ES2914513T3 - Tela reforzada con fibras impregnada con líquido de recubrimiento, objeto integrado en forma de una lámina, preimpregnado, cinta de preimpregnado y procedimiento para la fabricación de material compuesto reforzado con fibras - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento (1b), que comprende: dejar que una tela con fibra de refuerzo (1a) pase sustancialmente de manera vertical descendente a través del interior de una sección de recubrimiento (20) que almacena un líquido de recubrimiento (2) para proporcionar dicho líquido de recubrimiento a dicha tela de fibras de refuerzo; en el que dicha sección de recubrimiento incluye un depósito de líquido (22) y una sección estrechada (23) que están en comunicación entre sí; en el que dicho depósito de líquido tiene una parte cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua a lo largo de la dirección de avance de dicha tela de fibras de refuerzo; en el que dicha sección estrechada tiene una sección transversal en forma de una hendidura y tiene un área de la sección transversal más pequeña que la parte superior de dicho depósito de líquido; y en el que la altura vertical de dicha parte, cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua en dicho depósito de líquido, es de 10 mm o más.
Description
DESCRIPCIÓN
Tela reforzada con fibras impregnada con líquido de recubrimiento, objeto integrado en forma de una lámina, preimpregnado, cinta de preimpregnado y procedimiento para la fabricación de material compuesto reforzado con fibras
SECTOR TÉCNICO
La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento y a un objeto integrado en forma de una lámina, y, en particular, se refiere a un procedimiento para impregnar de manera uniforme una tela de fibras de refuerzo con un líquido de recubrimiento. ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
Los materiales compuestos reforzados con fibra (FRP, fiber reinforced polymer), en los que una resina matriz que contiene una resina termoplástica o una resina termoestable se refuerza con una fibra de refuerzo, se utilizan en diversos sectores, tales como materiales aeroespaciales, materiales para automóviles, materiales industriales, recipientes a presión, materiales de construcción, carcasas, aplicaciones médicas y aplicaciones deportivas. Los materiales reforzados con fibra de carbono (CFRP, carbón fiber reinforced polymer) se utilizan ampliamente y de forma adecuada, en particular, en los casos en los que se requieren propiedades mecánicas elevadas y ligereza. Por otro lado, en algunos de los casos en los que el coste es prioritario sobre una propiedad mecánica y la ligereza, se utilizan materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio (GFRP, glass fiber reinforced polymer). El FRP se obtiene como material de base intermedio mediante la impregnación de un haz de fibras de refuerzo con una resina matriz, el material de base intermedio se lamina y moldea y, además, se cura térmicamente si se utiliza una resina termoestable, y, a continuación, se fabrican elementos compuestos de FRP. En las aplicaciones mencionadas anteriormente, a menudo, se utilizan objetos planos u objetos formados mediante el pliegue de objetos planos, y los objetos bidimensionales similares a una lámina se utilizan más ampliamente como materiales de base intermedios de FRP que las hebras unidimensionales y los objetos similares a una mecha (“roving”), desde el punto de vista de la eficacia de la laminación y la capacidad de moldeo lograda en la fabricación de dichos elementos.
Como materiales de base intermedios bidimensionales similares a una lámina, se utilizan ampliamente preimpregnados, obtenidos mediante impregnación, con resinas matriz, de materiales de base UD en los que las fibras de refuerzo están dispuestas unidireccionalmente y telas tejidas fabricadas de fibras de refuerzo. Los materiales de base UD se utilizan, a menudo, en particular, en los casos en que una propiedad mecánica de FRP tiene prioridad. Por otro lado, en los casos en los que se fabrican FRP que tienen formas complicadas, a menudo, se utilizan telas tejidas que tienen propiedades de conformación y una capacidad de dirección de la forma excelentes. Un procedimiento de fusión en caliente (“hot-melt”) que es uno de los procedimientos para fabricar preimpregnados es un procedimiento en el que se funde una resina matriz y, a continuación, se aplica sobre láminas de papel desprendible, se produce una estructura laminada en la que un material de base UD, una tela tejida o similar se intercala entre las láminas de la resina matriz en la cara superior e inferior del material de base UD, la tela tejida o similar, y, a continuación, el interior del material de base UD o la tela tejida se impregnan con la resina matriz mediante calor y presión. Existe el problema de que este procedimiento tiene muchas etapas, no puede aumentar la velocidad de fabricación y es costoso.
Para una impregnación más eficaz, por ejemplo, la bibliografía de patente 1 ha realizado una propuesta. Este es un procedimiento en el que la fibra de vidrio se funde y se hila, y el hilado resultante agrupado en forma de hebras o mecha se hace pasar a través de un depósito de líquido lleno de una resina termoplástica y que tiene una trayectoria de flujo cónica.
Como otro ejemplo, la bibliografía de patente 2 describe un procedimiento en el que se forma, de manera simultánea, una película de recubrimiento sobre ambas caras de un objeto en forma de una lámina, pero este es un procedimiento en el que un objeto en forma de una lámina se deja pasar a través de una guía de bandas y se recubre utilizando una rasqueta de tipo tubería a efectos de evitar la fluctuación del objeto en forma de una lámina en la formación de la película de recubrimiento.
Además, la bibliografía de patente 3 describe que, en la pultrusión en la que se deja que un haz de fibras de refuerzo pase a través de un colector lleno con una resina termoplástica y se extraiga de la matriz, esta se hace vibrar de manera ultrasónica para mejorar la propiedad de impregnación.
La bibliografía de patente 4 da a conocer un procedimiento para fabricar un haz de fibras de refuerzo en forma de una lámina impregnadas con líquido de recubrimiento, que comprende dejar que el haz de fibras de refuerzo en forma de una lámina, que son fibras dispuestas de manera unidireccional, pase sustancialmente de manera vertical descendente a través del interior de una sección de recubrimiento que almacena un líquido de recubrimiento, mediante lo cual el procedimiento proporciona dicho haz de fibras de refuerzo en forma de una lámina con dicho líquido de recubrimiento; en el que dicha sección de recubrimiento incluye un depósito de líquido y una sección
estrechada que están en comunicación entre sí; en el que dicho depósito de líquido tiene una parte cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua a lo largo de la dirección de avance de dicho haz de fibras de refuerzo en forma de una lámina, y en el que dicha sección estrechada tiene una sección transversal en forma de una hendidura y tiene un área de la sección transversal más pequeña que la parte superior de dicho depósito de líquido.
Lista de citas
Bibliografía de patentes
Bibliografía de patente 1: Patente WO 2001/028951A1
Bibliografía de patente 2: Patente JP 3252278B
Bibliografía de patente 3: Patente JP H01-178412A
Bibliografía de patente 3: Patente WO2007/062516
CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN
Problema técnico
Sin embargo, el procedimiento en la bibliografía de patente 1 permite fabricar únicamente un objeto en forma de hebra o de mecha y no es aplicable a la fabricación de un preimpregnado, que es un material de base intermedio en forma de lámina bidimensional, al que está dirigida la presente invención. Además, la bibliografía de patente 1 explica que, a efectos de mejorar la eficacia de la impregnación, se deja que un fluido de resina termoplástica golpee contra una cara del haz de fibras de refuerzo en forma de una hebra o de una mecha para generar de manera activa turbulencia en una trayectoria de flujo cónica. Se considera que esto pretende alterar parte de la disposición del haz de fibras de refuerzo para que la resina de la matriz pueda fluir, pero aplicar esta idea a una tela tejida posiblemente provoca la alteración de la planaridad de la tela tejida y la deformación de la forma de la tela tejida, dando lugar no solo a la degradación del grado del preimpregnado, sino también a la disminución de la propiedad mecánica del FRP.
Además, en la tecnología dada a conocer en la bibliografía de patente 2, se considera que se genera pelusa debido a la abrasión con la guía de bandas antes de aplicar la resina, lo que da lugar a la degradación del grado del preimpregnado, y también que las propiedades de funcionamiento a largo plazo de la tela tejida están limitadas. Además, la tecnología de la bibliografía de patente 2 se destina al recubrimiento con resina, no a la impregnación.
También en la tecnología de la bibliografía de patente 3, es probable que se genere pelusa, ya que se deja que la tela tejida pase a través de una vía estrecha antes de aplicar la resina, y dado que esta pelusa se lleva al colector y la matriz, se considera que la matriz se obstruye fácilmente con pelusa, y las propiedades de funcionamiento a largo plazo de la tela tejida están limitadas.
De este modo, aún no se ha establecido un procedimiento eficaz para aplicar un líquido de recubrimiento a una forma de tela, tal como una tela tejida, en particular un procedimiento eficaz para fabricar un preimpregnado, que es un material de base intermedio bidimensional en forma de una lámina.
Un objetivo de la presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento y da a conocer un procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento y un objeto integrado en forma de una lámina, en el que se suprime la generación de pelusa, es posible la fabricación continua sin obstrucciones con pelusa, una tela de fibras de refuerzo se impregna de manera eficaz con un líquido de recubrimiento y se puede aumentar la velocidad de fabricación.
Soluciones al problema
El problema mencionado anteriormente se resuelve mediante el procedimiento de fabricación de una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según la presente invención, que incluye dejar que una tela de fibras de refuerzo pase sustancialmente de manera vertical descendente a través del interior de una sección de recubrimiento que almacena un líquido de recubrimiento para proporcionar la tela de fibras de refuerzo con el líquido de recubrimiento; en el que la sección de recubrimiento incluye un depósito de líquido y una sección estrechada que están en comunicación entre sí; en el que el depósito de líquido tiene una parte cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua a lo largo de la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo; en el que la sección estrechada tiene una sección transversal en forma de una hendidura y tiene un área de la sección transversal más pequeña que la cara superior del depósito de líquido; y en el que la altura vertical de la parte cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua en el depósito de líquido es de 10 mm o más.
Además, el procedimiento para fabricar un objeto integrado en forma de una lámina, según la presente invención, es
un procedimiento que incluye: obtener una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento mediante el procedimiento mencionado anteriormente para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento; proporcionar, como mínimo, una cara de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento obtenida con una lámina desprendible para formar un objeto integrado en forma de una lámina; y recoger el objeto integrado en forma de una lámina.
Además, el procedimiento para fabricar una cinta de preimpregnado, según la presente invención, es un procedimiento que incluye: obtener un preimpregnado mediante el procedimiento mencionado anteriormente para fabricar un preimpregnado; y, a continuación, cortar el preimpregnado.
