ES2345795T3 - Textil tratado por infusion que permite velocidades de infusion de resina elevadas. - Google Patents
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Abstract
Un textil de refuerzo, que comprende: una primera capa de fibras continuas colimadas; una segunda capa seleccionada entre un grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo, y combinaciones de éstos, y un adhesivo de superficie, adhiriendo dicho adhesivo de superficie dichas primera y segunda capas entre sí, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda, teniendo dicho adhesivo de superficie un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a la temperatura de fusión y de 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación.
Description
Textil tratado por infusión que permite
velocidades de infusión de resina elevadas.
La presente invención se refiere, en general, a
un textil de refuerzo o tratado por infusión que puede ser moldeado
en grandes estructuras compuestas así como a un procedimiento de
fabricación de dicho textil.
Los textiles de refuerzo hechos a partir de
materiales fibrosos constituidos en material tejido, tricotado y no
tejido son bien conocidos en la técnica. Hilos de vidrio, carbono y
aramida se constituyen típicamente en textiles, y una pluralidad de
capas de textil es apilada y cortada en ensamblajes de textil secos
o preformas. Las preformas son a continuación tratadas por infusión
o impregnadas con un aglomerante de resina y curadas para
constituir un compuesto rígido.
Típicamente, las preformas incluyen una o más
capas de material de fibras orientadas que son agrupadas y
conformadas antes de su inserción en un molde de inyección de
resina. El molde se cierra y la resina es insertada entonces dentro
del molde para infilitrarse entre las fibras para completar la pieza
compuesta.
Con el fin de obtener la resistencia deseada y
la integridad estructural de la pieza final, es necesario mantener
la orientación direccional de las fibras mediante la integración de
resina y el proceso de moldeo. Esto puede llevarse a cabo de dos
maneras: en la primera, las fibras unidireccionales son cosidas
entre sí o mantenidas juntas mediante fibras transversales.
Desafortunadamente, el cosido generalmente reduce la dureza del
compuesto. Así mismo, el cosido y/o las fibras transversales
generalmente ralentizan el proceso de impregnación y hacen que las
fibras unidireccionales sean más difíciles de humedecer.
Como alternativa, las fibras unidireccionales
pueden ser mantenidas en posición mediante su impregnación con
resina. Aunque en general es suficiente para mantener las fibras
unidas durante la infusión de resina y el moldeo, la resina
utilizada para la preimpregnación tiene la desafortunada tendencia a
interferir o ralentizar la impregnación de resina durante el
proceso de moldeo haciendo con ello que sea difícil humedecer
adecuadamente las fibras unidireccionales.
La presente invención se refiere a un textil
tratado por infusión que optimiza de un modo mejor el ensamblaje,
la preformación, la conformabilidad para la maquinación, la
velocidad en función de la resina, el grosor de consolidación, la
estética de la superficie, y el rendimiento estructural del
compuesto en una amplia gama de procesos de moldeo cerrados que
incluyen los procesos VIP, RTM y RTM Lite o VARTM. Esto representa
toda la gama de los procesos de moldeo cerrados compuestos
utilizados por consumidores de los consumidores de la industria, y
el transporte de productos navales de la energía eólica o de la
construcción. Más concretamente, el textil de refuerzo de la
presente invención proporciona la suficiente rigidez para mantener
verticales las superficies de moldeo y mantener la alineación de
las fibras y las propiedades mecánicas óptimas del compuesto como
la resistencia compresiva y la deformación contra la ruptura. De
forma simultánea, el textil posibilita unas velocidades de infusión
de la resina muy rápidas para asegurar una completa humidificación
de las fibras y un moldeo óptimo de los componentes con la más alta
calidad.
En su forma más sencilla, el textil de refuerzo
comprende (a) una primera capa de fibras continuas colimadas, (b)
una segunda capa seleccionada entre un grupo consistente en velo,
mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado
directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil
tejido, textil no tejido, cáñamo y combinaciones de estos y (c) un
adhesivo de superficie. El adhesivo de superficie se adhiere a las
primera y segunda capas entre sí. El adhesivo de superficie se
selecciona entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y
un adhesivo pegado en banda. El adhesivo de superficie tiene un
índice del flujo de la fusión que oscila, de modo aproximado, entre
5 y, de modo aproximado, 500 a temperatura de fusión y, de modo
aproximado, entre 900 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura
de aplicación. En una posible forma de realización, el textil de
refuerzo está constituido sin costura, basándose completamente en el
adhesivo de superficie para mantener las fibras continuas colimadas
con alineación.
Las fibras continuas colimadas son seleccionadas
entre un grupo de materiales consistente en fibras de vidrio,
fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo,
fibras de carbono no grafito, fibras de grafito monolítico al boro,
fibras de carbono no grafito monolítico al boro, silicona, aramida,
fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de
polímero termoplástico, fibras naturales y mezclas de éstas.
Describiendo de forma más específica la
invención, las fibras continuas colimadas tienen un tamaño de torón
de entre, de modo aproximado, 100 y, de modo aproximado 10,000 tex y
un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 9 y, de modo
aproximado, 30 micrómetros. En una aplicación típica, las fibras
continuas colimadas tienen un tamaño de torón de entre, de modo
aproximado, 600 y, de modo aproximado 8,000 tex y un diámetro de
filamento entre, de modo aproximado, 12 y, de modo aproximado, 26
micrómetros.
