ES2604602T3

ES2604602T3 - Reciclaje de artículos grandes reforzados con fibra con materiales estabilizantes termoplásticos

Info

Publication number: ES2604602T3
Application number: ES14160604.6T
Authority: ES
Inventors: Panagiotis E. George; Kelsi M. Hurley; Ericka L Carter; William L. Carberry
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2017-03-07
Anticipated expiration: 2034-03-18
Also published as: JP2019049010A; US20160052175A1; EP3132904A1; US9643340B2; US20140308519A1; JP6857165B2; EP3132904B1; US20170190077A1; AU2017258804B2; AU2014200622A1; JP6496106B2; EP2789441B1; AU2014200622B2; US9205573B2; JP2014205833A; AU2017258804A1; ES2784868T3; JP2019049009A; EP2789441A1

Abstract

Un método para reciclar material de artículos grandes de desecho en un compuesto de moldeo a granel, incluyendo el material de artículos de grandes fibras de refuerzo en haces para formar cables, y un material estabilizante termoplástico que comprende un velo o gasa configurado para estabilizar los cables, comprendiendo el método: aplicar calor y presión al material de artículos grandes para impregnar las fibras de refuerzo a nivel de filamento con el material estabilizante termoplástico para formar un material de fibra impregnado (215), donde la impregnación de las fibras de refuerzo a nivel de filamento comprende incrustar el material estabilizante termoplástico entre los filamentos de las fibras de refuerzo; enfriar el material de fibra impregnado (220); cortar el material de fibra impregnado enfriado en copos para producir el material de alimentación con forma de copos (225); y mezclar el material de alimentación con forma de copos con una resina termoestable para crear un compuesto de moldeo a granel (240).

Description

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DESCRIPCION

Reciclaje de artfculos grandes reforzados con fibra con materiales estabilizantes termoplasticos Antecedentes

La presente solicitud se refiere, en general, al reciclaje de artfculos grandes de restos y, en particular, al reciclaje de artfculos grandes de restos que contienen materiales estabilizantes termoplasticos.

Los artfculos grandes pueden incluir una amplia variedad de tejidos y otros materiales que tienen una pluralidad de fibras o filamentos individuales agrupados juntos para formar un cable o hilo "aplanado" (en lugar de trenzado). Por ejemplo, en algunos casos, un cable puede incluir un haz de 3.000, 6.000, 12.000 o 24.000 fibras o filamentos, dependiendo de la aplicacion deseada. Una pluralidad de cables, a su vez, con frecuencia estan entrelazados para formar una lamina de fibras de refuerzo.

Una categona ejemplo de artfculos grandes son compuestos de matriz de resina reforzados con fibra, tales como fibra de carbono o fibra de vidrio, que se pueden usar en diversas aplicaciones, incluyendo la fabricacion de aeronaves. En algunos casos, tales compuestos de matriz de resina reforzados con fibra se forman mediante la disposicion y la fijacion de fibras de refuerzo estructurales secas (como un tejido o un material unidireccional) en un molde, la inyeccion o la infusion de matriz de resina en el molde y el curado de la matriz de resina para endurecer el compuesto. Las fibras secas se pueden fijar en su posicion mediante costura, grapado o tejiendo un termoplastico en las fibras de refuerzo, o interlaminando un velo o gasa termoplastica entre las capas de fibras. Cuando se anade el termoplastico a las fibras (mediante, por ejemplo, electrohilado del velo o gasa una hoja de fibra), estabiliza la posicion de las fibras a nivel del cable para la impregnacion de la resina y el proceso de curado.

Durante la fabricacion de una pieza de material compuesto dada, las piezas deseadas, tales como recortes de capas, con frecuencia se cortan a partir de una o mas hojas completas del tejido, dejando atras piezas de desecho que no pueden utilizarse porque pueden ser demasiado pequenas o de las dimensiones y orientaciones de la fibra inadecuadas para una nueva capa. Aun asf, las piezas de desecho del material compuesto incluyen a menudo fibras de refuerzo valiosas que no se pueden utilizar en la pieza acabada. Sin embargo, el uso de velos o gasas termoplasticos aumenta la dificultad de recuperacion y reciclaje de las fibras de refuerzo en el tejido de desecho hasta el punto de que las fibras de refuerzo que contienen termoplasticos a menudo se descartan en lugar de reciclarse. Por ejemplo, cuando se corta el material de desecho en trozos, las fibras individuales con frecuencia tienden a separarse de los cables en el tejido. Como resultado, las piezas de tejido de desecho grandes tienden a deshilacharse por los bordes y las piezas de tejido de desecho pequenas tienden a romperse en fibras individuales. El intento de retirar el material termoplastico de las fibras generalmente no es rentable.