Además, el procedimiento para fabricar un material compuesto reforzado con fibras, según la presente invención, es un procedimiento que incluye: obtener un preimpregnado o una cinta de preimpregnado mediante los procedimientos de fabricación mencionados anteriormente; y curar el preimpregnado o la cinta de preimpregnado.
Efectos ventajosos de la invención
El procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según la presente invención, permite suprimir y prevenir de manera significativa la obstrucción por pelusa. Además, el procedimiento permite que la tela de fibras de refuerzo avance de forma continua a alta velocidad y mejora la capacidad de producción de la tela de fibras de refuerzo provista con un líquido de recubrimiento.
Además, el procedimiento permite obtener una tela de fibras de refuerzo impregnada de manera uniforme con un líquido de recubrimiento.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una vista en sección transversal esquemática que representa el procedimiento de fabricación y el dispositivo de recubrimiento de una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal detallada ampliada de una parte de la sección de recubrimiento 20 en la figura 1.
La figura 3 es una vista lateral inferior de la sección de recubrimiento 20 en la figura 2, vista en la dirección A de la figura 2.
La figura 4a es una vista en sección transversal que muestra la estructura del interior de la sección de recubrimiento 20 en la figura 2, vista en la dirección B de la figura 2.
La figura 4b es una vista en sección transversal que muestra el flujo del líquido de recubrimiento 2 en el espacio 26 en la figura 4a.
La figura 5 es una vista que representa un ejemplo de instalación de un mecanismo de regulación de la anchura. La figura 6 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 20b, según una realización distinta de la figura 2.
La figura 7 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 20c, según una realización distinta de la figura 6.
La figura 8 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 20d, según una realización distinta a la de la figura 6.
La figura 9 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 20e, según una realización distinta a la de la figura 6.
La figura 10 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 30, según una realización distinta de la presente invención.
La figura 11 es una vista que representa un aspecto en el que el depósito de líquido incluye barras, en la que el aspecto es un ejemplo de una realización de la presente invención.
La figura 12 es un diagrama esquemático que representa un ejemplo de un proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención.
La figura 13 es un diagrama esquemático de un ejemplo de otro proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención.
La figura 14 es un diagrama esquemático de un ejemplo de otro proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención.
La figura 15 es un diagrama esquemático de un ejemplo de otro proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención.
La figura 16 es un diagrama que representa un ejemplo de un aspecto en el que se laminan una pluralidad de telas de fibras de refuerzo impregnadas con líquido de recubrimiento, en el que el aspecto es según una realización de la presente invención.
La figura 17 es un diagrama que representa un ejemplo de un aspecto en el que se incluyen una pluralidad de secciones de recubrimiento, en el que el aspecto es según una realización de la presente invención.
La figura 18 es un diagrama que representa un ejemplo de otro aspecto en el que se incluyen una pluralidad de secciones de recubrimiento, en el que el aspecto es según una realización de la presente invención.
La figura 19 es un diagrama esquemático de un ejemplo de otro proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado
utilizando la presente invención.
La figura 20 es un diagrama esquemático de un ejemplo de otro proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención.
La figura 21 es un diagrama esquemático de otro proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención.
La figura 22 es un diagrama esquemático de otro proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES
Las realizaciones preferentes de la presente invención se describirán con referencia a los dibujos. En este sentido, la siguiente descripción ilustra realizaciones de la presente invención, la presente invención no debe interpretarse como limitada a las realizaciones, y se pueden realizar varias modificaciones a la presente invención en la medida en que no se aparten del objetivo y efecto de la presente invención.
<Esquema del procedimiento de fabricación y el dispositivo de recubrimiento de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento>
En primer lugar, se describirá el esquema del procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según la presente invención, con referencia a la figura 1. La figura 1 es una vista en sección transversal esquemática que representa el procedimiento de fabricación y el dispositivo de una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según una realización de la presente invención. Un dispositivo de recubrimiento 100 incluye: rodillos de transporte 13 y 14 como mecanismo de avance para mover una tela de fibras de refuerzo 1a en la dirección sustancialmente vertical descendente Z; y una sección de recubrimiento 20 como mecanismo de recubrimiento que está dispuesto entre los rodillos de transporte 13 y 14 y almacena un líquido de recubrimiento 2. Además, antes y después del dispositivo de recubrimiento 100, es posible disponer un dispositivo de suministro 11 para desbobinar la tela de fibras de refuerzo 1a, rodillos de presión 12 para extraer la tela de fibras de refuerzo 1, y un dispositivo de bobinado 15 para una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b, y además, el dispositivo de recubrimiento 100 está equipado con un dispositivo de suministro de un líquido de recubrimiento, aunque el dispositivo de suministro de un líquido de recubrimiento no se muestra en el dibujo. Además, el dispositivo de recubrimiento 100 puede estar equipado con un dispositivo de suministro de láminas desprendible 16 para suministrar una lámina desprendible 3, si es necesario.
<Tela de fibras de refuerzo>
En el presente documento, entre los ejemplos de la fibra de refuerzo se incluyen fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras metálicas, fibras de óxido metálico, fibras de nitruro metálico, fibras orgánicas (fibras de aramida, fibras de polibenzoxazol, fibras de alcohol polivinílico, fibras de polietileno, fibras de poliamida, fibras de poliéster, celulosa o fibras fabricadas de derivados de la misma), y similares, y se utilizan, de manera preferente, fibras de carbono, desde el punto de vista de la propiedad mecánica y la ligereza del FRP.
La tela de fibras de refuerzo de la presente invención se obtiene disponiendo de manera multiaxial o de manera aleatoria las fibras de refuerzo para conformar las fibras de refuerzo en una lámina. Es decir, la tela de fibras de refuerzo tiene por sí misma una forma de lámina. Entre los ejemplos específicos de la misma se incluyen, además de telas tejidas y telas tejidas de punto, las obtenidas mediante la disposición bidimensional de fibras de refuerzo de forma multiaxial, y las obtenidas mediante la orientación aleatoria de fibras de refuerzo, tales como telas no tejidas, esteras y papeles. En este caso, las fibras de refuerzo se pueden conformar en una lámina uniéndolas con un aglutinante o utilizando un procedimiento, tal como entrelazamiento, soldadura o fusión. Entre los ejemplos de telas tejidas se incluyen tejidos textiles básicos de ligamento tafetán, sarga y satén, así como telas tejidas sin ondulación, estructuras al bies, telas tejidas de gasa de vuelta, telas tejidas multiaxiales, telas tejidas múltiples y similares. Una tela tejida en la que se combinan una estructura al bies y una estructura UD, es decir, una tela tejida constituida por dos haces de fibras que incluyen un haz de fibras dispuesto en la dirección de avance de una tela de fibras de refuerzo y el otro haz de fibras que se cruza diagonalmente con el primer haz de fibras de manera axisimétrica es una realización preferente porque la estructura UD suprime la deformación de la tela tejida debido a la tensión en la etapa de recubrimiento/impregnación y también se consigue la cuasi-isotropía mediante la estructura al bies. La tela tejida múltiple presenta la ventaja de que las caras superior e inferior de la tela tejida y la estructura y características dentro de la tela tejida pueden diseñarse por separado. Para las telas tejidas de punto, es preferente el tejido de punto por urdimbre desde el punto de vista de la estabilidad morfológica en la etapa de recubrimiento/impregnación, pero también se puede utilizar el trenzado, que es una tela tejida de punto tubular.
El grosor de la tela de fibras de refuerzo no está particularmente limitado y puede determinarse, según el propósito, en función de las prestaciones requeridas del FRP y de la estabilidad de la etapa de recubrimiento. Teniendo en cuenta la capacidad de procesamiento en la sección estrechada, el grosor es, de manera preferente, de 1 mm o menos, de manera más preferente, de 0,3 mm o menos.
Las telas de fibra de refuerzo que son adecuadas para el propósito están disponibles en el mercado o pueden
fabricarse. Los ejemplos de las mismas se enumeran a continuación. Entre los ejemplos de telas tejidas se incluyen las telas “TORaYcA (marca registrada)” C06142, C06347B y C05642 fabricadas por Toray Industries, Inc., las telas “HexForce (marca registrada)” y “PrimeTex (marca registrada)” 84, G0801, XAGP282P, 43195, G0939, G0803, 43364, XSGP196P, SGP203CS, XC1400, 48200, 48287, 46150, telas “Injectex (marca registrada)” GB201, G0986, G0926 y similares, telas tejidas híbridas de fibra de carbono y fibra de vidrio G1088, G0874, G0973 , 43743 y similares, telas tejidas de fibra de aramida 20796 y 21263, y telas tejidas de cuarzo 610, 593 y similares, fabricadas por HEXCEL. Entre los ejemplos de telas no tejidas, esteras y papeles se incluyen las esteras “TORAYCA (marca registrada)” B030, B050, BV03 y similares, fabricadas por Toray Industries, Inc., y “Carbolight (marca registrada)” CEO-030, CBP-030, ZX-020 y similares, fabricadas por Oribest Co. Inc.
Las filetas en las que se ajusta un rodillo de tela de fibras de refuerzo están provistas, de manera preferente, de un mecanismo de control de la tensión que funciona cuando se extrae la tela de fibras de refuerzo.
<Alisado de la tela de fibras de refuerzo>
En la presente invención, el aumento de la lisura de la superficie de la tela de fibras de refuerzo puede mejorar la uniformidad de la cantidad de recubrimiento del líquido de recubrimiento en la sección de recubrimiento. Por esta razón, la tela de fibras de refuerzo se puede introducir en la sección de recubrimiento después de alisarla. El procedimiento de tratamiento de alisado no se limita a uno en particular, y entre los ejemplos del mismo se incluyen un procedimiento en el que se aplica presión física utilizando elementos que tienen caras lisas, tales como rodillos opuestos. Un procedimiento en el que se aplica presión física utilizando elementos que tienen caras lisas es fácil y conveniente, es menos probable que altere la disposición de las fibras de refuerzo y, por consiguiente, es preferente. De manera más específica, se puede utilizar calandrado o similar.