Las fibras cortadas tienen un tamaño de torón de
entre, de modo aproximado, 1,000 y, de modo aproximado, 8,000 tex y
un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 6 y, de modo
aproximado, 30 micrómetros. Las fibras cortadas tienen un tex de
entre, de modo aproximado 10 y, de modo aproximado, 1,000 en torones
separados. Los filamentos del velo toronados, completamente
dispersos, o una combinación de toronados y completamente
dispersos. Así mismo, el textil de refuerzo incluye un tamaño que
incorpora unos reactivos seleccionados entre un grupo consistente
en agua, ácido acético, un lubricante, un formador de película, un
agente de acoplamiento al silano, un biocida y mezclas de
éstos.
El adhesivo de superficie está formulado o
seleccionado entre un grupo consistente en PE, cera microcristalina,
EVA, EVA modificado, copolímero etileno - éster acrílico,
terpolímeros etileno - éster acrílico - anhídrido maleico,
copoliésteres, copoliamidas, polipropileno amorfo, cauchos
sintéticos, copolímeros bloques acrílicos, y combinaciones de
éstos. Cuando el adhesivo de superficie es un adhesivo pegado en
banda, se caracteriza por una viscosidad de entre, de modo
aproximado, 0,5 y, de modo aproximado, 1 N/n.
El textil de refuerzo tiene un área por unidad
en peso de entre, de modo aproximado 0,5 y, de modo aproximado, 3
kg./sm y comprende entre, de modo aproximado, un 30 y, de modo
aproximado, un 80 por ciento en peso de una primera capa, de entre,
de modo aproximado, un 20 y, de modo aproximado, un 70 por ciento en
peso de una segunda capa y entre, de modo aproximado, un 0,1 y, de
modo aproximado, un 2 por ciento en peso de adhesivo de superficie.
El adhesivo de superficie se aplica en un peso areal de entre, de
modo aproximado, 2 y, de modo aproximado,
30 gsm.
30 gsm.
De acuerdo con un aspecto adicional de la
presente invención se proporciona un procedimiento para fabricar un
textil de refuerzo. El procedimiento comprende: (a) la constitución
de una lámina colimada de fibras continuas; (b) la provisión de un
adhesivo de superficie seleccionado entre un grupo consistente en un
adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que presenta un
índice de flujo de la fusión que oscila entre, de modo aproximado,
5 y, de modo aproximado, 500 a la temperatura de fusión y, de modo
aproximado, entre, de modo aproximado, 900 y, de modo aproximado,
2,500 a la temperatura de aplicación; y (c) la consolidación de la
lámina colimada con una capa de material seleccionado entre un
grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de
torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras
continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y
combinaciones de éstos.
La etapa de constitución incluye las etapas
adicionales de alimentación de una pluralidad de fibras continuas a
partir de una fileta y la provisión del adhesivo de superficie en
forma de banda. La etapa de constitución, puede, así mismo, incluir
la formación del adhesivo de superficie en una banda en línea. Así
mismo, la etapa de constitución puede incluir la extrusión del
adhesivo de superficie en forma de producto de termofusión. Cuando
el adhesivo de superficie es un producto de termofusión, el
procedimiento incluye la aplicación del adhesivo termofusible en
una pauta seleccionada entre un grupo consistente en una pauta
sinusoidal, una pauta en bucle, una pauta en línea recta y
combinaciones de éstas. El adhesivo de superficie se aplica en una
densidad areal de entre, de modo aproximado, 2 y, de modo
aproximado, 30 gsm. Así mismo, el procedimiento incluye la
complitud de la consolidación a una velocidad de, entre, de modo
aproximado, 50 y, de modo aproximado, 500 metros/minuto.
De acuerdo con un aspecto adicional de la
presente invención el textil de refuerzo comprende un velo
superficial, un mat de filamento continuo, al menos una lámina de
fibras continuas colimadas, una capa de textil tejido o no tejido,
y un adhesivo de superficie. El adhesivo de superficie se selecciona
entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un
adhesivo pegado en banda que presenta un índice de flujo de la
fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo
aproximado, 500 a la temperatura de fusión y, de modo aproximado,
900 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura de aplicación.
De acuerdo con otro aspecto adicional de la
presente invención, el textil de refuerzo comprende un velo
superficial, una capa de medios de infusión seleccionada entre un
grupo de materiales consistentes en velo, mat de filamento
continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo
directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no
tejido, cañamazo y combinaciones de éstos, una lámina de fibras
continuas colimadas, una primera capa de refuerzo de textil
unidireccional que se extiende en una dirección, de modo aproximado,
de + 45 grados con respecto a las fibras continuas colimadas y una
segunda capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende
en una dirección, de modo aproximado, de - 45 grados con respecto a
las fibras continuas colimadas y un adhesivo de superficie. El
adhesivo de superficie se selecciona entre un grupo consistente en
un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que presenta
un índice de flujo de la fusión que oscila entre, de modo
aproximado, 5 y, de modo aproximado, 500, a la temperatura de fusión
y, de modo aproximado, entre 900 y, de modo aproximado, 2,500 a la
temperatura de aplicación. El textil de refuerzo puede, así mismo,
incluir una segunda lámina de fibras continuas colimadas y un
adhesivo de superficie subyacente a la segunda capa de
refuerzo.