Incluso cuando no se utilizan termoplasticos, las fibras de refuerzo secas recicladas se utilizan a menudo solo en aplicaciones de valor bajo, ya que la alineacion y la estructura de las fibras se pierde. Por ejemplo, las fibras de refuerzo secas se pueden reciclar en compuestos de moldeo por inyeccion de fibras aleatorias o se muelen en refuerzos de fibras muy cortas.

El documento DE 10.2010.008.349 A1 se refiere a un metodo de produccion de granulos que contienen fibras de carbono individuales, haces de fibras de carbono o una mezcla de los mismos aislados de material residual y al menos un material de matriz termoplastica. Las fibras de carbono se colocan planas junto con el material de matriz termoplastica, se comprimen en un material de hoja bajo el efecto del calor y, posteriormente, se enfnan y se trituran en granulos.

El documento EP 2,233,517 A1 se refiere a un metodo de reciclaje de un plastico reforzado con fibras que comprende fibras de carbono y una resina termoendurecible sometiendo el plastico reforzado con fibras a un tratamiento termico a fin de quemar la resina, aplicando un agente de encolado, produciendo un material en forma de tira y produciendo un material reciclado a partir del material en forma de tira y una resina termoplastica.

El documento US 5,959,031 se refiere a una pelfcula para adherir a un material compuesto de pasta de moldeo durante su fabricacion, estando dicha pelfcula formada a partir de una mezcla de resina de poliamida formadora de pelfcula y al menos un material agente de liberacion.

El documento DE 101 49 368 se refiere a un metodo de reciclaje de material de desecho que consiste en piezas termoplasticas planas reforzadas con fibras. El documento WO 01/32405 se refiere a un metodo para formar laminas compuestas termoplasticas reforzadas con fibras a partir de material de desecho o reciclado.

Sumario

La presente solicitud divulga diversos sistemas y metodos para abordar los retos mencionados anteriormente con soluciones de reciclaje existentes.

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En un aspecto, se proporciona un metodo divulgado para el reciclaje de material de artfculos grandes en un material de alimentacion en copos. El material de los artfculos grandes incluye fibras de refuerzo y material termoplastico. El metodo comprende la aplicacion de calor y presion al material de ardculos grandes para impregnar las fibras de refuerzo a nivel de filamentos con el material termoplastico para formar un material de fibra impregnado. El metodo comprende ademas enfriar el material de fibra impregnado y cortar el material de fibra impregnado enfriado en copos, para producir el material de alimentacion en copos.

El material de ardculos grandes puede comprender un material compuesto de matriz de resina reforzado con fibras. La impregnacion de las fibras de refuerzo a nivel de filamento puede comprender la incorporacion del material termoplastico entre los filamentos de las fibras de refuerzo. La aplicacion de calor puede comprender calentamiento por infrarrojos, calentamiento por conduccion o calentamiento por conveccion. Cortar el material de fibra impregnado enfriado puede comprender cortar o trocear. El metodo puede comprender ademas la adicion del material termoplastico a las fibras secas. El metodo puede comprender ademas la clasificacion de los copos para crear una salida sustancialmente uniforme del material de alimentacion en forma de copos. El metodo puede comprender ademas combinar el material de alimentacion en copos para crear un compuesto de moldeo termoplastico o termoestable. El metodo puede comprender ademas mezclar el material de alimentacion en copos con una resina termoestable para crear un compuesto de moldeo a granel. El metodo puede comprender ademas rociar el material de alimentacion en copos sobre una pelfcula de resina adulterada en movimiento sobre un soporte e impregnar el material de alimentacion en copos en la pelfcula de resina adulterada mediante la aplicacion de calor y presion, para crear un compuesto de moldeo de lamina.