<Precalentamiento de la tela de fibras de refuerzo>
En la presente invención, la introducción de la tela de fibras de refuerzo en la sección de recubrimiento después de calentar la tela suprime la disminución de la temperatura del líquido de recubrimiento y mejora la uniformidad de la viscosidad del líquido de recubrimiento y, por consiguiente, es preferente. La tela de fibras de refuerzo se calienta, de manera preferente, hasta la temperatura del líquido de recubrimiento o cerca de la misma, y entre los ejemplos de diversos medios de calentamiento que se pueden utilizar para este propósito se incluyen calentamiento con aire, calentamiento con infrarrojos, calentamiento con infrarrojos lejano, calentamiento con láser, calentamiento por contacto, calentamiento con un medio de calor (vapor), y similares. Entre otros, un dispositivo de calentamiento con infrarrojos es fácil y conveniente y puede calentar directamente la tela de fibras de refuerzo y, por consiguiente, puede conseguir un calentamiento eficaz hasta una temperatura deseada, incluso a una velocidad elevada de avance, y es preferente.
<Líquido de recubrimiento>
Un líquido de recubrimiento utilizado en la presente invención se puede seleccionar de manera adecuada según el propósito de la aplicación y, por ejemplo, para la aplicación de un líquido de recubrimiento para la fabricación de un preimpregnado, se puede utilizar un líquido de recubrimiento compuesto por una resina matriz. Una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento recubierta con una resina matriz y obtenida según la presente invención se encuentra en un estado en el que la tela de fibras de refuerzo está impregnada con una resina matriz, y la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento puede laminarse directamente y moldearse como un preimpregnado en forma de una lámina para fabricar elementos compuestos por FRP. El grado de impregnación se puede controlar según el diseño de la sección de recubrimiento y mediante la impregnación posterior llevada a cabo después del recubrimiento. De manera adecuada, se puede seleccionar una resina matriz según la aplicación y, en general, se utiliza una resina termoplástica o una resina termoestable. La resina matriz puede ser una resina en estado fundido fundida mediante calentamiento o una resina matriz que se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente. Además, la resina matriz se puede formar en una solución o barniz utilizando un disolvente.
Entre los ejemplos de resinas matriz que se pueden utilizar se incluyen resinas de matriz utilizadas, en general, para FRP, tales como resinas termoplásticas, resinas termoestables y resinas fotocurables. Si se trata de líquidos a temperatura ambiente, se pueden utilizar directamente. Si son sólidos o líquidos viscosos a temperatura ambiente, pueden calentarse para disminuir la viscosidad, pueden fundirse para utilizarse como una masa fundida o pueden disolverse en un disolvente para utilizarse como solución o barniz.
Entre los ejemplos de resinas termoplásticas que se pueden utilizar se incluyen polímeros que tienen, en la cadena principal, un enlace seleccionado entre un enlace carbono-carbono, un enlace amida, un enlace imida, un enlace éster, un enlace éter, un enlace carbonato, un enlace uretano, un enlace urea, un enlace tioéter, un enlace sulfona, un enlace imidazol y un enlace carbonilo. Entre los ejemplos específicos se incluyen poliacrilato, poliolefina, poliamida (PA), aramida, poliéster, policarbonato (PC), polisulfuro de fenileno (PPS), polibencimidazol (PBI), poliimida (PI), polieterimida (PEI), polisulfona (PSU), polietersulfona (PES), polieteretercetona (PEK), polieteretercetona (PEEK), polietercetonacetona (PEKK), poliariletercetona (PAEK), poliamidaimida (PAI) y
similares. En sectores que requieren resistencia al calor, tales como las aplicaciones aeronáuticas, son adecuados PPS, PES, PI, PEI, PSU, PEEK, PEKK, PAEK y similares. Por otro lado, en aplicaciones industriales y automovilísticas, una poliolefina, tal como polipropileno (PP), PA, poliéster, PPS y similares, son adecuados a efectos de aumentar la eficacia del moldeo. Pueden ser polímeros, o se pueden utilizar oligómeros o monómeros debido a la baja viscosidad y a la baja temperatura del recubrimiento. No hace falta decir que pueden copolimerizarse según el propósito o se pueden mezclar diversos tipos de los mismos para utilizarse como mezclas de polímeros o aleaciones de polímeros.
Entre los ejemplos de resinas termoestables se incluyen resinas epoxi, resinas de maleimida, resinas de poliimida, resinas que tienen un extremo terminal de acetileno, resinas que tienen un extremo terminal de vinilo, resinas que tienen un extremo terminal de alilo, resinas que tienen un extremo terminal de ácido nádico y resinas que tienen un extremo terminal de éster de cianato. Se pueden utilizar, en general, en combinación con un endurecedor o un catalizador de curado. Además, estas resinas termoestables se pueden utilizar de manera adecuada en una mezcla.
Como resinas termoestables adecuadas para la presente invención, las resinas epoxi se utilizan de manera adecuada porque las resinas epoxi presentan una resistencia al calor, resistencia química y propiedades mecánicas excelentes. En particular, son preferentes las aminas, los fenoles y las resinas epoxi cuyo precursor es un compuesto que tiene un doble enlace carbono-carbono. Entre los ejemplos específicos se incluyen, pero sin limitarse a los mismos: resinas epoxi cuyos precursores son aminas, tales como diversos isómeros de tetraglicidil diaminodifenilmetano, triglicidil-p-aminofenol, triglicidil-m-aminofenol y triglicidilaminocresol; resinas epoxi cuyos precursores son fenoles, tales como resinas epoxi de bisfenol A, resinas epoxi de bisfenol F, resinas epoxi de bisfenol S, resinas epoxi de fenol novolac y resinas epoxi de cresol novolac; resinas epoxi cuyos precursores son compuestos que tienen un doble enlace carbono-carbono, tales como resinas epoxi alicíclicas; y similares. También se utilizan resinas epoxi bromadas resultantes de la bromación de estas resinas epoxi. Las resinas epoxi cuyos precursores son aminas aromáticas tipificadas por tetraglicidil diaminodifenilmetano son las más adecuadas para la presente invención porque las resinas epoxi presentan una buena resistencia al calor y una buena adhesividad a las fibras de refuerzo.
Las resinas termoestables se utilizan, de manera preferente, en combinación con endurecedores. Por ejemplo, para resinas epoxi, se puede utilizar un endurecedor si el endurecedor es un compuesto que tiene un grupo activo capaz de reaccionar con un grupo epoxi. De manera preferente, son adecuados los compuestos que tienen un grupo amino, un grupo anhídrido de ácido o un grupo azido. De manera específica, son adecuados diversos isómeros de dicianodiamida y diaminodifenilsulfona, y tipos de ésteres de ácido aminobenzoico. Según la descripción específica, la diciandiamida proporciona una excelente estabilidad de almacenamiento del preimpregnado y, por consiguiente, se utiliza de manera preferente. Además, diversos isómeros de diaminodifenilsulfona proporcionan objetos curados que tienen una resistencia al calor favorable y, por consiguiente, son los más adecuados para la presente invención. Como tipos de éster de ácido aminobenzoico, se utilizan, de manera preferente, di-p-aminobenzoato de trimetilenglicol y di-p-aminobenzoato de neopentilglicol, aunque su resistencia al calor sea baja, porque tienen una resistencia a la tracción excelente en comparación con la diaminodifenilsulfona y, por consiguiente, se utilizan de manera selectiva según la aplicación. No hace falta decir que, si es necesario, también se puede utilizar un catalizador de curado. Además, se pueden utilizar juntos un endurecedor o un catalizador de curado y un agente complejante capaz de formar un complejo, con vistas a mejorar la vida útil del líquido de recubrimiento.
En la presente invención, también se utiliza de manera adecuada una mezcla de una resina termoestable y una resina termoplástica. Una mezcla de una resina termoestable y una resina termoplástica proporciona mejores resultados que una resina termoestable utilizada sola. Esto se debe a que una resina termoestable y una resina termoplástica tienen características antinómicas, es decir, una resina termoestable, en general, es desventajosamente frágil, pero puede moldearse a baja presión en un autoclave y, por el contrario, una resina termoplástica es, en general, ventajosamente resistente, pero difícil de moldear a baja presión en un autoclave, y, por consiguiente, su utilización en una mezcla puede afectar al equilibrio entre las propiedades y la capacidad de moldeo. Dicha mezcla para utilizar contiene, de manera preferente, más del 50 % en masa de resina termoestable, desde el punto de vista de las propiedades mecánicas del FRP obtenido mediante el curado del preimpregnado.
<Partícula de polímero>
En la presente invención, también es preferente la utilización de un líquido de recubrimiento que contenga partículas de polímero porque su utilización puede mejorar la tenacidad y la resistencia al impacto del CFRP obtenido. En este caso, la temperatura de transición vítrea (Tg) o el punto de fusión (Tf) de las partículas de polímero que es 20 °C o más superior a la temperatura del líquido de recubrimiento facilitan la retención de la forma de partículas de polímero en el líquido de recubrimiento y, por consiguiente, es preferente. La Tg de partículas de polímero se puede medir en las siguientes condiciones utilizando una DSC de temperatura modulada. Como dispositivo DSC de temperatura modulada, el Q1000 fabricado por TA Instruments, Inc. es adecuado y se puede utilizar sobre la base de una calibración llevada a cabo utilizando indio de alta pureza en una atmósfera de nitrógeno. Las condiciones de medición se pueden basar en una rampa de temperatura de 2 °C/minuto y la condición de modulación de temperatura se puede basar en un ciclo de 60 segundos y una amplitud de 1 °C. Los componentes reversibles se separan del flujo de calor total obtenido en estas condiciones y la temperatura en el punto medio de la señal de la
etapa se puede considerar como Tg.
Además, la Tf se puede medir utilizando una DSC habitual a una velocidad de rampa de temperatura de 10 °C/minuto y la temperatura en el máximo de la señal en forma de pico correspondiente a la fusión se considera como la Tf.
Además, las partículas de polímero son, de manera preferente, insolubles en un líquido de recubrimiento y se pueden utilizar partículas de polímero como las adecuadas descritas, por ejemplo, en la Patente WO 2009/142231 como referencia. De manera más específica, se utilizan, de manera preferente, poliamidas y poliimidas, y las poliamidas que tienen una tenacidad excelente y, por consiguiente, pueden mejorar de manera significativa la resistencia al impacto, son las más preferentes. Entre los ejemplos de poliamidas que se pueden utilizar de manera adecuada se incluyen nailon 12, nailon 11, nailon 6, nailon 66, copolímeros de nailon 6/12, un nailon modificado para tener una semi IPN (estructura de red interpenetrante macromolecular) con un compuesto epoxi descrito en el ejemplo 1 de la Patente JP 01-104624A (nailon semi IPN), y similares. En cuanto a la forma de esta partícula de resina termoplástica, la partícula puede ser una partícula esférica, una partícula no esférica o una partícula porosa, y la forma esférica es particularmente preferente en el procedimiento de fabricación, según la presente invención, a efectos de no disminuir la propiedad de fluidez de la resina. Además, la forma esférica es un aspecto preferente porque la forma esférica no tiene un punto de partida para la concentración de tensión y proporciona una alta resistencia al impacto.