De acuerdo con otro aspecto adicional de la
presente invención, un textil de refuerzo comprende un velo
superficial, un mat de filamento continuo, al menos una lámina de
fibras continuas colimadas, una primera capa de refuerzo de un
textil unidireccional que se extiende en una dirección, de modo
aproximado, de + 45 grados con respecto a las fibras continuas
colimadas, y una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional
que se extiende en una dirección, de modo aproximado, de - 45
grados con respecto a las fibras continuas colimadas y un adhesivo
de superficie seleccionado entre un grupo consistente en adhesivo
termofusible y un adhesivo pegado en banda que presenta un índice
de flujo de la fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de
modo aproximado, 500 a la temperatura de fusión y, de modo
aproximado, entre 900 y, de modo aproximado, 2,500 a la temperatura
de aplicación. El textil de refuerzo comprende así mismo una capa de
fibras cortadas. Además del textil de refuerzo puede así mismo
incluir al menos una capa de refuerzo adicional subyacente a la
segunda capa de refuerzo.
En la descripción que sigue se muestran y
describen diversas formas de realización diferentes de la presente
invención, simplemente a modo de ilustración de algunos de los modos
mejor adaptados para llevar a cabo la invención. Como se
comprenderá, la invención es capaz de llevarse a cabo con otras
formas de realización diferentes y, sus diversos detalles son
susceptibles de modificación en diversos y evidentes aspectos todo
ello sin apartarse de la invención. De acuerdo con ello. los dibujos
y descripciones serán consideradas de naturaleza ilustrativa y no
como restrictivos.
Los dibujos que se acompañan incorporados en y
que forman parte de la memoria descriptiva, ilustran diversos
aspectos de la presente invención y, juntamente con la descripción,
sirven para explicar determinados principios de la invención. En
los dibujos:
La Fig. 1 es una vista en alzado lateral
esquemática de una posible forma de realización del textil de
refuerzo de la presente invención;
la Fig. 2a es una vista en alzado lateral
esquemática que ilustra un proceso en línea para la formación del
textil de refuerzo de la presente invención;
la Fig. 2b es una vista esquemática que ilustra
un proceso de termofusión extruido para la formación del textil de
refuerzo de la presente invención;
la Fig. 2c es una ilustración esquemática de un
proceso de banda adhesiva en seco para la formación del textil de
refuerzo de la presente invención;
la Fig. 3 es una vista en alzado lateral
esquemática de una forma de realización alternativa del textil de
refuerzo de la presente invención;
la Fig. 4 es una vista en alzado lateral
esquemática de otra forma adicional de realización del textil de
refuerzo de la presente invención;
la Fig. 5 es una vista en perspectiva
parcialmente en sección de otra posible forma de realización más del
textil de refuerzo de la presente invención; y
la Fig. 6 es una vista en perspectiva
parcialmente en sección de otra posible forma de realización más del
textil de refuerzo de la presente invención.
A continuación se hará referencia con detalle a
las actuales formas de realización preferentes de la presente
invención, ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos que se
acompañan.
Una primera forma de realización del textil de
refuerzo 10 de la presente invención se ilustra en la Fig. 1. El
tejido de refuerzo 10 incluye una primera capa 12 de fibras
continuas colimadas y una segunda capa 14 seleccionada entre un
grupo consistente en velo, mat de filamentos continuos, mat de
torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras
continuas colimada, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y
combinaciones de éstos. Las capas 12 y 14 están pegadas entre sí por
una superficie adhesiva 16 en su superficie que funciona para
mantener en posición las fibras continuas colimadas. De esta manera,
el textil de refuerzo ilustrado no presenta costura.
La primera capa 12 de fibras continuas colimadas
puede seleccionarse entre un grupo de materiales consistente en
fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de
carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito al
boro, fibras de carbono no grafito al boro, silicona, aramida,
fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de
polímero termoplástico, fibras naturales, y mezclas de éstas. Las
fibras continuas colimadas tienen un tamaño de torón de entre, de
modo aproximado, 100 y, de modo aproximado, 10,000 tex y un
diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 9 y, de modo
aproximado, 30 micrómetros. Para aplicaciones típicas, las fibras
continuas colimadas, generalmente tienen un tamaño de torón de
entre, de modo aproximado, 600 y, de modo aproximado, 8,000 tex y
un diámetro de filamento de entre, de modo aproximado, 12 y, de
modo aproximado, 26 micrómetros.
La segunda capa 14 está construida a partir de
un grupo seleccionado a partir de un grupo de materiales consistente
en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras
de carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito
monolítico al boro, fibras de carbono no grafito monolítico al boro,
silicona, aramida, fibras de cerámica, fibras de polímero
termoendurecido, fibras de polímero termoplástico, fibras
naturales, y mezclas de éstas. Cuando se utilizan fibras cortadas,
esas fibras presentan un tamaño de torón de entre, de modo
aproximado, 1,000 y, de modo aproximado, 8,000 tex y un diámetro de
filamento de entre, de modo aproximado, 6 a 30 micrómetros. Las
fibras cortadas tienen un tex de entre, de modo aproximado, 10 y,
de modo aproximado, 1,000 tex en torones dividido. Cuando se utiliza
velo, los filamentos están toronados, completamente dispersos o en
una combinación de toronados y completamente dispersos.
Las fibras utilizadas en la primera capa 12 y en
la segunda capa 14 pueden incluir una cola. Esa cola incluye
reactivos seleccionados entre un grupo consistente en agua, ácido
acético, lubricante, un formador de película, un agente de
acoplamiento de silano, un biocida, y mezclas de éstos.