En otro aspecto, se proporciona un sistema que comprende un acumulador configurado para recoger el material de artfculos granes que incluye fibras de refuerzo y material termoplastico. El sistema comprende ademas un consolidador en comunicacion con el acumulador y configurado para impregnar el material termoplastico en las fibras de refuerzo del material artfculos grandes a nivel de filamentos para formar un material de fibra impregnado. El sistema comprende ademas una picadora en comunicacion con el consolidador y configurado para cortar el material de fibra impregnado en copos sustancialmente uniformes.

El sistema puede comprender ademas un aplicador de aglutinante en polvo, un aplicador del aglutinante lfquido o un aplicador de aglutinante en pelfcula en comunicacion con el acumulador y configurado para aplicar un aglutinante termoplastico al material de artfculos grandes. El sistema puede comprender ademas un combinador en comunicacion con la picadora y configurado para combinar los copos de material de fibra impregnado con uno o mas materiales de composicion anadidos para crear un compuesto de moldeo termoplastico o termoestable. El material o materiales de composicion anadidos pueden comprender poliamida, poliester, polietileno, polipropileno, polieterimida (PEI), polifenileno (PPS), polieteretercetona (PEEK) o polietercetonacetona (PEKK). El sistema puede comprender ademas una extrusora configurada para extruir granulos de del compuesto de moldeo termoplastico o termoestable.

En otro aspecto, se proporciona un material de alimentacion reciclado que comprende una pluralidad de copos sustancialmente uniformes de material de artfculos grandes reciclados. El material de artfculos grandes tiene una pluralidad de filamentos individuales agrupados en haces para formar un cable. Cada copo comprende una pluralidad de fibras de refuerzo y un material termoplastico impregnado dentro de las fibras de refuerzo a nivel de filamento.

Cada copo de material de artfculos grandes reciclados puede tener una dimension maxima de aproximadamente 1 pulgada (25 mm) o menos. El material de artfculos grandes puede comprender un material compuesto matriz de resina reforzada con fibras. Los copos pueden comprender cuadrados, rectangulos, triangulos, paralelogramos o drculos. El termoplastico puede comprender poliamida, poliester, polietileno, polipropileno, polieterimida (PEI), polifenileno (PPS), polieteretercetona (PEEK) o polietercetonacetona (PEKK).

Breve descripcion de las figuras

La figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema de reciclaje adecuado para reciclar artfculos de desecho grandes

que tienen materiales estabilizantes termoplasticos.

La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de metodo de reciclaje para reciclar artfculos de

desecho grandes que tienen materiales estabilizantes termoplasticos.

La figura 3 es una ilustracion de un diagrama de flujo de una produccion de aeronaves y la metodologfa de

servicio.

La figura 4 es una ilustracion de un diagrama de bloque de una aeronave.

Los numeros de referencia y designaciones similares en los diversos dibujos indican elementos similares. Descripcion detallada

En la siguiente descripcion detallada se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman una parte de la misma y donde se muestra, a modo de ilustracion, realizaciones espedficas en las que la divulgacion se puede poner en practica. Estas realizaciones se describen con suficiente detalle para permitir a los expertos en la tecnica poner en practica la divulgacion y debe entenderse que se pueden utilizar otras realizaciones. Por tanto, la siguiente

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descripcion detallada no debe tomarse en un sentido limitante.

La figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema de reciclaje 100 adecuado para reciclar artfculos de desecho grandes que tienen materiales estabilizantes termoplasticos, de conformidad con la presente solicitud. Los artfculos de desecho grandes pueden haber sido desechados durante una etapa del proceso anterior, tal como un proceso de fabricacion de aeronaves.

En el ejemplo ilustrado en la figura 1, el sistema 100 comprende un acumulador 105 configurado para recoger material de desecho 110 en un colector 115. Aunque el acumulador 105 se muestra como una cinta transportadora en el ejemplo ilustrado, el acumulador 105 puede comprender una amplia variedad de otros componentes adecuados, tales como, por ejemplo, desagues, clasificadores, mecanismos roboticos, etc. Ademas, aunque el material de desecho 110 se muestra como numerosas piezas pequenas que se estan recogiendo en una cesta o cubo, en otros ejemplos, el material de desecho 110 puede ser una sola hoja de material y el colector 115 puede comprender un rodillo sobre el que la hoja 110 de material de desecho se enrolla.

