000, un peso de la fibra de carbono de 140 g a 240 g por metro cuadrado, y una densidad de tejido de la urdimbre y la trama prácticamente igual. Es un preimpregnado barato porque es fino y porque tiene una densidad de hilo reducida, y los hilos de fibra de carbono contienen un gran número de filamentos para que sean gruesos, y es ligero con una cantidad usual de resina del 30% al 60% en peso.

Particularmente, si la resina de esta invención es una resina de fenol, esto es preferible ya que el FRP obtenido es excelente por su incombustibilidad. Además, el FRP de esta invención puede tener una resistencia al fuego excelente porque el preimpregnado de esta invención tiene un número de puntos de cruce de la urdimbre y la trama de, preferiblemente, 2.500 a 25.000 por metro cuadrado, el número de aberturas es menor, el factor de cobertura es preferiblemente mayor del 90%, el área de abertura es reducida, y la fibra de refuerzo es una fibra de carbono. Un preimpregnado como el descrito, particularmente, evita el paso de las llamas en caso de incendio, y se usa preferiblemente como material de refuerzo FRP de una estructura de sándwich que constituye la pared lateral de una cocina, lavabo o un panel en un avión. Además, se usa de preferiblemente como un material de interior para trenes y autobuses.

Se describirán a continuación con más detalle unas realizaciones de la invención, haciendo referencia a los siguientes ejemplos.

Ejemplos 1 a 9

Ejemplos comparativos 1 a 3

Utilizando una tela C con una anchura de hilo de 6.5 mm, una relación entre la anchura y el grosor del hilo de 65, libre de enrollamiento y plano, compuesto por hilo de fibra de carbono con un número de filamentos de 12.000 y una densidad del hilo de la urdimbre y la trama de 1.25 h/cm, un número, un número de puntos de cruce en un tejido plano de 15.600 por metro cuadrado, y un peso de la fibra de carbono de 200 g por metro cuadrado, y tejido D con una densidad del hilo de la urdimbre y la trama de hilo de fibra de carbono (lo mismo que la fibra de refuerzo mencionada anteriormente) de 1.00 h/cm un número de puntos de cruce de 10.000 por metro cuadrado en un tejido plano, y un peso de la fibra de carbono de 160 g por metro cuadrado, se fabricaron telas fijadas con una anchura de 100 cm, doblando los hilos de unión situados en el centro de la anchura del hilo de la urdimbre y/o la trama, estando cada uno de dichos hilos de unión constituidos por un hilo de cobertura de un copolímero de nylon de bajo punto de fusión, un poliéster de bajo punto de fusión o un polietileno compatible con alcohol como componente de un aglutinante de cobertura, enrollado en espiral alrededor de hilo de fibra de vidrio ECE 225, 1/10, como un componente auxiliar del hilo. Estas telas se han enrollado en rollos de 30 m cada uno.

Adicionalmente, utilizando el mismo hilo de fibra de carbono que el utilizado en las telas C y D, se preparó una tela de carbono con una densidad de hilo de la urdimbre y la trama de 1.20 h/cm, un número de puntos de cruce en un tejido plano de 14.400 por metro cuadrado, y un peso de la fibra de carbono de 193 g por metro cuadrado, y se laminó integrado con una malla no tejida de un poliéster de bajo punto de fusión con un peso de 5 g/m^{2} por calandrado con rodillos calentados a 160ºC. Por lo tanto, se preparó una tela E. De forma similar, también se preparó una tela F en la cual la tela de fibra de carbono tenía una densidad de hilo de la urdimbre y la trama de 1.00 h/cm, un número de puntos de cruce de 10.000 por metro cuadrado, y un peso de la fibra de carbono de 160 g por metro cuadrado. Estas telas también se enrollaron en rollos de 30 m cada uno.

Como resina del procedimiento de preimpregnado se ha utilizado una resina de fenol, y como disolvente se prepararon metanol, MEK, y un disolvente mixto de MEK y metanol en una relación de peso de 90 : 10. La dilución la resina se ajustó para que el contenido en peso de resina del preimpregnado fuese de aproximadamente el 40%, bajo las condiciones de una velocidad del procedimiento del preimpregnado de 2.5 m/min. El tipo de tela, el tipo de aglutinante, y la combinación de disolvente utilizado en el experimento se muestran en las Tablas 1 a 3.