Entre los ejemplos de partículas de poliamida disponibles en el mercado que se pueden utilizar se incluyen SP-500, SP-10, TR-1, TR-2, 842P-48, 842P-80 (todas fabricadas por Toray Industries, Inc.), “Orgasol (marca registrada)” 1002D, 2001UD, 2001EXD, 2002D, 3202D, 3501D, 3502D (todas fabricadas por Arkema K.K.), “Grilamid (marca registrada)” TR90 (fabricada por Emser Werke, Inc.), “TROGAMID (marca registrada)” CX7323, CX9701, CX9704 (fabricada por Degussa AG) y similares. Estas partículas de poliamida pueden utilizarse solas o en combinación de dos o más tipos de las mismas.
Además, las partículas de polímero se retienen, de manera preferente, en la capa de resina de la capa intermedia del CFRP a efectos de impartir una alta tenacidad a la capa de resina de la capa intermedia. Para esto, el tamaño de partícula promedio en número de la partícula de polímero está, de manera preferente, en el intervalo de 5 a 50 p.m, de manera más preferente, en el intervalo de 7 a 40 p.m, de manera aún más preferente, en el intervalo de 10 a 30 |j.m. Tener un tamaño de partícula promedio en número de 5 p.m o más hace posible que las partículas no entren en el haz de fibras de refuerzo, sino que sean retenidas en la capa de resina de la capa intermedia del material compuesto reforzado con fibras obtenido. Tener un tamaño de partícula promedio en número de 50 p.m o menos hace posible que el grosor de la capa de resina matriz en la superficie del preimpregnado sea adecuado y, finalmente, que el contenido de masa de fibra en el CFRP obtenido sea adecuado.
<Viscosidad del líquido de recubrimiento>
Un líquido de recubrimiento utilizado en la presente invención tiene, de manera preferente, una viscosidad óptima seleccionada teniendo en cuenta la capacidad de procesamiento y la estabilidad. De manera específica, es preferente tener una viscosidad en el intervalo de 1 a 60 Pa-s porque dicha viscosidad hace posible que se suprima el goteo del líquido de recubrimiento en la salida de la sección estrechada y que se mejoren las propiedades de avance a alta velocidad y las propiedades estables del avance de la tela de fibras de refuerzo. Tal como se utiliza en el presente documento, una viscosidad se refiere a la medida a una velocidad de deformación de 3,14 s-1 a una temperatura del líquido de recubrimiento en el depósito de líquido. Como dispositivo de medición, se puede utilizar un dispositivo de medición de la viscoelasticidad, tal como del tipo de disco paralelo o del tipo cónico. La viscosidad del líquido de recubrimiento es, de manera más preferente, de 10 a 30 Pa-s.
<Etapa de recubrimiento>
Tal como se describe en la figura 1 como referencia, el procedimiento para proporcionar la tela de fibras de refuerzo 1a con el líquido de recubrimiento 2 en el dispositivo de recubrimiento 100 es un procedimiento en el que la tela de fibras de refuerzo 1a se extrae mediante los rodillos de presión 12, y se deja que la tela de fibras de refuerzo 1a pase a través de la sección de recubrimiento 20 en la dirección sustancialmente vertical descendente Z para proporcionar ambas caras de la tela de fibras de refuerzo 1a con el líquido de recubrimiento 2. De este modo, se puede obtener la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1 b.
Además, si es necesario, como mínimo, una cara de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1 b puede estar provista con una lámina desprendible 3, y la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b y la lámina desprendible 3 se pueden bobinar de manera simultánea utilizando el dispositivo de bobinado 15. En particular, en los casos en que parte o todo el líquido de recubrimiento 2 aplicado a la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b está presente en la superficie de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b y tiene una fluidez y adhesividad elevada, aunque el líquido de recubrimiento 2 haya alcanzado el rodillo de transporte 14, la lámina desprendible 3 puede evitar que
parte del líquido de recubrimiento 2 en la superficie de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b se transfiera al rodillo de transporte 14. Además, el procedimiento puede evitar la adhesión entre las telas de fibras de refuerzo impregnadas con líquido de recubrimiento 1b y proporciona una manipulación fácil en el proceso posterior. La lámina desprendible no se limita a una en particular siempre que la lámina desprendible consiga el efecto mencionado anteriormente, y entre los ejemplos de la misma se incluyen no solo un papel desprendible, sino también una película de polímero orgánico cuya superficie está recubierta con un agente desprendible, y similares.
A continuación, con referencia a las figuras 2 a 4, se describirá en detalle una etapa de proporcionar a la tela de fibras de refuerzo 1a con el líquido de recubrimiento 2. La figura 2 es una vista en sección transversal detallada ampliada de la sección de recubrimiento 20 en la figura 1. La sección de recubrimiento 20 tiene los elementos constituyentes de la pared 21a y 21b que se oponen entre sí con un espacio D determinado entre ellos, y entre los elementos constituyentes de la pared 21a y 21b, se forman un depósito de líquido 22 cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua en la dirección vertical descendente Z (es decir, en la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo) y una sección estrechada en forma de una hendidura 23 situada debajo del depósito de líquido 22 (en la cara de descarga de la tela de fibras de refuerzo 1a) y que tiene un área de la sección transversal menor que el área de la sección transversal de la cara superior del depósito de líquido 22 (la cara de introducción de la tela de fibras de refuerzo 1a). En la figura 2, la tela de fibras de refuerzo 1a está dispuesta en la dirección de la profundidad de la página.
En la sección de recubrimiento 20, la tela de fibras de refuerzo 1 a introducida en el depósito de líquido 22 avanza en la dirección verticalmente descendente Z y, al mismo tiempo, está acompañada por el líquido de recubrimiento 2 que rodea la tela de fibras. Durante esto, el líquido de recubrimiento 2 acompañante se comprime de manera gradual y la presión del líquido de recubrimiento 2 aumenta hacia la parte inferior del depósito de líquido 22 porque el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye en la dirección vertical descendente Z (en la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo 1 a). Cuando aumenta la presión en la parte inferior del depósito de líquido 22, es más difícil que el flujo de líquido acompañante siga fluyendo hacia la parte inferior, y el líquido acompañante fluye en la dirección de los elementos constituyentes de la pared 21a y 21b, y, a continuación, es impedido por los elementos constituyentes de la pared 21a y 21b, lo que da lugar a un flujo ascendente. Como resultado, se forma una corriente circular T a lo largo del plano de la tela de fibras de refuerzo 1a y las superficies de las paredes de los elementos constituyentes de la pared 21a y 21b en el depósito de líquido 22. De este modo, incluso si la tela de fibras de refuerzo 1a introduce pelusa en el depósito de líquido 22, la pelusa se mueve a lo largo de la corriente circular T, y no puede acercarse a la parte inferior del depósito de líquido 22, donde la presión del líquido es mayor, o la sección estrechada 23. Además, tal como se menciona a continuación, las burbujas se adhieren a la pelusa y, por consiguiente, la pelusa se mueve de manera ascendente a lo largo de la corriente circular T y pasa cerca de la superficie del líquido en la parte superior del depósito de líquido 22. Esto también hace posible no solo que se evite que la pelusa obstruya la parte inferior del depósito de líquido 22 y la sección estrechada 23, sino también que la pelusa retenida se recoja fácilmente a través de la superficie del líquido en la parte superior del depósito de líquido 22. Además, cuando la tela de fibras de refuerzo 1 a avanza a alta velocidad, la presión del líquido aumenta aún más y, por consiguiente, aumenta el efecto de eliminación de la pelusa. Como resultado, esto hace posible proporcionar la tela de fibras de refuerzo 1a con el líquido de recubrimiento 2 a una mayor velocidad y mejora de manera significativa la productividad.
Además, el aumento de la presión del líquido tiene el efecto de facilitar la impregnación de la tela de fibras de refuerzo 1a con el líquido de recubrimiento 2. Esto se basa en la propiedad (ley de Darcy), según la cual, el grado en que un objeto poroso, tal como un haz de fibras de refuerzo, se impregna con un líquido de recubrimiento aumenta por la presión del líquido de recubrimiento. Esto también puede mejorar el efecto de impregnación porque hacer avanzar la tela de fibras de refuerzo 1a a una velocidad más elevada aumenta adicionalmente la presión del líquido. En este sentido, el líquido de recubrimiento 2 se impregna mediante sustitución gas-líquido con burbujas que permanecen en la tela de fibras de refuerzo 1a, y las burbujas se descargan de los espacios en la tela de fibras de refuerzo 1a mediante la presión del líquido y la fuerza ascendente en la dirección paralela (en la dirección vertical ascendente) de la cara de la tela de fibras de refuerzo. En este punto, las burbujas se descargan sin expulsar el líquido de recubrimiento 2 entrante para la impregnación y, por consiguiente, también tiene el efecto de no inhibir la impregnación. Además, parte de las burbujas se descargan en la dirección fuera del plano (en la dirección normal) desde la superficie de la tela de fibra de refuerzo 1a y las burbujas se eliminan rápidamente por la presión del líquido y la fuerza ascendente en la dirección vertical ascendente y, por consiguiente, no se retienen en la parte inferior del depósito de líquido 22 que proporciona un efecto de impregnación elevado, por lo que también se consigue el efecto de promover la descarga de las burbujas de manera eficaz. Estos efectos permiten que la tela de fibras de refuerzo 1a se impregne de manera eficaz con el líquido de recubrimiento 2 y, como resultado, permiten obtener una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b de alta calidad impregnada de manera uniforme con el líquido de recubrimiento 2.