El material de desecho 110 puede comprender cualquier artfculo grande adecuado que se desee reciclar. Como se ha tratado anteriormente, los artfculos grandes pueden incluir una amplia variedad de tejidos u otros materiales que tienen una pluralidad de fibras o filamentos individuales agrupados en haces para formar cables. En muchos casos, el material de desecho 110 puede incluir un material estabilizante termoplastico, tal como un velo o una gasa, para estabilizar los cables. El material estabilizante termoplastico puede comprender termoplastico adecuado, tal como, por ejemplo, poliamida, poliester, polietileno, polipropileno, polieterimida (PEI), polifenileno (PPS), polieteretercetona (PEEK) o polietercetonacetona (PEKK). En algunos casos, el material de desecho 110 comprende un compuesto de matriz de resina reforzado con fibra, tal como fibra de carbono o fibra de vidrio, con un velo de nylon.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, la salida del acumulador 105 se alimenta a un aplicador opcional 120 que comprende un aplicador 125 de aglutinante lfquido y/o en polvo opcional y/o un aplicador de aglutinante en pelfcula opcional 130. El aplicador 125 de aglutinante lfquido y/o en polvo puede comprender cualquier aparato adecuado para la aplicacion de un agente aglutinante termoplastico en polvo y/o un agente aglutinante lfquido termoendurecible al material de desecho 110, si se desea. Por ejemplo, en algunos casos, el aplicador 125 de aglutinante lfquido y/o en polvo puede comprender un mezclador de tambor, un aplicador de cortina de lfquido de tamiz y/o un aplicador de cortina de polvo. Ademas, el aplicador de aglutinante en pelfcula 130 puede comprender cualquier aparato adecuado para la aplicacion de una pelfcula de aglutinante termoplastico, tal como un velo o gasa termoplastica, al material de desecho 110, si se desea. Por ejemplo, en algunos casos, el aplicador de aglutinante en pelfcula 130 puede comprender un rodillo tak E-off de tension controlada. Como se ha indicado anteriormente, el aplicador 120 es opcional y puede omitirse del sistema de reciclaje 100 por completo, especialmente en los casos donde el material de desecho 110 ya incluye un material estabilizante termoplastico.

El aplicador opcional 120 (si esta presente) esta en comunicacion con un consolidador 135 configurado para impregnar el material de desecho con un termoplastico, tal como un velo o una gasa. En algunos casos, el consolidador 135 puede comprender rodillos compresores calentados, una maquina de calandrado, cintas calentadas, una autoclave o una prensa caliente, entre otros ejemplos. En funcionamiento, el consolidador 135 se funde e impregna el termoplastico en el material de desecho 110 a nivel de filamento, lo que significa que el termoplastico penetra entre los filamentos o fibras individuales del material de desecho 110. Por lo tanto, la salida del consolidador 135 comprende un material de desecho 140 impregnado que tiene filamentos que son estables para el procesamiento posterior.

En el ejemplo mostrado en la figura 1, este material de desecho impregnado 140 se alimenta en una picadora 145 configurada para cortar el material de desecho impregnado 140 en partfculas o copos sustancialmente uniformes 150. La picadora 145 puede comprender, por ejemplo, uno o mas cortadoras de capas, cortadoras rotatorias, picadoras rotatorias y picadoras en guillotina, incluyendo pares de tales dispositivos para lograr ciertas formas de copos deseados. Los copos 150 de material de desecho impregnado 140 pueden comprender cuadrados, rectangulos, triangulos, paralelogramos, drculos, o cualquier otra forma deseada. Debido a que el material de desecho 140 impregnado incluye termoplastico incrustado a nivel de filamento, los copos 150 de material de desecho 140 impregnado puede, de forma ventajosa, cortarse en trozos mas pequenos de lo que, de otro modo, sena posible sin el termoplastico impregnado a nivel de filamento. Esta caractenstica permite, ventajosamente, cortar los copos 150 con una dimension maxima, o longitud de la fibra, que es suficientemente pequena para permitir el mezclado. Por ejemplo, en algunos casos, cada copo 150 tiene una longitud maxima de la fibra de aproximadamente una pulgada (25 mm) o menos. En este tamano, los copos 150 se deshanan durante el procesamiento y manipulacion posteriores si el termoplastico y/o los aglutinantes adicionales no se impregnaron a nivel de filamento.