Se añadió una resina diluida en los baños de resina situados bajo el horno de secado 5 vertical, se hizo pasar por este baño de resina una tela enrollada a una velocidad de 2.5 m/min para impregnar la resina entre las fibras de la tela. Ésta se hizo pasar por el horno de secado 5 de tipo vertical que incluye un rodillo 4 situado en la parte superior a una altura de 10 m. La tela impregnada con la resina diluida fue conducida linealmente hacia arriba hasta el rodillo 4 después de pasar a través del baño de resina, y se aplicó aire caliente a las temperaturas respectivas A y B en dirección lateral a la superficie de la tela desde una pared lateral 6 enfrentada a la trayectoria del desplazamiento ascendente de la tela, secando el disolvente hasta un cierto grado, y posteriormente se invirtió la dirección de desplazamiento de la tela haciéndola pasar sobre el rodillo 4, después de lo cual se aplicó aire caliente a la temperaturas respectivas C y D en dirección transversal a la superficie de la tela desde una pared lateral 9 en la trayectoria del desplazamiento descendente para secar el disolvente restante. Posteriormente, el preimpregnado se enrolló, insertando un papel antiadherente. Se dispone un separador en el centro del horno de secado vertical en paralelo a la tela, de manera que la temperatura de secado en la cara superior de la tela y en la cara en proceso se pueda cambiar. Las temperaturas del aire caliente se muestran en las Tablas 1 a 3.

Este preimpregnado se hizo pasar por un rodillo de calandrado calentado a una temperatura de 100ºC con una presión lineal de 20 kg/cm y a una velocidad de 1 m/min.

Se midió el factor de cobertura del preimpregnado tras completar el procedimiento de preimpregnado y el procedimiento de calandrado descritos anteriormente, los resultados se muestran en las Tablas 1 a 3.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 1

1

TABLA 2

2

TABLA 3

3

De los Ejemplos 1 a 9 anteriormente descritos y de los Ejemplos Comparativos 1 a 3, se pueden extraer las siguientes conclusiones.

A.

Cuando se utiliza como disolvente metanol compatible con nylon de bajo punto de fusión, la anchura del hilo se reduce, de lo que resulta un preimpregnado de bajo factor de cobertura (Ejemplos Comparativos 1 y 2). Usando MEK, un disolvente incompatible con nylon de bajo punto de fusión, el factor de cobertura del tejido preimpregnado es ligeramente menor que si se compara con telas tras el procedimiento de preimpregnado, pero a pesar de ello, se obtuvieron preimpregnados con un factor de cobertura elevado del 90% o más. (Ejemplos 1, 2, 4 y 7).

B.

Mezclando aproximadamente un 10% de metanol, un disolvente que puede disolver el aglutinante, con MEK, se puede conseguir que un no disolvente del aglutinante proporcione un efecto de fijación, lo que resulta en un preimpregnado con un factor de cobertura elevado del 90% (Ejemplo 3).

C.

Incluso cuando el polímero aglutinante es un poliéster o polietileno de bajo punto de fusión, se consigue el mismo efecto que en A utilizando metanol, un disolvente incompatible (Ejemplos 5 y 6).

D.

Cuando las temperaturas de aire caliente A y B en el inicio del procedimiento de secado se aumentan a temperaturas más elevadas que el punto de ebullición del disolvente, la planitud del hilo tejido disminuye, y se obtiene un preimpregnado con un factor de cobertura reducido del 80% (Ejemplo Comparativo 3). Sin embargo, seleccionando la temperatura del aire caliente a 1/2 de la zona de secado bajo el punto de ebullición, se obtuvo un preimpregnado con un elevado factor de cobertura del 95% o más (Ejemplo 1).

E.

Haciendo pasar un preimpregnado a través de un calandrado, el hilo tejido se ensancha y se mejora el factor de cobertura del preimpregnado de un 94% a un 97% hasta un 100%. Se obtuvo un preimpregnado con la fibra de carbono completamente dispersa (Ejemplos 1 a 7).

Con el procedimiento por vía húmeda para llevar a cabo un preimpregnado de una tela tejida de refuerzo de esta invención, y el preimpregnado fabricado con este procedimiento, los hilos tejidos no pierden su anchura durante el procedimiento por vía húmeda incluso si la densidad del tejido es muy baja, y se puede obtener un preimpregnado sin abertura entre los hilos tejidos.

Como se ha descrito anteriormente, con un procedimiento de una tela tejida de refuerzo de la realización de esta invención y con este procedimiento de fabricación, se puede obtener una tela preimpregnada con un factor de cobertura elevado, ya que después de que una tela, compuesta sustancialmente de hilos de fibra de refuerzo exentos de enrollamiento con un número reducido de puntos de cruce de al urdimbre y la trama, se ha impregnado con resina, y durante la impregnación, el hilo de la tela se puede ensanchar mediante un rodillo de presionado.