El adhesivo de superficie 16 se selecciona o
formula entre un grupo consistente en PE, cera microcristalina,
EVA, EVA modificado, copolímero etileno - éster acrílico,
terpolímeros etileno éster - acrílico - anhídrido maleico,
copoliésteres, copoliamidas, polipropileno amorfo, cauchos
sintéticos, copolímeros bloques acrílicos, y combinaciones de
éstos. Cuando se utilice un adhesivo pegado en banda, el adhesivo
presenta una viscosidad entre, de modo aproximado, 0,5 y, de modo
aproximado 1 N/m. Cuando se utilice un adhesivo termofusible, el
adhesivo presenta un tiempo abierto de entre, de modo aproximado, 3
segundos y, de modo aproximado, 10 minutos a la temperatura de
aplicación de, de modo aproximado, 100 C a 200 C y una viscosidad de
cizalla de entre, de modo aproximado, 10 Pa *s y, de modo
aproximado 250 Pa *s.
De modo ventajoso, el adhesivo de superficie 16
une firmemente y mantiene las fibras continuas individuales de la
capa de fibras colimadas 12 en alineación paralela posibilitando al
tiempo y de manera simultánea la rápida infusión cuando esa capa es
a continuación tratada por infusión con resina. Ello se debe a que
el adhesivo de superficie 16 solo penetra las fibras hasta un punto
limitado y mantiene la infusión a medio camino. La energía de
superficie del adhesivo es típicamente inferior a 45 dinas/cm. La
resistencia cohesiva del adhesivo de 0,3 MPa a 6 MPa depende de si
se desean características simples a la presión en la aplicación
para obtener la flexibilidad durante la preparación en la colocación
en molde con grapeado, corte, ayuste y adherencia de los hilos del
montaje pegado. Así mismo, la fuerza de adherencia del montaje
pegado puede oscilar entre 40 y 200 N/m para atributos sensibles a
la presión o de 300 a
3 000 N/m para montajes pegados permanentes.
3 000 N/m para montajes pegados permanentes.
El textil de refuerzo 10 ilustrado en la Fig. 1
típicamente presenta un peso por superficie unitaria de entre, de
modo aproximado, 0,5 y, de modo aproximado, 3,0 Kg/sm y comprende
entre, de modo aproximado, 30 y, de modo aproximado, un 80 por
ciento en peso de una primera capa 12, entre, de modo aproximado, un
20 y, de modo aproximado, un 70 por ciento en peso de una segunda
capa 14 y entre, de modo aproximado, un 0,1 y, de modo aproximado,
un 2 por ciento en peso de adhesivo de superficie 16. Típicamente,
el textil de refuerzo 10 tiene un peso de, entre de modo
aproximado, 0,5 y, de modo aproximado, 1,5 Kg/sm teniendo la primera
capa 12 un peso de entre, de modo aproximado, 0,3 y, de modo
aproximado 1,5 kg/sm, teniendo la segunda capa 14, un peso de
entre, de modo aproximado, 0,05 y, de modo aproximado, 0,75 kg/sm y
siendo el adhesivo de superficie 16 aplicado a una densidad de
entre, de modo aproximado, 2 y, de modo aproximado, 30 gsm. Así
mismo, la primera capa 12 tiene una porosidad de entre, de modo
aproximado, 1,000 y, de modo aproximado, 9,000 l/sm/s.
El textil de refuerzo 10 de la presente
invención puede ser procesado o fabricado de acuerdo con diversos
procedimientos. Un proceso para la extrusión en banda de adhesivo en
línea del textil de refuerzo 10 se ilustra en la Fig. 2a. Las
fibras de filamento continuo individuales 20 son alimentadas desde
una fileta 22 para que queden alineadas. Un adhesivo 24 es
alimentado desde una fuente 26 y se inyecta aire dentro de una
hiladora 28. Una banda adhesiva 30 es extruída de la hiladora 28 y
aplicada a la cara de la segunda capa 14 del mat de filamento
continuo, textil o similares. Esto va seguido por la consolidación
de la primera capa o de la lámina colimada de fibras continuas 12
de la segunda capa 14 y del adhesivo de superficie 16 en la unidad
de pegamento en banda 30. El textil de refuerzo resultante 10 es a
continuación recogida sobre una bobina de devanado 32. La
consolidación puede llevarse a cabo a una velocidad de entre, de
modo aproximado, 50 y, de modo aproximado, 500 metros/minuto.
Un proceso alternativo de fabricación del tejido
de refuerzo 10 de la presente invención se ilustra en la Fig. 2b.
Tal como se ilustra, una pluralidad de fibras continuas es
alimentada en alineación desde la fileta 36 dentro de la unidad de
manipulación termofusible extruída 38. De forma simultánea, un
adhesivo termofusible es extruido del troquel 40. La primera capa
de fibras continuas colimadas 12 es a continuación consolidada con
una segunda capa 14 de, por ejemplo, mat de filamento continuo,
textil, velo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat
continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil
no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos para obtener el textil
de refuerzo 10 que es a continuación devanado sobre la bobina
42.
El adhesivo termofusible puede ser aplicado
sustancialmente en cualquier pauta, incluyendo pautas seleccionadas
entre un grupo consistente en una pauta sinusoidal, una pauta en
bucle, una pauta en línea recta y combinaciones de éstas. En una u
otra forma de realización, el adhesivo de superficie se dispone con
una densidad areal de entre, de modo aproximado, 2 y, de modo
aproximado, 30 gsm.