La picadora 145 esta en comunicacion con un combinador opcional 155 configurado para combinar el material de desecho 140 impregnado con material o materiales de mezclado 160 anadidos (si se desea) para el mezclado. El combinador 155 puede comprender cualquier mezclador de material adecuado, tal como, por ejemplo, una o mas tolvas, alimentadores de tornillo con dosificacion y/o mezcladores de tambor. El material o materiales de mezclado 160 anadidos pueden comprender, por ejemplo, granulos termoplasticos para mezclado, pigmentos o colorantes, u

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otros aditivos para uso, retardo de la llama o mejora de otras diversas propiedades. En algunos casos, por ejemplo, el material o materiales de mezclado 160 anadidos pueden comprender poliamida, poliester, polietileno, polipropileno, polieterimida (PEI), de polifenileno (PPS), polieteretercetona (PEEK), o polietercetonacetona (PEKK).

Como se muestra en la figura 1, el combinador opcional 155 esta en comunicacion con una extrusora opcional 165 configurada para realizar el proceso de mezclado, si se desea, en los copos combinado 150 de material de desecho 140 impregnado y el material o materiales de mezclado 160 anadidos. Cuando el material de desecho 140 impregnado se mezcla, los copos 150 generalmente permanecen juntos solo hasta que pasan a traves de la extrusora 165, que crea granulos de compuesto de moldeo 170. La extrusora 165 puede comprender cualquier aparato de extrusion adecuado, tal como, por ejemplo, una extrusora de un solo tornillo o una extrusora de doble tornillo. La extrusora 165 puede seleccionarse sobre la base de diversos factores, tales como el tamano de los copos 150 y el termoplastico particular usado. El proceso de mezclado puede crear granulos 170 de cualquier compuesto de moldeo termoplastico adecuado, tal como, por ejemplo, un compuesto de moldeo de nylon de fibra de carbono reciclado. Los granulos de compuesto de moldeo 170 pueden utilizarse, a su vez, para crear piezas moldeadas utilizando tecnicas que son bien conocidas por los expertos en la tecnica.

En un ejemplo alternativo, el combinador opcional 155 puede comprender una tolva y un alimentador configurados para alimentar los copos 150 de material de desecho 140 impregnado a una resina termoestable solida y/o lfquido en polvo (por ejemplo, una resina epoxi, poliester, o de ester de cianato), en un proceso por lotes o un proceso continuo. En el caso de un proceso por lotes, los copos 150 y la resina termoestable solida y/o lfquido en polvo se pueden anadir a una camara de mezclado y se mezclan con o sin aplicacion de calor, lo que da lugar a compuesto de moldeo a granel. En el caso de un proceso continuo, los copos 150 pueden rociarse sobre una capa de pelfcula de resina en movimiento sobre un soporte, seguido de la aplicacion de calor y presion para impregnar los copos 150, lo que da lugar a un compuesto de moldeo de hoja.

La figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo de ejemplo 200 para el reciclaje de artfculos de desecho grandes que tienen materiales estabilizantes termoplasticos, de conformidad con la presente solicitud. En el ejemplo mostrado en la figura 2, el metodo 200 comienza con una primera etapa 205, donde se recoge el material de desecho. Esta etapa 205 se puede llevar a cabo usando cualquier aparato adecuado, tal como, por ejemplo, el acumulador 105 mostrado en la figura 1. Como se ha senalado anteriormente, en muchos casos, el material de desecho de partida puede comprender cualquier artfculo grande adecuado o materiales de refuerzo con un material termoplastico presente para estabilizar los cables, tales como, por ejemplo, un tejido de fibra de carbono con un velo de poliamida. Ademas, el material de desecho de partida puede comprender cualquier artfculo grande adecuado o materiales de refuerzo a los que se podna anadir un material termoplastico o termoestable como aglutinante para facilitar el proceso de reciclaje. En un ejemplo espedfico, el material de desecho de partida comprende un material de calidad aeroespacial de alta resistencia que contiene aproximadamente 1 a 5 % en peso de termoplastico como agente de estabilizacion a nivel de cable.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 2, en una etapa posterior 210, que es opcional, se anade el termoplastico al material de desecho como agente aglutinante, si se desea. Esta etapa 210 se puede llevar a cabo utilizando cualquier metodo adecuado de dispersar sustancialmente uniformemente el aglutinante termoplastico sobre la superficie del material de desecho. Por ejemplo, en algunos casos, el aglutinante termoplastico puede comprender uno o mas aglutinantes en polvo, lfquido y/o de pelfcula que se pueden anadir al material de desecho mediante tamizado, dosificacion de cortina, pulverizacion o dispersar sustancialmente uniformemente de otro modo el aglutinante o aglutinantes sobre la superficie del material de desecho.