En este caso, la altura vertical H a lo largo de la cual el área de la sección transversal disminuye de manera continua (véanse las figuras 6 a 9) es de 10 mm o más. Esto proporciona con seguridad la longitud de la región 22a en la que el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua, que es una sección en la que se comprime el líquido de recubrimiento 2 que acompaña a la tela de fibras de refuerzo 1 a, por lo que la presión
del líquido generada en la parte inferior del depósito de líquido 22 puede aumentar de manera suficiente. En consecuencia, esto posibilita obtener el efecto de permitir que la presión del líquido evite que la pelusa obstruya la sección estrechada 23 y el efecto de permitir que la presión del líquido induzca la impregnación de la tela de fibras de refuerzo 1a con el líquido de recubrimiento 2. En la figura 2, todo el depósito de líquido 22 es una región cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua. Además, en el aspecto que se muestra en la figura 2, dado que se puede asegurar una gran región de la corriente circular T, es posible evitar de manera más eficaz que la pelusa obstruya la sección estrechada. La altura vertical H descrita anteriormente a lo largo de la cual el área de la sección transversal disminuye de manera continua es, de manera preferente de 50 mm o más. El límite superior de la altura vertical H no está particularmente limitado, pero teniendo en cuenta el mayor peso del dispositivo y el tamaño del dispositivo, es prácticamente de aproximadamente 200 mm o menos.
Además, la presión del líquido aumentada permite que la tela de fibras de refuerzo 1a se alinee de manera automática con el centro del espacio D, y la tela de fibras de refuerzo 1a no se desgasta directamente contra las superficies de las paredes del depósito de líquido 22 y la sección estrechada 23, con lo que también se consigue de este modo el efecto de suprimir la generación de pelusa. Esto se debe a que, cuando cualquier perturbación externa o similar hace que la tela de fibras de refuerzo 1a se acerque a cualquiera de las caras del espacio D, el líquido de recubrimiento 2 es empujado y comprimido en el espacio más estrecho resultante en la cara aproximada y, por consiguiente, la presión del líquido aumenta adicionalmente en la cara aproximada, empujando la tela de fibras de refuerzo 1a de nuevo hacia el centro del espacio D.
La sección estrechada 23 está diseñada para tener un área de la sección transversal más pequeña que la cara superior del depósito de líquido 22. Tal como se entiende a partir de la figura 2 y la figura 4, el área de la sección transversal más pequeña se debe simplemente al hecho de que la longitud en la dirección perpendicular al pseudoplano de la tela de fibras de refuerzo es menor, es decir, la distancia entre los elementos es menor. Esto pretende conseguir la impregnación y el efecto de alineación automática mediante el aumento de la presión del líquido en la sección estrechada, tal como se ha mencionado anteriormente. Además, la forma de la sección transversal de la cara más superior de la sección estrechada 23 se fabrica, de manera preferente, para adaptarse a la forma de la sección transversal de la cara más inferior del depósito de líquido 22, teniendo en cuenta las propiedades de avance de la tela de fibras de refuerzo 1a y el control de flujo del líquido de recubrimiento 2, pero, si es necesario, la forma de la sección transversal de la cara más superior de la sección estrechada 23 puede fabricarse ligeramente más grande.
A este respecto, la tela de fibras de refuerzo 1a en la sección de recubrimiento 20 en la figura 2 avanza en la dirección descendente completamente vertical Z (a 90 grados con respecto a la cara horizontal), pero, sin limitarse a la misma, puede avanzar en la dirección sustancialmente vertical descendente en la medida en que se pueda obtener el efecto de recogida de pelusa y el efecto de descarga de burbujas, y que la tela de fibras de refuerzo 1a pueda avanzar de manera estable y continua.
Además, la cantidad total del líquido de recubrimiento 2 aplicado a la tela de fibras de refuerzo 1 a se puede controlar en el espacio D de la sección estrechada 23. Por ejemplo, en los casos en que se desea que la cantidad total del líquido de recubrimiento 2 aplicado a la tela de fibras de refuerzo 1 a sea más grande (se desea que el peso por área sea mayor), los elementos constituyentes de la pared 21a y 21b pueden disponerse de tal manera que el espacio D sea más ancho.
La figura 3 es una vista lateral inferior de la sección de recubrimiento 20, vista en la dirección A de la figura 2. En la sección de recubrimiento 20, se proporcionan elementos de la placa lateral 24a y 24b para evitar que el líquido de recubrimiento 2 se escape por ambos extremos de la tela de fibras de refuerzo 1a en la dirección de disposición, y la salida 25 de la sección estrechada 23 se forma en el espacio rodeado por los elementos constituyentes de la pared 21a y 21b y los elementos de la pared lateral 24a y 24b. En este caso, la salida 25 es similar a una hendidura y la relación de aspecto de la sección transversal (Y/D en la figura 3) se puede fijar según la forma de la tela de fibras de refuerzo 1a que se desea disponer con el líquido de recubrimiento. 2.
La figura 4a es una vista en sección transversal que representa la estructura del interior de la sección de recubrimiento 20, vista en la dirección B.
La figura 4b representa el flujo del líquido de recubrimiento 2 en el espacio 26. Cuando el espacio 26 es grande, se genera una corriente circular en el borde en la dirección de R en el líquido de recubrimiento 2. Esta corriente circular R en el borde se convierte en un flujo hacia el exterior (Ra) en la parte inferior del depósito de líquido 22, lo que da lugar a la deformación del borde de la tela de fibras de refuerzo en algunos casos y, en particular, en los casos en que la tela de fibras de refuerzo es una tela tejida, la distancia entre las fibras de refuerzo se expande y, debido a esto, existe la posibilidad de que se provoque una falta de uniformidad en la disposición de las fibras de refuerzo en la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento resultante. Por otro lado, la corriente circular R se convierte en un flujo hacia el interior (Rb) en la parte superior del depósito de líquido 22 y, por consiguiente, la tela de fibras de refuerzo 1a se comprime en la dirección de la anchura, lo que da lugar, en algunos casos, a un pliegue del borde de la tela de fibras.
En vista de esto, en la presente invención, se lleva a cabo una regulación de la anchura para hacer que el espacio 26 sea más pequeño, mediante lo cual se suprime, de manera preferente, la generación de la corriente circular en el borde. De manera específica, la anchura L del depósito de líquido 22, es decir, la distancia L entre los elementos de la placa lateral 24a y 24b se adapta, de manera preferente, para satisfacer la siguiente relación con la anchura W de la tela de fibras de refuerzo medida inmediatamente debajo de la sección estrechada 23.
L < W 10 (mm)
Esto suprime la generación de una corriente circular en el borde y hace posible suprimir la deformación del borde y el pliegue del borde de la tela de fibras de refuerzo 1a y obtener la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b, en el que las fibras de refuerzo están dispuestas de manera uniforme sobre toda la anchura (W) de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b y que es de alta calidad y tiene una gran estabilidad. Además, esta tecnología aplicada a un preimpregnado no solo puede mejorar el grado y la calidad del preimpregnado, sino que también puede mejorar la propiedad mecánica y la calidad del FRP obtenido utilizando el preimpregnado. La relación entre L y W es, de manera más preferente, L < W 2 (mm) y, de este modo, pueden suprimirse adicionalmente la deformación del borde y el pliegue del borde de la tela de fibras de refuerzo.
Además, es preferente realizar ajustes para que el límite inferior de L sea igual o mayor que W - 5 (mm), desde el punto de vista de mejorar la uniformidad de la dimensión en la dirección de la anchura de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b.
En este sentido, esta regulación de la anchura se lleva a cabo, de manera preferente, como mínimo, en la parte inferior del depósito de líquido 22 (la posición G en la figura 4a), desde el punto de vista de suprimir la generación de la corriente circular R en el borde debido a una alta presión de líquido en la parte inferior del depósito de líquido 22. Además, esta regulación de la anchura se lleva a cabo, de manera más preferente, en toda la región del depósito de líquido 22, mediante lo cual se puede suprimir la generación de la corriente circular R en el borde de manera sustancialmente completa y, como resultado, pueden suprimirse de manera sustancialmente completa la deformación del borde y el pliegue del borde de la tela de fibras de refuerzo.
Además, la regulación de la anchura se puede llevar a cabo solo para el depósito de líquido 22 si se lleva a cabo solo desde el punto de vista de suprimir la corriente circular en el borde en el espacio 26, pero es preferente llevar a cabo la regulación de la anchura también en la sección estrechada 23 de la misma manera, desde el punto de vista de suprimir la aplicación excesiva del líquido de recubrimiento 2 a las caras de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b.
<Mecanismo de regulación de la anchura>
Anteriormente se ha descrito un caso en el que los elementos de la placa lateral 24a y 24b sirven para la regulación de la anchura, pero, tal como se muestra en la figura 5, también es posible proporcionar mecanismos de regulación de la anchura 27a y 27b entre los elementos de la placa lateral 24a y 24b y llevar a cabo la regulación de la anchura utilizando dichos mecanismos. Esto es preferente porque la capacidad de cambiar libremente la anchura regulada por los mecanismos de regulación de la anchura hace posible utilizar una sección de recubrimiento para fabricar diferentes telas de fibras de refuerzo impregnadas con líquido de recubrimiento con diversas anchuras. En este sentido, la relación entre la anchura (W) de la tela de fibras de refuerzo inmediatamente debajo de la sección estrechada y la anchura (L2) regulada por los mecanismos de regulación de la anchura en los extremos inferiores de los mecanismos de regulación de la anchura es, de manera preferente, L2 < W 10 (mm), de manera más preferente, L2 < W 2 (mm). Además, es preferente realizar ajustes de manera que el límite inferior de L2 sea igual o superior a W - 5 (mm), desde el punto de vista de mejorar la uniformidad de la dimensión en la dirección de la anchura de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b. La forma y el material del mecanismo de regulación de la anchura no están limitados a uno en particular, y uno de tipo de rodamiento en forma de una placa es fácil y conveniente y, por consiguiente, preferente. Además, permitir que el mecanismo de regulación de la anchura tenga una anchura más pequeña que la distancia entre los elementos constituyentes de la pared 21a y 21b en la parte superior, es decir, cerca de la superficie del líquido (tal como se observa en la figura 5, la anchura se refiere a la longitud vertical del mecanismo de regulación de la anchura en la “Vista observada en dirección Z”) es preferente porque dicha anchura permite no obstaculizar el flujo horizontal del líquido de recubrimiento. Por otro lado, la forma desde la parte central hasta la parte inferior del mecanismo de regulación de la anchura es, de manera preferente, conforme con la forma interna de la sección de recubrimiento porque dicha conformidad puede hacer posible suprimir la retención del líquido de recubrimiento en el depósito de líquido y suprimir la degradación del líquido de recubrimiento. En este sentido, el mecanismo de regulación de la anchura se inserta, de manera preferente, en la sección estrechada 23. La figura 5 muestra un ejemplo de un rodamiento en forma de una placa como mecanismo de regulación de la anchura y muestra un ejemplo en el que la parte desde la parte central hasta la parte inferior del rodamiento es conforme con la forma estrechada del depósito de líquido 22 y en el que la parte está insertada en la sección estrechada 23. La figura 5 muestra un ejemplo en el que L2 es constante desde la superficie del líquido hasta la salida, pero la anchura a regular puede variar dependiendo del sitio en la medida en que se cumpla el propósito del mecanismo de regulación de la anchura. El mecanismo de regulación de la anchura se puede fijar en la sección de recubrimiento 20 mediante cualquier procedimiento, y la
fijación del mecanismo del tipo rodamiento en forma de una placa en una pluralidad de sitios en la dirección vertical puede hacer posible suprimir la variación de la anchura de la regulación debido a la deformación del rodamiento en forma de una placa provocada por una alta presión del líquido. Por ejemplo, utilizando un soporte para la parte superior e insertando la parte inferior en la sección de recubrimiento es posible regular la anchura mediante el mecanismo de regulación de la anchura y, por consiguiente, es preferente.