La Fig. 2c ilustra otro proceso alternativo más
para la fabricación del textil de refuerzo 10 de la presente
invención. Tal y como se ilustra, una pluralidad de fibras continuas
34 es alimentada en alineación a partir de la fileta 36 junto con
una capa 14 de mat de filamento continuo, textil o similar y una
banda interviniente de adhesivo de superficie 10 dentro de una
unidad de manipulación de banda adhesiva en seco 44. El textil de
refuerzo 10 es consolidado en la unidad de manipulación 44 y a
continuación devanado sobre la bobina 46.
\newpage
Hasta este punto se ha descrito un textil de
refuerzo 10 de dos capas básicas. Debe apreciarse, sin embargo, que
la presente invención abarca otras formas de realización con más de
dos capas. Ejemplos de estas formas de realización alternativas se
presentan en las Figs. 3 a 6.
Un textil de refuerzo 50 apropiado, por ejemplo,
para aplicaciones de las paredes laterales de un remolque para
camión se ilustra en la Fig. 3. Ese textil de refuerzo 50 incluye un
velo superficial 52 un mat de filamento continuo 54, al menos una
lámina de fibras continuas colimadas 56 y una capa 58 de textil
tejido o no tejido. Un adhesivo de superficie 60 se dispone en la
zona interfacial entre la lámina de fibras continuas colimadas 56 y
la capa 58. El adhesivo de superficie 60 se selecciona entre un
grupo consistente en adhesivo termofusible y una adhesivo pegado en
banda. El adhesivo de superficie tiene un índice de flujo de la
fusión que oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo
aproximado, 500 a temperatura ambiente y, de modo aproximado, 900
y, de modo aproximado, 2,500 a temperatura de aplicación.
El velo superficial 52 del textil de refuerzo 50
puede, por ejemplo, estar construido con vidrio, carbono,
poliéster, poliamida, poliolefina, o fibras híbridas de éstas con un
aglutinante. El mat de filamento continuo 54 del textil de refuerzo
50 puede, por ejemplo, estar construido con vidrio, carbono,
poliéster, pliamida, poliolefina, o torones híbridos de éstos con
un aglutinante. La lámina de fibras continuas colimadas 56
sustancialmente se corresponde con la primera capa 12 descrita con
detalle con respecto a la forma de realización mostrada en la Fig.
1. La capa 58 puede estar construida con un material seleccionado
entre un grupo de materiales consistente en fibras de vidrio,
fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo,
fibras de carbono no grafito, fibras de grafito monolítico al boro,
fibras de carbono no grafito monolítico al boro, siliconas,
aramidas, fibras de cerámica, fibras de polímero termoendurecido,
fibras de polímero termoplástico, fibras naturales y mezclas de
éstas. El textil de refuerzo 50 puede ser procesado en línea de
manera similar a la ilustrada en las Figs. 2a a 2c.
El textil de refuerzo 70 ilustrado en la Fig. 4
puede, por ejemplo, ser utilizado para aplicaciones de casetas de
cubierta de la industria naval. Tal y como se ilustra, el textil de
refuerzo comprende un velo superficial 72, una capa de fibras
cortadas 74, una lámina de fibras continuas colimadas 76, una capa
intermedia 78 de tratamiento por infusión y una capa de textil
tejido, textil no tejido o fibras cortadas 80. Un adhesivo de
superficie 82 está dispuesto en la superficie interfacial entre la
lámina de fibras continuas colimadas 76 y la capa intermedia 78 de
tratamiento por infusión. El adhesivo de superficie 82 se selecciona
entre un grupo consistente en adhesivo termofusible y adhesivo
pegado en banda que presenta un índice de flujo de la fusión que
oscila entre, de modo aproximado, 5 y, de modo aproximado, 500 a
temperatura ambiente y, de modo aproximado, 700 y, de modo
aproximado, 2,500 a la temperatura de aplicación.
El velo superficial 72 está construido con
vidrio, carbono, poliéster, poliamida, poliolefina, o torones
híbridos de éstos, con un aglutinante. Las fibras cortadas pueden
estar construidas con fibras de vidrio o carbono. Las fibras
cortadas tienen un tamaño de torón de entre, de modo aproximado,
1,000 y, de modo aproximado, 8,000 tex y un diámetro de filamento
de entre, de modo aproximado, 6 y, de modo aproximado, 30
micrómetros. Las fibras cortadas, así mismo, presentan un tex de
entre, de modo aproximado, 10 y, de modo aproximado, 1,000 en
torones separados. La lámina 76 de fibras continuas colimadas
sustancialmente se corresponde con la primera capa 12 de la forma
de realización de la Fig. 1.
La capa intermedia 78 de tratamiento por
infusión se selecciona entre un grupo de materiales consistentes en
velo, mat de filamentos continuos, mat de torones cortados, mat
cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas,
textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos.
Los materiales utilizados para la capa intermedia 78 de tratamiento
por infusión incluyen, por ejemplo, mat de filamentos continuos,
cañamazo o mat continuo directo. La capa de textil tejido, textil no
tejido o fibras cortadas 80 se describió con mayor detalle con
anterioridad con respecto a la segunda capa 14 de la forma de
realización de la Fig. 1. El adhesivo de superficie 82 se
corresponde con el adhesivo de superficie 16 descrito con mayor
detalle con anterioridad con respecto a la forma de realización de
la Fig. 1.