En una siguiente etapa 215, el termoplastico se impregna fundido en el material de desecho a nivel de filamento o de fibra. Esta etapa 215 se puede llevar a cabo calentando y aplicando presion al material de desecho durante un penodo de tiempo seleccionado para forzar al termoplastico al material de desecho y para estabilizar el termoplastico a nivel de filamento. El calor se puede aplicar usando cualquier metodo de calentamiento adecuado, tal como, por ejemplo, calentamiento de infrarrojos, por conduccion o por conveccion. La temperatura y la presion seleccionadas para llevar a cabo la impregnacion del termoplastico puede variar dependiendo de diversos factores, tales como, por ejemplo: (a) la forma del termoplastico (por ejemplo, velo, gasa, polvo, etc.); (b) las caractensticas del termoplastico (por ejemplo, temperatura de fusion, viscosidad, comportamiento reologico, etc.); y (c) las caractensticas del material de desecho (por ejemplo, rigidez del tejido, etc.).

Generalmente, la temperatura y la presion seleccionadas durante la etapa de impregnacion en fusion 215 se eligen para que sean lo suficientemente altas para que la viscosidad del termoplastico se reduzca suficientemente como para permitir que el termoplastico fluya dentro de las fibras del material de desecho. En algunos casos, por ejemplo, para los aglutinantes de poliamida, la temperatura seleccionada puede caer dentro del intervalo de aproximadamente 350 °F (180 °C) a aproximadamente 450 °F (230 °C), y la presion seleccionada puede estar dentro del intervalo de aproximadamente 10 psi (70 kPa) a aproximadamente 100 psi (700 kPa). Como un ejemplo espedfico, un tejido de fibra de carbono con un velo de nylon se puede calentar a una temperatura de aproximadamente 400 °F (200 °C) a una presion de aproximadamente 10 psi (70 KPa) durante un penodo de aproximadamente 10 segundos para lograr la impregnacion en fusion deseada. Los expertos en la tecnica sabran como seleccionar una temperatura y presion adecuadas, y un penodo de tiempo adecuado, basado en las

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propiedades de los materiales involucrados.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 2, en una siguiente etapa 220, el material de desecho impregnado se enfrio a una temperatura seleccionada, tal como temperatura ambiente. En algunos casos, esta etapa de enfriamiento 220 puede llevarse a cabo simplemente permitiendo que el material de desecho impregnado descanse hasta que alcanza la temperatura deseada. En otros casos, el proceso de enfriamiento se puede acelerar con uno o mas ventiladores y/u otros sistemas o metodos de enfriamiento adecuados. En una siguiente etapa 225, el material de desecho impregnado se corta en una pluralidad de partfculas o copos. En algunos casos, esta etapa de corte 225 puede llevarse a cabo mediante corte y picado del material de desecho impregnado usando una picadora rotatoria o cualquier otro dispositivo de corte o combinacion de dispositivos adecuados.

En una etapa siguiente 230, los copos de material de desecho impregnado se clasifican para eliminar partfculas grandes o finas que no estan dentro de un intervalo aceptable de variacion del tamano deseado de los copos, segun lo determinado por el reciclador. Esta etapa de clasificacion 230 puede llevarse a cabo usando diversos sistemas y metodos que son bien conocidos por los expertos en la tecnica. Como resultado, despues de la etapa de clasificacion 230, los copos restantes tienen un tamano sustancialmente uniforme.

En una siguiente etapa 235, que es opcional, se puede realizar un proceso de mezclado, si se desea, para crear un compuesto de moldeo reciclado del material de desecho impregnado y uno o mas materiales de mezcla. Este proceso de mezclado puede llevarse a cabo usando cualquier aparato adecuado, tal como, por ejemplo, la extrusora 160 mostrada en la figura 1. En algunos casos, el compuesto de moldeo reciclado puede comprender un compuesto de moldeo termoplastico, tal como, por ejemplo, un compuesto de moldeo de nylon de fibra de carbono reciclado. En una etapa final 240, que tambien es opcional, se pueden moldear una o mas partes a partir del compuesto de moldeo reciclado utilizando tecnicas que son bien conocidas por los expertos en la tecnica.