<Forma del depósito de líquido>
Tal como se ha descrito anteriormente en detalle, es importante en la presente invención que el hecho de permitir que el área de la sección transversal disminuya de manera continua en la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo en el depósito de líquido 22 aumenta la presión del líquido en la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo y, en este sentido, la forma del área de la sección transversal que disminuye de manera continua en la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo no está limitada a una particular, siempre que la forma permita que la presión del líquido aumente de manera continua en la dirección de avance. La forma puede ser estrechada (lineal) o puede mostrar una forma curva, tal como una forma de trompeta en la vista en sección transversal del depósito de líquido. Además, la parte decreciente del área de la sección transversal puede ser continua sobre toda la longitud del depósito de líquido, o el depósito de líquido puede contener una parte en la que el área de la sección transversal no disminuya o, por el contrario, aumente, en la medida en que se pueda lograr el objetivo y el efecto de la presente invención. Estos se describirán en detalle a continuación con referencia a las figuras 6 a 9.
La figura 6 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 20b según una realización diferente a la de la figura 2. La sección de recubrimiento 20b es la misma que la sección de recubrimiento 20 de la figura 2, excepto que los elementos constituyentes de la pared 21c y 21d que constituyen el depósito de líquido 22 tienen formas diferentes. Como en la sección de recubrimiento 20b en la figura 6, el depósito de líquido 22 puede dividirse en la región 22a, en la que el área de la sección transversal disminuye de manera continua en la dirección vertical descendente Z, y la región 22b, en la que el área de la sección transversal no disminuye. A este respecto, tal como se ha descrito anteriormente, en los casos en los que la altura vertica1H, a lo largo de la cual el área de la sección transversal disminuye de manera continua, es de 10 mm o más y, de manera preferente, de 50 mm o más, se puede evitar la obstrucción por pelusa y se puede mejorar el efecto de impregnación.
En los casos en los que, como en la sección de recubrimiento 20 en la figura 2 y la sección de recubrimiento 20b en la figura 6, la región 22a, en la que el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua se estrecha, cuanto menor sea el ángulo de apertura 0 del estrechamiento, más preferente es y, de manera específica, el ángulo es, de manera preferente, un ángulo agudo (90° o menos). Esto permite que se mejore el efecto de comprimir el líquido de recubrimiento 2 en la región 22a (parte estrechada), en la que el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua, y que se pueda obtener más fácilmente una presión alta del líquido.
La figura 7 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 20c según una realización diferente a la de la figura 6. La sección de recubrimiento 20c es la misma que la sección de recubrimiento 20b de la figura 6, excepto que los elementos constituyentes de la pared 21e y 21f que constituyen el depósito de líquido 22 forman un estrechamiento de dos niveles. De esta manera, la región 22a, en la que el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua, puede estar constituida por una parte de múltiples estrechamientos compuesta por dos o más niveles. A este respecto, el ángulo de apertura 0 de la parte estrechada más cercana a la sección estrechada 23 es, de manera preferente, un ángulo agudo, desde el punto de vista de mejorar el efecto de compresión mencionado anteriormente. También, en este caso, la altura H de la región 22a, a lo largo de la cual el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua, es, de manera preferente, de 10 mm o más. La altura vertical H, a lo largo de la cual el área de la sección transversal disminuye de manera continua es, de manera más preferente, de 50 mm o más. Tener una parte estrechada de varios niveles como la región 22a, en la que el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua, como en la figura 7, permite mantener el volumen del líquido de recubrimiento 2 que se puede almacenar en el depósito de líquido 22 y, al mismo tiempo, disminuir el ángulo 0 de la parte estrechada más cercana a la sección estrechada 23. Esto aumenta la presión del líquido provocada en la parte inferior del depósito de líquido 22 y puede mejorar adicionalmente el efecto de eliminación de pelusa y el efecto de impregnación del líquido de recubrimiento 2.
La figura 8 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 20d según una realización distinta a la de la figura 6. La sección de recubrimiento 20d es igual que la sección de recubrimiento 20b de la figura 6, excepto que los elementos constituyentes de la pared 21g y 21 h que constituyen el depósito de líquido 22 forman un nivel. De esta manera, permitir que la parte más baja del depósito de líquido 22 tenga la región 22a, en la que el área de la sección transversal disminuye de manera continua, permite obtener el efecto de aumentar la presión del líquido, en el que el efecto es un objetivo de la presente invención y, por consiguiente, la otra parte del depósito de líquido 22 puede incluir una región 22c, en la que el área de la sección transversal disminuye de manera intermitente. Permitir que el depósito de líquido 22 tenga una forma como la de la figura 8 permite que se mantenga la forma de la región 22a, en la que el área de la sección transversal disminuye de manera continua y, al mismo tiempo, que la profundidad B del depósito de líquido 22 aumente para incrementar el volumen del líquido de
recubrimiento 2 que se puede almacenar. Como resultado, incluso en los casos en los que el líquido de recubrimiento 2 no se puede suministrar a la sección de recubrimiento 20d de forma continua, el líquido de recubrimiento 2 puede seguir proporcionándose a la tela de fibras de refuerzo 1 a durante mucho tiempo, mediante lo cual se puede mejorar la productividad de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1 b. La figura 9 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 20e según una realización diferente a la de la figura 6. La sección de recubrimiento 20e es la misma que la sección de recubrimiento 20b de la figura 6, excepto que los elementos constituyentes de la pared 21 i y 21j que constituyen el depósito de líquido 22 tienen forma de trompeta (forma curva). En la sección de recubrimiento 20b de la figura 6, la región 22a, en la que el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua, está estrechada (lineal), pero, sin limitarse a la misma, puede tener, por ejemplo, forma de trompeta (forma curva) como en la figura 9. Sin embargo, la parte inferior del depósito de líquido 22 y la parte superior de la sección estrechada 23 están, de manera preferente, conectadas ligeramente. Esto se debe a que cualquier escalón en el límite entre la parte inferior del depósito de líquido 22 y la parte superior de la sección estrechada 23 provoca que la tela de fibras de refuerzo 1a quede atrapada por el escalón, donde se generará una pelusa indeseable. En los casos en que, de esta manera, la región, en la que el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua, tiene forma de trompeta, el ángulo de apertura 0 entre las líneas tangentes virtuales de la región más inferior 22a, en la que el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de manera continua, es, de manera preferente, un ángulo agudo.
A este respecto, la descripción anterior ilustra un ejemplo en el que el área de la sección transversal disminuye ligeramente, pero el área de la sección transversal del depósito de líquido en la presente invención no necesariamente tiene que disminuir ligeramente, en la medida en que no se vea perjudicado el objetivo de la presente invención.
La figura 10 es una vista en sección transversal detallada de la sección de recubrimiento 30 según una realización distinta de la presente invención. A diferencia de una realización de la presente invención, el depósito de líquido 32 en la figura 10 no contiene una región en la que el área de la sección transversal disminuya de manera continua en la dirección vertical descendente Z, pero el depósito de líquido 32 está configurado de tal manera que el área de la sección transversal disminuye de manera discontinua y repentina en el límite 33 con la sección estrechada 23. Esto hace que sea más probable que la tela de fibras de refuerzo 1 a provoque una obstrucción.
Además, también es posible mejorar el efecto de impregnación permitiendo que la tela de fibras de refuerzo esté en contacto con una pluralidad de barras en la sección de recubrimiento. La figura 11 muestra un ejemplo en el que se utilizan tres barras (35a, 35b y 35c), y aquí, cuanto mayor es el número de barras, y mayor es la longitud de contacto entre la tela de fibras de refuerzo y las barras, y mayor es el ángulo de contacto, mayor grado de impregnación se puede conseguir. En el ejemplo de la figura 11, el grado de impregnación puede ser del 90 % o más. A este respecto, dichos medios para mejorar el efecto de impregnación se pueden utilizar en combinación de dos o más tipos de los mismos.
<Mecanismo de avance>
Se pueden utilizar de manera adecuada rodillos conocidos o similares como mecanismo de avance para transportar una tela de fibras de refuerzo y la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento según la presente invención. En la presente invención, la tela de fibras de refuerzo se transporta de manera verticalmente descendente y, por consiguiente, los rodillos se disponen, de manera preferente, por encima y por debajo de la sección de recubrimiento, que se encuentra entre los rodillos.
Además, es preferente, en la presente invención, que la trayectoria de avance de la tela de fibras de refuerzo sea lo más lineal posible a efectos de suprimir la alteración de la disposición y la formación de pelusas en las fibras de refuerzo. Además, la trayectoria de avance del objeto integrado en forma de una lámina es, de manera preferente, lo más lineal posible debido a que si existe una curva en un paso del transporte del objeto integrado en forma de una lámina que es un laminado de una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento y una lámina desprendible, se generan, en algunos casos, arrugas debido a una diferencia perimetral entre la capa interior y la capa exterior. Desde este punto de vista, los rodillos de presión se utilizan, de manera más preferente, en la trayectoria de avance del objeto integrado en forma de una lámina.