El textil de refuerzo 90 ilustrado en la Fig. 5
puede ser utilizado, por ejemplo, para aplicaciones de cascos de
hidroaviones en la industria naval. El textil de refuerzo 90 incluye
un velo superficial 92, una capa intermedia 94 de tratamiento por
infusión, una lámina de capas continuas colimadas 96, una primera
capa de refuerzo de textil unidireccional 98 que se extiende en una
dirección, de modo aproximado, de + 45 grados con respecto a las
fibras continuas colimadas 96 y una segunda capa de refuerzo de
textil unidireccional 100 que se extiende en una dirección, de modo
aproximado, de - 45 grados con respecto a las fibras continuas
colimadas 96. Además, un adhesivo de superficie 102 está dispuesto
en la superficie interfacial entre las fibras continuas colimadas
96 y la primera capa de refuerzo 98.
El velo superficial 92 puede estar constituido
con, por ejemplo, vidrio, carbono, poliéster, poliamida,
poliolefina, o fibras híbridas de éstos con un aglutinante. La capa
intermedia de tratamiento por infusión se selecciona entre un grupo
de materiales consistentes en velo, mat de filamento continuo, mat
de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo,
fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido,
cañamazo y combinaciones de éstos. Los materiales utilizados
incluyen, por ejemplo, mat de filamento continuo. La lámina 96 de
fibras continuas colimadas se corresponde con la primera capa 12
descrita con detalle con anterioridad con respecto a la forma de
realización de la Fig. 1.
Las primera y segunda capas de refuerzo de
textil unidireccional 98, 100 pueden estar hechas de fibras de
vidrio o carbono.
Como se ilustra con mayor detenimiento en la
Fig. 5, el textil de refuerzo 90 puede, así mismo, incluir una
segunda lámina opcional de fibras continuas colimadas 104
subyacentes a la segunda capa de refuerzo de textil unidireccional
100. Un adhesivo superficial 106, como el adhesivo 102, está
dispuesto en la superficie de interposición entre la segunda capa
de refuerzo 100 y la segunda lámina de fibras continuas colimadas
104.
La Fig. 6 ilustra un textil de refuerzo 110 que
puede, por ejemplo, ser utilizado en aplicaciones de álabes
eólicos. El textil de refuerzo 110 comprende un velo de superficie
112 un mat de filamento continuo 114, al menos una lámina de fibras
continuas colimadas 116, una primera capa de refuerzo de textil
unidireccional 118 que se extiende en una dirección, de modo
aproximado, de + 45 grados con respecto a las fibras continuas
colimadas 116, y una segunda capa de refuerzo de textil
unidireccional 120 que se extiende en una dirección, de modo
aproximado, de - 45 grados con respecto a las fibras continuas
colimadas 116. Un adhesivo de superficie 122 está dispuesto en la
superficie interfacial existente entre la lámina de fibras continuas
colimadas 116 y la primera capa de refuerzo 118. El adhesivo de
superficie 122 se selecciona entre un grupo consistente en un
adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda justo como los
otros adhesivos de superficie descritos en las formas de
realización anteriores. El velo superficial 112 es similar al
descrito con anterioridad con relación al velo superficial 92 de la
forma de realización de la Fig. 5. Las fibras continuas colimadas
114 son similares a las descritas con anterioridad con respecto al
mat de filamento continuo 54 de la forma de realización de la Fig.
3. Las fibras colimadas continuas 116 se corresponden
sustancialmente con la descripción de la primera capa 12 de la
forma de realización de la Fig. 1. Las primera y segunda capas de
refuerzo del textil unidireccional 118, 120, se corresponden
sustancialmente en detalle con las capas de refuerzo 98 y 100
analizadas con respecto a la forma de realización de la Fig. 1.
De acuerdo con aspectos adicionales de la forma
de realización de la Fig. 6, el textil de refuerzo 110 puede, así
mismo, incluir una capa opcional de fibras cortadas 124 que puede
estar situada, por ejemplo, por debajo de la segunda capa de
refuerzo 120. Las fibras cortadas de las capas 124 pueden, por
ejemplo, presentar las características de la capa de fibras
cortadas 74 de la forma de realización de la Fig. 4. Así mismo, el
textil de refuerzo 110 puede también incluir al menos una capa de
refuerzo adicional 126 subyacente a la segunda capa de refuerzo 120
con o sin la intervención de la capa de fibras cortadas 124. La capa
de refuerzo adicional 126 puede incluir un textil unidireccional
que se extienda en una dirección correspondiente a o diferente de
las primera y segunda capas de refuerzo 118, 120.
En resumen, se desprenden numerosos beneficios
del empleo del concepto de la presente invención. El textil de
refuerzo 10, 50, 70, 90, 110 de la presente invención incorpora
fibras continuas pegadas entre sí en una lámina colimada 12, 56,
76, 96, 104, 116 utilizando un adhesivo termofusible o pegado en
banda 24, 60, 82, 102, 106, 122. La potenciación al máximo de la
arquitectura y la química del textil de refuerzo de la presente
invención permite unas velocidades de tratamiento por infusión con
resina de dos a tres aumentos para estructuras complejas con VIP
bajo vacío o RTM - Lite con presión asistida por vacío. Así mismo,
el textil de refuerzo tiene la suficiente rigidez para mantener
superficies de molde verticales y mantener la alineación de las
fibras para potenciar las propiedades mecánicas óptimas del
compuesto como la resistencia compresiva y la tensión a la
ruptura.