Ejemplo

La tabla 1, a continuacion, muestra una comparacion entre un compuesto de moldeo de poliamida de fibra de carbono fabricado con un material disponible en el mercado (columna A) y un material de fibra de carbono reciclado hecho usando los sistemas y metodos descritos en la presente solicitud (columna B). Ambos materiales fueron nylon 6/12 reforzado con fibra 30 % en peso de fibra de carbono.

El material disponible en el mercado era RTP 285 D, fabricado por RTP Company de Winona, Minnesota. Los siguientes parametros del compuesto de moldeo hecho con RTP 285 D fueron medidos por RTP Company y se registraron en la Columna A de la Tabla 1, a continuacion: resistencia a la traccion, modulo de traccion, elongacion, resistencia a la flexion, modulo de flexion, impacto con entalla, impacto sin entalla, densidad espedfica, capacidad de resistencia del volumen y capacidad de resistencia de la superficie.

El material de fibra de carbono reciclado se fabrico mediante impregnacion en fusion un velo de nylon en las fibras de refuerzo de un tejido de fibra de carbono a una temperatura de aproximadamente 400 °F (200 °C) y una presion de aproximadamente 85 psi (560 KPa) durante un penodo de aproximadamente 30 minutos. A continuacion, el material de desecho impregnado se corto en copos con una dimension maxima, o longitud de la fibra, a un cuadrado de aproximadamente 1/4 de pulgada (6 mm). Los copos de material de desecho impregnado se mezclaron despues para formar el compuesto de moldeo de nylon de fibra de carbono reciclado. A continuacion, RTP Company midio los mismos parametros del compuesto de moldeo de nylon de fibra de carbono reciclado y se registraron en la columna B de la Tabla 1, a continuacion.

Tabla 1

: Columna A (comercial) Columna B (reciclado)

RESISTENCIA A LA TRACCION, psi (kPa): 30.968 (213.516) 38.586 (266.041)

MODULO DE TENSION, psi E6 (Kpa): 2,67 (18.400.000) 2,84 (19.600.000)

ALARGAMIENTO, %: 2,56 2,88

RESISTENCIA A LA FLEXION, psi (kPa): 47.479 (327.356) 56.436 (389.112)

MODULO DE FLEXION, psi E6 (Kpa): 2,42 (16.700.000) 2,52 (17.400.000)

IMPACTO CON ENTALLA, pies libra/pulgada (J/m): 1,94(104) 3,03 (162)

IMPACTO SIN ENTALLA, pies libra/pulgada (J/m): 18,27 (976) 23,24 (1241)

DENSIDAD ESPECIFICA: 1,21 +/-0,009 1,21

CAPACIDAD DE RESISTENCIA DEL VOLUMEN, ohmios: 8,14 E-01 3,39 E+00

CAPACIDAD DE RESISTENCIA DE LA SUPERFICIE, ohmios: 4,10 E+03 1,00 E+04

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Como se demuestra por los resultados registrados en la Tabla 1, el material reciclado es comparable o ha mejorado sobre el material disponible en el mercado con respecto a cada uno de los parametros medidos. Por consiguiente, los sistemas y metodos divulgados en el presente.

Anteriormente, se pensaba que la presencia de un velo o gasa termoplastica para reforzar un material a nivel de cable interfena con los esfuerzos de reciclaje, porque el termoplastico era diffcil de eliminar por medios mecanicos. Usando los sistemas y metodos de la presente solicitud, sin embargo, no se hace ningun intento de eliminar el termoplastico como parte del proceso de reciclaje. Por el contrario, el termoplastico se calienta y se prensa entre las fibras de refuerzo del material de desecho para unir las fibras de refuerzo a nivel de filamento, en lugar de a nivel de cable. Cuando se reciclan las fibras secas, el termoplastico se puede anadir a las fibras, a continuacion, se calienta y se presuriza para formar el material impregnado. Despues, se puede cortar el material impregnado en copos o semillas relativamente pequenos que se pueden utilizar como material de alimentacion para producir nuevos componentes mezclados.