De manera adecuada, se puede determinar cuál de los rodillos dispuestos en forma de S y los rodillos de presión se debe utilizar según las condiciones de fabricación y las características del producto.
<Dispositivo de recogida a alta tensión>
En la presente invención, es preferente que se disponga un dispositivo de recogida a alta tensión para extraer la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento de la sección de recubrimiento aguas abajo de la sección de recubrimiento en el proceso. Esto se debe a que se genera una fuerza de fricción y esfuerzo cortante elevados entre la tela de fibras de refuerzo y el líquido de recubrimiento en la sección de recubrimiento y, por
consiguiente, es preferente que se genere una alta tensión de recogida aguas abajo en el proceso a efectos de superar la fuerza de fricción y el esfuerzo cortante elevados y se extraiga la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento. Como dispositivo de recogida a alta tensión, se pueden utilizar rodillos de presión, rodillos dispuestos en forma de S y similares, y en cualquier caso de los mismos, el aumento de la fuerza de fricción entre los rodillos y la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento puede evitar el deslizamiento y conseguir un avance estable. Para conseguir esto, es preferente disponer un material con un coeficiente de fricción elevado en la superficie del rodillo, aumentar la presión de contacto o aumentar la presión de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento contra los rodillos dispuestos en forma de S. Los rodillos dispuestos en forma de S permiten controlar más fácilmente la fuerza de fricción según el diámetro del rodillo y la longitud de contacto y, por consiguiente, son más preferentes con vistas a evitar el deslizamiento.
<Dispositivo de suministro de láminas desprendibles y bobinadora>
De manera adecuada, se pueden utilizar un dispositivo de suministro de láminas desprendibles y una bobinadora para fabricar preimpregnados o FRP utilizando la presente invención. Como tal dispositivo, se puede utilizar cualquiera que sea conocido y, en cualquier caso, es preferente, con vistas al avance de forma estable de la lámina, que dicho dispositivo incluya un mecanismo que permita alimentar una tensión de desbobinado o de bobinado de nuevo a la velocidad de desbobinado o bobinado.
impregnación posterior>
A efectos de realizar ajustes hasta un grado deseado de impregnación, es posible combinar adicionalmente, con la presente invención, un medio para mejorar adicionalmente el grado de impregnación utilizando un dispositivo de impregnación por separado después del recubrimiento. En el presente documento, para distinguir este medio de la impregnación en la sección de recubrimiento, dicha impregnación adicional llevada a cabo después del recubrimiento se denomina impregnación posterior, y un dispositivo para la impregnación posterior se denomina dispositivo de impregnación posterior. Un dispositivo utilizado como dispositivo de impregnación posterior no se limita a uno en particular y puede seleccionarse de manera adecuada entre los conocidos según el propósito. Por ejemplo, tal como se ha descrito en las Patentes JP2011-132389A y WO2015/060299, la impregnación se puede promover mediante el precalentamiento una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento en una placa caliente y el ablandamiento de manera suficiente de la resina en la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, seguido de la utilización de un dispositivo para prensar con rodillos de presión que también se calientan. La temperatura de la placa caliente y la temperatura de la superficie de los rodillos de presión para el precalentamiento, la presión lineal de los rodillos de presión y el diámetro y el número de los rodillos de presión se pueden seleccionar de manera adecuada para conseguir el grado deseado de impregnación. De manera alternativa, también es posible utilizar dichos “rodillos de envoltura en S”, tal como se han descrito en la Patente WO2010/150022, en la que una lámina de preimpregnado avanza en forma de S a través de los rodillos de envoltura en S. En la presente invención, los “rodillos de envoltura en S” se denominan simplemente “rodillos dispuestos en forma de S”. La figura 1 en la Patente WO2010/150022 describe un ejemplo en el que una lámina preimpregnada avanza en forma de S, pero la longitud de contacto entre la lámina y el rodillo se puede ajustar en forma de U, forma de V o forma de A, siempre que se pueda llevar a cabo la impregnación. Además, se pueden añadir rodillos de contacto opuestos en los casos en que se aumenta la presión de impregnación para mejorar el grado de impregnación. Además, tal como se ha descrito en la figura 4 en la Patente WO2015/076981, también es posible intentar aumentar la velocidad de fabricación del preimpregnado mediante la disposición de una cinta de transporte opuesta a los “rodillos de envoltura en S” y mejorando, de este modo, la eficacia de impregnación. De manera alternativa, tal como se ha descrito en las Patentes WO2017/068159, JP2016-203397A y similares, también es posible mejorar la eficacia de la impregnación sometiendo el preimpregnado a ultrasonidos para calentar el preimpregnado rápidamente antes de la impregnación. De manera alternativa, tal como se ha descrito en la Patente JP2017-154330A, también es posible utilizar un dispositivo de impregnación en el que un generador ultrasónico hace vibrar una pluralidad de “cuchillas de compresión”. De manera alternativa, tal como se ha descrito en la Patente JP2013-22868A, también es posible plegar un preimpregnado y llevar a cabo la impregnación.
impregnación posterior simplificada>
La descripción anterior muestra un ejemplo en el que se aplica un dispositivo de impregnación posterior convencional, pero, en algunos casos, la temperatura de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento sigue siendo alta inmediatamente debajo de la sección de recubrimiento y, en dichos casos, también es posible simplificar y hacer que un dispositivo de impregnación sea significativamente más pequeño mediante la adición de una operación posterior a la impregnación en una etapa en la que aún no ha transcurrido mucho tiempo después de que la tela de fibras salga de la sección de recubrimiento, omitiendo o simplificando de este modo un dispositivo de calentamiento, tal como una placa caliente para calentar de nuevo la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento. Un dispositivo de impregnación situado inmediatamente debajo de la sección de recubrimiento se denomina dispositivo de impregnación posterior simplificado. Como dispositivo de impregnación posterior simplificado, se pueden utilizar rodillos de presión calentados y rodillos dispuestos en forma de S calentados. En comparación con un dispositivo de impregnación habitual, pueden hacer posible no solo disminuir el diámetro del rodillo, la presión del conjunto y la longitud de contacto entre el preimpregnado y los
rodillos, haciendo, de este modo, que el dispositivo sea más pequeño, sino también reducir el consumo de energía y, por consiguiente, son preferentes.
Además, la aplicación de una lámina desprendible a la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento antes de que la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento entre en el dispositivo de impregnación posterior simplificado mejora las propiedades de avance del preimpregnado y, por consiguiente, es preferente. La figura 15 muestra un ejemplo de un dispositivo de fabricación para una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, en el que se incorpora un dispositivo de impregnación posterior simplificado en el dispositivo de fabricación.
<Tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento>
El grado de impregnación del líquido de recubrimiento es de manera deseable del 10 % o más en la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento obtenida mediante el procedimiento de fabricación según la presente invención. Para el grado de impregnación del líquido de recubrimiento, el interior de una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento de muestra que se ha arrancado puede comprobarse de manera visual para ver si la tela de fibras ha sido impregnada o no. De manera más cuantitativa, en los casos en que el grado de impregnación sea bajo, la tela de fibras se puede evaluar mediante un procedimiento de despegue (como referencia, una tasa de impregnación inferior al 80 %), y en los casos en que el grado de impregnación sea elevado (como referencia, una tasa de impregnación del 80 % o más), se puede evaluar la tasa de absorción de agua de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento. En el procedimiento de despegue, un preimpregnado de muestra se intercala entre cintas adhesivas, estas se despegan y se separan la fibra de refuerzo a la que se ha adherido la resina matriz y la fibra de refuerzo a la que no se ha adherido la resina matriz. A continuación, la proporción de la masa de toda la lámina de fibras de refuerzo que se ha utilizado con respecto a la masa de la fibra de refuerzo a la que se ha adherido la resina matriz se considera la proporción de impregnación de la resina matriz basada en un procedimiento de despegue. La tasa de absorción de agua se evalúa según el procedimiento descrito en la Patente JP 2016-510077.
<Anchura del preimpregnado>
Un preimpregnado que es un tipo de precursor del FRP es una forma de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento obtenida en la presente invención y, por consiguiente, a continuación, se describirá un caso en el que la presente invención se aplica a aplicaciones de FRP, en el que la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento se denomina preimpregnado.
La anchura de un preimpregnado no está limitada a una en particular y la anchura puede ser amplia, desde decenas de centímetros hasta aproximadamente dos metros, o puede ser similar a una cinta, desde varios milímetros hasta decenas de milímetros. La anchura se puede seleccionar según la aplicación. En los últimos años, se ha utilizado de manera amplia un dispositivo denominado ATL (Automated Tape Laying) o AFP (Automated Fiber Placement), en el que se laminan de manera automática preimpregnados estrechos o cintas de preimpregnado para hacer que la etapa de laminación del preimpregnado sea más eficaz, y la anchura también se adapta, de manera preferente, a dicho dispositivo. ATL a menudo implica la utilización de preimpregnados estrechos que tienen una anchura de aproximadamente 7,5 cm, aproximadamente 15 cm y aproximadamente 30 cm, y AFP a menudo implica la utilización de cintas de preimpregnado que tienen una anchura de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 25 mm.
Un procedimiento para obtener un preimpregnado que tiene una anchura deseada no se limita a uno en particular y se puede utilizar un procedimiento en el que un preimpregnado ancho que tiene una anchura de aproximadamente 1 m a aproximadamente 2 m se corta en preimpregnados estrechos. De manera alternativa, a efectos de simplificar u omitir la etapa del corte, la anchura de la sección de recubrimiento utilizada en la presente invención se puede ajustar para que tenga una anchura deseada desde el principio. Por ejemplo, en los casos en que se fabrica un preimpregnado estrecho que tiene una anchura de 30 cm para ATL, la anchura de la salida de la sección de recubrimiento se puede ajustar según la anchura anterior. Además, a efectos de fabricar este preimpregnado de manera eficaz, es preferente fabricar un producto que tenga una anchura de 30 cm y la yuxtaposición de una pluralidad de dichos dispositivos de fabricación permite fabricar preimpregnados en una pluralidad de líneas utilizando los mismos dispositivos de avance, dispositivos de transporte, varios rodillos y bobinadoras. La figura 17 muestra un ejemplo en el que cinco secciones de recubrimiento están conectadas en paralelo. En este ejemplo, cinco telas de fibras de refuerzo 416 pueden pasar a través de los respectivos dispositivos de precalentamiento de fibras de refuerzo 420 independientes y secciones de recubrimiento 430 para fabricar cinco preimpregnados 471, o los dispositivos de precalentamiento de fibras de refuerzo 420 pueden integrarse en paralelo y las secciones de recubrimiento 430 también se pueden disponer así. En este caso, las secciones de recubrimiento 430 solo tienen que incluir cinco mecanismos de regulación de la anchura independientes y cinco anchuras de salida de secciones de recubrimiento independientes.