Los textiles de refuerzo de la presente
invención proporcionan unos empaquetados/preformado mejorados, una
conformabilidad al maquinado, una estética superficial y un
rendimiento estructural de los compuestos para una amplia gama de
procesos de moldeo a niveles óptimos hasta ahora inalcanzables con
los textiles de refuerzo de la técnica que utilizan el cosido para
mantener las fibras alineadas. De modo ventajoso, el textil de
refuerzo de la presente invención puede ser procesado en línea a
velocidades de entre 50 a 500 m/min. Ello elimina de forma
ventajosa los cuellos de botella típicamente asociados con los
procesos de unión por cosido que reducen las velocidades de
procesamiento a una velocidad tan baja como la de 5 a 20 m/min.
De modo ventajoso, los textiles de refuerzo de
la presente invención combinan una capacidad de viscosidad
multicompatible para su uso en sistemas de resinas de poliéster,
ester de vinilo, epoxi, fenólicas y algunas de uretano. El textil
de refuerzo está diseñado arquitectónicamente para exigencias de
carga de aplicaciones estructurales, como por ejemplo su
resistencia compresora y de flexión. La potenciación al máximo de
alineación de las fibras de las fibras colimadas mantenida por el
adhesivo de superficie completa las exigencias de la carga y
reduce/elimina el defecto del cosido para mejorar la durabilidad en
entornos de humedad y para una resistencia a la fatiga de mayor
potencialidad.
La descripción expuesta de las formas de
realización preferentes de la invención han sido presentadas con
fines de ilustración y descripción. No pretende ser exhaustiva o
limitar la invención a la precisa forma divulgada. Son posibles
evidentes modificaciones y variantes a la luz de las enseñanzas
expuestas. Por ejemplo, la capa de fibras continuas colimadas 12
podría incluir el cosido, si por cualquier razón se desea.
Las formas de realización fueron mostradas y
descritas para proporcionar una ilustración óptima de los principios
de la invención y su aplicación práctica para de este modo
posibilitar que el experto en la materia utilice la invención en
diversas formas de realización y con diversas modificaciones
adecuadas al uso concreto contemplado. Todas estas modificaciones y
variaciones se incluyen en el alcance de la invención en cuanto
vengan determinadas por las reivindicaciones adjuntas cuando se
interpretan de acuerdo con la amplitud que las legitima, en
justicia, legalmente y en equidad. Los dibujos y las formas de
realización preferentes no pretenden limitar en modo alguno el
significado ordinario de las reivindicaciones y su justa y amplia
interpretación.
Claims (24)
1. Un textil de refuerzo, que comprende:
- una primera capa de fibras continuas colimadas;
- una segunda capa seleccionada entre un grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo, y combinaciones de éstos, y
- un adhesivo de superficie, adhiriendo dicho adhesivo de superficie dichas primera y segunda capas entre sí, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda, teniendo dicho adhesivo de superficie un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a la temperatura de fusión y de 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación.
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2. El textil de refuerzo de la reivindicación 1,
en el que dicho textil de refuerzo carece de costuras.
3. El textil de refuerzo de la reivindicación 1,
en el que dichas fibras continuas colimadas se seleccionan entre un
grupo de materiales consistente en fibras de vidrio, fibras de
carbono, fibras de grafito, fibras de carbono vítreo, fibras de
carbono no grafito, fibras de grafito monolítico al boro, fibras de
carbono no grafito monolítico al boro, silicona, aramida, fibras de
cerámica, fibras de polímero termoendurecido, fibras de polímero
termoplástico, fibras naturales y mezclas de éstas.
4. El textil de refuerzo de la reivindicación 1,
en el que dicha segunda capa está construida a partir de un
material seleccionado entre un grupo de materiales consistente en
fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras de
carbono vítreo, fibras de carbono no grafito, fibras de grafito
monolítico al boro, fibras de carbono no grafito monolítico al
boro, silicona, aramida, fibras de cerámica, fibras de polímero
termoendurecido, fibras de polímero termoplástico, fibras naturales
y mezclas de éstas.
5. El textil de refuerzo de la reivindicación 1
en el que dichas fibras continuas colimadas tienen un tamaño de
torón de entre 100 y 10.000 tex y un diámetro de filamento de entre
9 y 30 micrómetros, de modo preferente, un tamaño de torón de entre
600 y 8,000 tex y un diámetro de filamento de entre 12 y 26
micrómetros.
6. El textil de refuerzo de la reivindicación 1,
en el que dichas fibras cortadas tienen un tamaño de torón de entre
1,000 y 8,000 tex y un diámetro de filamento de entre 6 y 30
micrómetros.
7. El textil de refuerzo de la reivindicación 6,
en el que dichas fibras cortadas tienen un tex de entre 10 y 1,000
torones separados.
8. El textil de refuerzo de la reivindicación 1,
en el que los filamentos de dicho velo están toronados,
completamente dispersos o una combinación de toronados y
complemente dispersos.
9. El textil de refuerzo de la reivindicación 1,
que incluye así mismo una cola que incluye reactivos seleccionados
entre un grupo consistente en agua, ácido acético, un lubricante, un
formador de película, un agente de acoplamiento al silano, un
biocida, y mezclas de éstos.