Además, con el preimpregnado de esta invención, debido a que se obtiene un preimpregnado fino con un hilo de fibra de refuerzo grueso, se puede obtener un producto a bajo coste y ligero. Además, debido a que no hay grandes aberturas en la tela tejida en el preimpregnado, y que las fibras están dispersas de forma uniforme, no se produce ningún defecto en la formación de una estructura de sándwich de nido de abeja mediante un procedimiento de cocuring de nido de abeja, y esta invención proporciona un excelente material interior para un avión.

Este tejido preimpregnado es de bajo coste y ligero, porque se obtiene un preimpregnado fino a partir de hilos de fibra de refuerzo gruesos. Debido a que no hay aberturas entre los hilos tejidos y a que las fibras están dispersas de forma uniforme, las características mecánicas del material compuesto son uniformes y proporciona un efecto excelente como material interior.

Claims (39)

1. Procedimiento de fabricación por vía húmeda de un tejido preimpregnado que comprende la impregnación de una tela tejida (1), (15), que tiene un número de puntos de cruce de los hilos de fibra de urdimbre (16) y de trama (17) en un intervalo de 2.000 a 70.000/m^{2}, con una resina (3) diluida y el secado, caracterizado por el hecho de que los hilos de fibra de urdimbre (16) y de trama (17) de la tela están sustancialmente exentos de enrollamiento y tienen una anchura de hilo de 3 a 20 mm y una planitud, definida como una relación entre la anchura y el grosor del hilo, de al menos 20, y por el hecho de que el procedimiento también comprende la etapa (A) de distribuir en la tela una pluralidad de aglutinantes (18), (19), (20) con una configuración en forma de línea para fijar la planitud del hilo antes de la impregnación de la tela (1), (15) con una resina (3) diluida con un disolvente, siendo al menos el 80% de dicho disolvente incompatible con el aglutinante.

2. Procedimiento por vía húmeda, según la reivindicación 1, que incluye la etapa adicional (B) de calandrado de la tela tejida (1), (15) después del secado.

3. Procedimiento por vía húmeda, según las reivindicaciones 1 o 2, en el que la tela (1), (15), anteriormente o posteriormente a la etapa de calandrado (B), tiene un factor de cobertura del 70% o más.

4. Procedimiento por vía húmeda, según la reivindicación 3, en el que la tela (1), (15) tiene un factor de cobertura de al menos el 90%.

5. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el número de puntos de cruce está en el intervalo de 2.500 a 25.000/m^{2} y la tela (1), (15) tiene un factor de cobertura del 90% o más.

6. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aglutinante (18), (19), (20) se aplica al menos en las tramas (17).

7. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aglutinante (18), (19), (20) es un aglutinante de recubrimiento en una fibra de reducido encogimiento.

8. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aglutinante (18), (19), (20) es una malla no tejida.

9. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aglutinante (18), (19), (20) se aplica en una cantidad de 0.5 a 15 gr/m^{2}.

10. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aglutinante (18), (19), (20) comprende un copolímero de nylon compatible con un alcohol y el disolvente comprende un disolvente del tipo sin alcohol.

11. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el aglutinante (18), (19), (20) comprende un copolímero de nylon incompatible con un alcohol y el disolvente comprende un disolvente del tipo con alcohol.

12. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el aglutinante (18), (19), (20) comprende un poliéster y el disolvente comprende un disolvente del tipo con alcohol.

13. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el secado es secado por aire caliente.

14. Procedimiento por vía húmeda, según la reivindicación 13, en el que la tela (1), (15) impregnada con la resina (3) diluida se hace pasar por una zona de secado por aire caliente en la que la temperatura del aire caliente del primer 1/4 de la zona de secado por aire caliente está por debajo del punto de ebullición del disolvente.

15. Procedimiento por vía húmeda, según las reivindicaciones 13 o 14, en el que la etapa (B) se lleva a cabo después del secado por aire caliente.

16. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la resina es una resina de fenol termoendurecible.

17. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tela tejida (1), (15) comprende una hilo multi-filamento de fibra de carbono.

18. Procedimiento por vía húmeda, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tela tejida (1), (15) comprende un hilo multi-filamento que tiene un número de filamentos de 6.000 a 24.000.

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19. Procedimiento por vía húmeda, según las reivindicaciones 3 o 4, en el que el factor de cobertura de la tela tejida es del 97% o más.