En referencia a las figuras 3-4, los sistemas y metodos de la presente solicitud pueden implementarse en el contexto de un metodo de fabricacion y de servicio de aeronaves 300, como se muestra en la figura 3 y un aeronave 302, como se muestra en la figura 7. Durante la preproduccion, el metodo de ejemplo 300 puede incluir la especificacion y el diseno 304 de la aeronave 302 y adquisicion del material 306. Durante la produccion, se produce la fabricacion del componente y el subconjunto 308 y la integracion del sistema 310 de la aeronave 302. A continuacion, la aeronave 302 puede pasar la certificacion y suministro 312 con el fin de ponerse en servicio 314. Cuando esta siendo manejado 314 por un cliente, se programa la aeronave 302 para el mantenimiento y el servicio de rutina 316 (que tambien puede incluir modificacion, reconfiguracion, renovacion, etc.).

Cada uno de los procesos del metodo 300 se puede realizar o llevar a cabo mediante un integrador de sistemas, un tercero, y/o un operador (por ejemplo, un cliente). A los efectos de esta descripcion, un integrador de sistemas puede incluir, sin limitacion, cualquier numero de fabricantes de aeronaves y subcontratistas del sistema principal; un tercero puede incluir, sin limitacion, cualquier numero de proveedores, subcontratistas y suministradores; y un operador puede ser una lmea aerea, una comparna de alquiler, una entidad militar, una organizacion de servicios, y asf sucesivamente. Como se muestra en la figura 7, la aeronave 302 producida mediante el metodo de ejemplo 300 puede incluir un fuselaje 318 con una pluralidad de sistemas 320 y un interior 322. Ejemplos de sistemas de alto nivel 320 incluyen uno o mas de un sistema de propulsion 324, un sistema electrico 326, un sistema hidraulico 328, y un sistema ambiental 330. Se puede incluir un numero cualquiera de otros sistemas. Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, los principios de las realizaciones divulgadas pueden aplicarse a otras industrias, tal como la industria de automocion.

Aparatos y metodos incorporados en el presente documento se pueden usar durante una cualquiera o mas de las etapas del metodo de produccion y servicio 300. Por ejemplo, los componentes o subconjuntos correspondientes al proceso de produccion 308 se pueden fabricar o manufacturar de una manera similar a los componentes o subconjuntos producidos mientras la aeronave 302 esta en servicio 314. Ademas, se pueden usar una o mas realizaciones del aparato, realizaciones del metodo o una combinacion de los mismos durante las etapas de produccion 308 y 310, por ejemplo, mediante aceleracion sustancial del montaje reduciendo los costes de una aeronave 302. Del mismo modo, se pueden usar una o mas de realizaciones del aparato, realizaciones del metodo o una combinacion de los mismos mientras la aeronave 302 esta en servicio 314, por ejemplo, y sin limitacion, para el mantenimiento y el servicio 316.

Claims

5

10

15

20

25

30

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para reciclar material de artfculos grandes de desecho en un compuesto de moldeo a granel, incluyendo el material de artfculos de grandes fibras de refuerzo en haces para formar cables, y un material estabilizante termoplastico que comprende un velo o gasa configurado para estabilizar los cables, comprendiendo el metodo:

aplicar calor y presion al material de artfculos grandes para impregnar las fibras de refuerzo a nivel de filamento con el material estabilizante termoplastico para formar un material de fibra impregnado (215), donde la impregnacion de las fibras de refuerzo a nivel de filamento comprende incrustar el material estabilizante termoplastico entre los filamentos de las fibras de refuerzo; enfriar el material de fibra impregnado (220);

cortar el material de fibra impregnado enfriado en copos para producir el material de alimentacion con forma de copos (225); y

mezclar el material de alimentacion con forma de copos con una resina termoestable para crear un compuesto de moldeo a granel (240).
2. El metodo de la reivindicacion 1, donde el material de los artfculos grandes comprende un material compuesto de matriz de resina reforzada con fibras.
3. El metodo de la reivindicacion 1, donde la aplicacion de calor y presion comprende aplicar primero calor y, despues, aplicar presion.
4. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas la clasificacion de los copos para crear una salida sustancialmente uniforme del material de alimentacion en forma de copos (230).
5. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que ademas comprende:

rociar el material de alimentacion con forma de copos sobre una pelfcula de resina adulterada en movimiento sobre un soporte; e

impregnar el material de alimentacion con forma de copos en la pelfcula de resina adulterada mediante la aplicacion de calor y presion, para crear un compuesto de moldeo en hoja.