10. El textil de refuerzo de la reivindicación
1, en el que dicho adhesivo de superficie se selecciona entre un
grupo consistente en PE, cera microcristalina, EVA, EVA modificado,
copolímero etileno - éster acrílico, terpolímeros etileno - éster
acrílico - anhídrido maleico, copoliésteres, copoliamidas,
copopropileno amorfo, cauchos sintéticos, copolímeros acrílicos y
asociaciones de éstos.
11. El textil de refuerzo de la reivindicación
1, en el que dicho adhesivo de superficie tiene una viscosidad
entre 0,5 y 1 N/m.
12. El textil de refuerzo de la reivindicación
1, en el que dicho textil de refuerzo posee un peso por superficie
unitaria de entre 0,5 y 3 kg/sm y comprende entre un 30 y un 80 por
ciento en peso de primera capa, entre un 20 y un 70 por ciento de
segunda capa y entre un 0,1 y un 2 por ciento en peso de adhesivo de
superficie.
13. El textil de refuerzo de la reivindicación
1, en el que dicho adhesivo de superficie se encuentra en una
densidad de entre 2 y 30 gsm.
14. El textil de refuerzo de la reivindicación
1, en el que dicha primera capa tiene un peso de entre 0,3 y 1,5
kg/sm.
15. El textil de refuerzo de la reivindicación
1, en el que dicha primera capa posee una porosidad de entre 1,000
y 9,000 l/sm/s.
16. Un procedimiento de fabricación de un textil
de refuerzo, que comprende:
- la constitución de una lámina colimada a partir de fibras continuas;
- la provisión de un adhesivo de superficie seleccionado entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a la temperatura ambiente y 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación; y
- la consolidación de dicha lámina colimada con una capa de material seleccionado entre un grupo consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torón continuo, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos.
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17. El procedimiento de la reivindicación 16 en
el que dicha etapa de constitución incluye la alimentación de una
pluralidad de fibras continuas desde una fileta, disponiéndose dicho
adhesivo de superficie en forma de banda, la transformación de
dicho adhesivo de superficie en una banda en línea, la extrusión de
dicho adhesivo de superficie en forma de mezcla termofusible, de
modo preferente, mediante la aplicación de dicho adhesivo
termofusible en una pauta seleccionada entre un grupo consistente en
una pauta sinusoidal, una pauta en bucle, una pauta en línea recta
y combinaciones de éstas, la aplicación de dicho adhesivo de
superficie en una densidad de entre 2 y 30 gsm, la complitud de
dicha consolidación a una velocidad de entre 50 y 500 metros/minuto,
y/o incluyendo la utilización del adhesivo de superficie con una
viscosidad de entre 0,5 y 1,0 N/m.
18. Un textil de refuerzo, que comprende:
- un velo superficial;
- un mat de filamento continuo;
- al menos una lámina de fibras continuas colimadas;
- una capa de textil tejido o no tejido;
- un adhesivo de superficie, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión de 5 a 500 a la temperatura ambiente y de 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación.
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19. Un textil de refuerzo, que comprende:
- un velo superficial;
- una capa de fibras cortadas;
- una lámina de fibras continuas colimadas;
- una capa de medios de infusión seleccionada entre un grupo de materiales consistentes en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos;
- una capa de textil tejido, de textil no tejido o de fibras cortadas; y
- un adhesivo de superficie, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a temperatura ambiente y entre 900 y 1,300 a la temperatura de aplicación.
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20. Un textil de refuerzo, que comprende:
- un velo superficial;
- una capa de medios de infusión seleccionada entre un grupo de materiales consistente en velo, mat de filamento continuo, mat de torones cortados, mat cortado directo, mat continuo directo, fibras continuas colimadas, textil tejido, textil no tejido, cañamazo y combinaciones de éstos;
- una lámina de fibras continuas colimadas;
- una primera capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección de +45 grados con respecto a dichas fibras continuas colimadas;
- una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección de -45 grados con respecto a dichas fibras continuas colimadas; y
- un adhesivo de superficie, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión que oscila entre 5 y 500 a la temperatura ambiente y entre 900 y 2,500 a la temperatura de aplicación.
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21. El textil de refuerzo de la reivindicación
20, que incluye así mismo una segunda lámina de fibras continuas
colimadas y un adhesivo de superficie subyacente a dicha segunda
capa de refuerzo.
22. Un textil de refuerzo, que comprende:
- un velo superficial;
- un mat de filamento continuo;
- al menos una lámina de fibras continuas colimadas;
- una primera capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección de + 45 grados con respecto a dichas fibras continuas colimadas;
- una segunda capa de refuerzo de textil unidireccional que se extiende en una dirección de - 45 grados con respecto a dichas fibras continuas colimadas; y
- un adhesivo de superficie, seleccionándose dicho adhesivo de superficie entre un grupo consistente en un adhesivo termofusible y un adhesivo pegado en banda que posee un índice de flujo de la fusión de entre 5 y 500 a la temperatura ambiente y de 900 a 2,500 a la temperatura de aplicación.
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23. El textil de refuerzo de la reivindicación
22, que comprende así mismo una capa de fibras cortadas.
24. El textil de refuerzo de la reivindicación
22, que incluye así miso al menos una capa de refuerzo adicional
subyacente a dicha segunda capa de refuerzo.
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