20. Tejido preimpregnado que comprende una tela tejida (1), (15), que tiene un número de puntos de cruce de los hilos de fibra de urdimbre (16) y de trama (17) en un intervalo de 2.000 a 70.000/m^{2}, y estando impregnada dicha tela tejida (1), (15) con una resina, caracterizado por el hecho de que la tela tejida (1), (15) tiene un factor de cobertura de al menos el 90% y comprende hilos de fibra de urdimbre (16) y de trama (17) que están sustancialmente exentos de enrollamiento y tienen una anchura de 3 a 20 mm y una planitud, definida como una relación entre la anchura y el grosor del hilo, de al menos 20, y por el hecho de que la tela tejida (1), (15) tiene un aglutinante (18), (19), (20) distribuido en el mismo con una configuración en forma de línea para mantener la planitud del hilo.

21. Tejido preimpregnado, según la reivindicación 20, en el que el número de puntos de cruce de urdimbre (16) y de trama (17) está en un intervalo de 2500 a 25000/m^{2}.

22. Tejido preimpregnado, según las reivindicaciones 20 o 21, en el que la tela tiene un factor de cobertura de al menos el 97%.

23. Tejido preimpregnado, según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que el número de filamentos de uno de los hilos de urdimbre (16) y de trama (17) es 6.000 o más, las densidades respectivas de tejido de la urdimbre y de la trama son sustancialmente las mismas, y la tela está tejida a partir de fibra de carbono para proporcionar un peso de fibra de carbono de la tela tejida dentro del intervalo de 140 a 240 gr/m^{2}.

24. Tejido preimpregnado, según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, en el que el área promedio de las aberturas entre la urdimbre (16) y la trama (17) es de 1.5 mm^{2} o menos.

25. Tejido preimpregnado, según la reivindicación 24, en el que las aberturas entre la urdimbre (16) y la trama (17) están sustancialmente cerradas.

26. Tejido preimpregnado, según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 25, en el que la resina es una resina de fenol termoendurecible.

27. Tela tejida (1, 15) para un tejido preimpregnado según la reivindicación 20, comprendiendo la tela hilos de fibra de urdimbre (16) y de trama (17) que tienen un número de puntos de cruce de 2.000 a 70.000 por metro cuadrado, caracterizada por el hecho de que los hilos de fibra (16), (17) están sustancialmente exentos de enrollamiento y tienen una anchura de hilo de 3 a 20 mm y una planitud, definida como una relación entre la anchura y el grosor del hilo, de 20 o más, teniendo la tela un factor de cobertura del 90% o más, y estando distribuido en la tela un aglutinante (18), (19), (20) con una configuración en forma de línea.

28. Tela tejida, según la reivindicación 27, en la que el número de puntos de cruce de urdimbre y de trama es de 2.500 a 25.000 por metro cuadrado.

29. Tela tejida, según las reivindicaciones 27 o 28, en la que el aglutinante (18), (19), (20) comprende un polímero con un punto de fusión de 100 a 180ºC.

30. Tela tejida, según la reivindicación 29, en la que dicho aglutinante (18), (19), (20) comprende un copolímero de nylon que es compatible con un alcohol.

31. Tela tejida, según la reivindicación 30, en la que el copolímero de nylon es compatible con metanol.

32. Tela tejida, según la reivindicación 29, en la que el aglutinante (18), (19), (20) comprende un copolímero de nylon que es incompatible con un alcohol.

33. Tela tejida, según la reivindicación 32, en la que el copolímero de nylon es incompatible con metanol.

34. Tela tejida, según la reivindicación 27, en la que el aglutinante (18), (19), (20) comprende un poliéster.

35. Tela tejida, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 34, en la que el aglutinante (18), (19), (20) está distribuido en al menos el hilo de la trama (17).

36. Tela tejida, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 35, que también comprende un hilo auxiliar, en la que el aglutinante cubre el hilo auxiliar.

37. Tela tejida, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 36, en la que la el hilo de fibra es un hilo de fibra de carbono.

38. Tela tejida, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 37, en la que el aglutinante (18), (19), (20) está presente en una cantidad de 0.5 a 15 gr/m^{2}.

39. Tela tejida, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 38, en la que los hilos de la urdimbre (16) y de la trama (17) comprenden haces de fibra de carbono que tienen 12.000 o más filamentos por haz, y un peso de fibra de carbono de 140 a 240 gr/m^{2}, y las respectivas densidades de tejido de la urdimbre (16) y de la trama (17) son sustancialmente las mismas.