<Hendidura>
El procedimiento de corte del preimpregnado no se limita a uno en particular y se puede utilizar un dispositivo de corte conocido. Un preimpregnado puede cortarse después de que el preimpregnado se haya bobinado y montado por separado en un dispositivo de corte o, para obtener eficacia, se puede disponer una etapa de corte de forma continua después de una etapa de fabricación del preimpregnado sin haber bobinado el preimpregnado. Además, la etapa de corte puede ser una etapa en la que un preimpregnado de 1 m o más de ancho se corta directamente en preimpregnados que tienen una anchura deseada, o una vez cortado y dividido en preimpregnados estrechos de aproximadamente 30 cm, a continuación, se corta de nuevo en preimpregnados que tienen una anchura deseada.
Aquí, en los casos en que se yuxtaponen la pluralidad de secciones de recubrimiento mencionadas anteriormente para preimpregnados estrechos o cintas de preimpregnado, se pueden suministrar láminas desprendibles independientes respectivas, o se puede laminar una pluralidad de láminas de preimpregnado en una lámina desprendible ancha que se ha suministrado. Los bordes en la dirección de la anchura del preimpregnado así obtenido se pueden cortar y suministrar a un dispositivo ATL o AFP. En este caso, la mayor parte de los bordes que se van a cortar provienen de la lámina desprendible y, por consiguiente, se puede disminuir la cantidad del componente líquido de recubrimiento (el componente de resina en el caso de CFRP) que se adhiere a la cuchilla de corte, resultando también ventajoso que el ciclo de limpieza para la cuchilla de corte pueda ampliarse.
<Variación y aplicación de la presente invención>
En la presente invención, se puede utilizar una pluralidad de secciones de recubrimiento para intentar que el proceso de fabricación sea más eficaz y con mayor capacidad.
Por ejemplo, se puede disponer una pluralidad de secciones de recubrimiento de manera que se pueda laminar una pluralidad de telas de fibras de refuerzo impregnadas con líquido de recubrimiento. La figura 16 muestra un ejemplo de un aspecto en el que las telas de fibras de refuerzo impregnadas con líquido de recubrimiento se laminan utilizando dos secciones de recubrimiento. Dos telas de fibras de refuerzo impregnadas con líquido de recubrimiento 471 extraídas de una primera sección de recubrimiento 431 y una segunda sección de recubrimiento 432 pasan por rodillos desviadores 445 y se laminan con láminas desprendibles 446 en los rodillos de laminación 447 debajo. La colocación de la lámina desprendible entre la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento y el rodillo desviador puede suprimir la adhesión de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento al rodillo de presión y estabilizar el avance y, por consiguiente, es preferente. La figura 16 representa un ejemplo de un dispositivo en el que las láminas desprendibles 446 hacen circular dos rodillos desviadores 445. En este sentido, el rodillo desviador puede sustituirse por una guía desviadora provista de un tratamiento desprendible, o sustituirse por algo similar. En la figura 16, el dispositivo de recogida a alta tensión 444 está dispuesto después de la posición de laminación de las telas de fibras de refuerzo impregnadas con líquido de recubrimiento 471 y, obviamente, también se puede disponer antes de la posición de laminación.
Dicho tipo de laminación de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento permite intentar que la laminación del preimpregnado sea eficiente, y es eficaz, por ejemplo, en la fabricación de un tipo grueso de FRP. Además, el apilamiento de preimpregnados de tipo delgado en un laminado multicapa permite esperar que se mejoren la tenacidad y la resistencia al impacto del FRP, y la aplicación del presente procedimiento de fabricación permite obtener de manera eficaz un tipo delgado de preimpregnado laminado multicapa. Además, la laminación de diferentes tipos de preimpregnados permite obtener fácilmente un preimpregnado heteroligado al que se le ha dado una funcionalidad. En este caso, es posible cambiar el tipo y finura de la fibra de refuerzo, el número de filamentos, la propiedad mecánica, la propiedad superficial de la fibra y similares. Además, el líquido de recubrimiento (una resina en el caso del preimpregnado) utilizado también puede ser diferente. Por ejemplo, se puede obtener un preimpregnado heteroligado en el que se laminan diferentes preimpregnados que tienen diferentes grosores o diferentes preimpregnados que tienen diferentes propiedades mecánicas. Además, se puede obtener fácilmente un preimpregnado que puede conseguir tanto propiedades mecánicas como propiedades de pegajosidad mediante la aplicación de una resina que tenga propiedades mecánicas excelentes en la primera sección de recubrimiento, la aplicación de una resina que tenga propiedades de pegajosidad excelentes en la segunda sección de recubrimiento y laminándolas. En cambio, también se puede disponer sobre la superficie una resina que no tenga propiedades de pegajosidad. Además, se puede obtener fácilmente un preimpregnado que tenga partículas sobre la superficie del mismo mediante la aplicación de una resina libre de partículas en la primera sección de recubrimiento y la aplicación de una resina que contiene partículas en la segunda sección de recubrimiento.
En otro aspecto, una pluralidad de secciones de recubrimiento se puede yuxtaponer con respecto a la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo, es decir, una pluralidad de secciones de recubrimiento se pueden yuxtaponer en la dirección de la anchura de la tela de fibras de refuerzo, tal como se ilustra en la figura 17 y se ha descrito anteriormente. Esto permite fabricar de manera eficaz telas de fibras de refuerzo impregnadas con líquido de recubrimiento del tipo estrecho o similares a cintas. Además, la utilización de diferentes fibras de refuerzo y diferentes líquidos de recubrimiento para diferentes secciones de recubrimiento permite obtener una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento que tiene propiedades que varían en la dirección de la anchura.
En otro aspecto, también se puede disponer una pluralidad de secciones de recubrimiento en serie en la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo. La figura 18 muestra un ejemplo en el que dos secciones de recubrimiento están dispuestas en serie. Es preferente disponer un dispositivo de recogida a alta tensión 448 entre la primera sección de recubrimiento 431 y la segunda sección de recubrimiento 432 desde el punto de vista de estabilizar el avance de la tela de fibras de refuerzo 416, y se puede omitir dependiendo de las condiciones del recubrimiento y las condiciones de recogida aguas abajo en el proceso. Además, la colocación de una lámina desprendible entre la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento extraído de la sección de recubrimiento y el dispositivo de recogida a alta tensión puede suprimir la adhesión de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento al rodillo de presión y estabilizar el avance y, por consiguiente, es preferente. La figura 18 representa un ejemplo de un dispositivo en el que el dispositivo de recogida a alta tensión 448 son rodillos de presión y las láminas desprendibles 446 hacen circular dos rodillos.
Dicho tipo de disposición en serie permite variar los tipos de líquido de recubrimiento en la dirección del grosor de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento. Además, incluso utilizando el mismo tipo de líquido de recubrimiento, se pueden mejorar la estabilidad de avance y las propiedades de avance a alta velocidad al permitir que las condiciones de recubrimiento varíen dependiendo de la sección de recubrimiento. Por ejemplo, se puede obtener fácilmente un preimpregnado que puede conseguir tanto propiedades mecánicas como propiedades de pegajosidad mediante la aplicación de una resina que tenga propiedades mecánicas excelentes en la primera sección de recubrimiento, la aplicación de una resina que tenga propiedades de pegajosidad excelentes en la segunda sección de recubrimiento y laminándolas. En cambio, también se puede disponer sobre la superficie una resina que no tenga propiedades de pegajosidad. Además, se puede obtener fácilmente un preimpregnado que tenga partículas sobre la superficie del mismo mediante la aplicación de una resina libre de partículas en la primera sección de recubrimiento y la aplicación de una resina que contiene partículas en la segunda sección de recubrimiento.
Tal como se ha mencionado anteriormente, se han mostrado algunos aspectos en los que se dispone una pluralidad de secciones de recubrimiento, el número de secciones de recubrimiento no se limita a uno en particular y los aspectos se pueden aplicar de varias maneras según el propósito. No hace falta decir que estos tipos de disposiciones también se pueden combinar. Además, los diversos tamaños, formas y condiciones de recubrimiento (temperatura y similares) de la sección de recubrimiento se pueden utilizar combinados.
Tal como se ha descrito anteriormente, el procedimiento de fabricación, según la presente invención, no solo permite que la fabricación sea eficaz y estable, sino que también permite que se fabrique el producto con un alto rendimiento y tenga una capacidad de extensión excelente.
<Mecanismo de suministro de líquido de recubrimiento>
En la presente invención, el líquido de recubrimiento se almacena en la sección de recubrimiento, pero es preferente reponer de manera adecuada el líquido de recubrimiento porque el recubrimiento progresa. El mecanismo para suministrar a la sección de recubrimiento un líquido de recubrimiento no está limitado a uno en particular, y se puede utilizar un dispositivo conocido. El suministro continuo de un líquido de recubrimiento a la sección de recubrimiento permite no alterar la superficie del líquido en la parte superior de la sección de recubrimiento y estabilizar el avance de la tela de fibras de refuerzo y, por consiguiente, es preferente. Por ejemplo, el líquido de recubrimiento se puede suministrar por su propio peso como fuerza impulsora desde un recipiente que almacena el líquido de recubrimiento o se puede suministrar de forma continua, utilizando una bomba o similar. Como bomba, se pueden utilizar de manera adecuada una bomba de engranajes, una bomba tubular, una bomba de presión y similares, según las propiedades del líquido de recubrimiento. Además, en los casos en que el líquido de recubrimiento es sólido a temperatura ambiente, de manera preferente, se proporciona un fundidor en la parte superior del recipiente de almacenamiento. Además, se puede utilizar una extrusora continua y similar. En cuanto a la cantidad de suministro de líquido de recubrimiento, se proporciona, de manera preferente, un mecanismo para permitir que el líquido de recubrimiento se suministre de forma continua según la cantidad de recubrimiento, de manera que el nivel de líquido del líquido de recubrimiento en la parte superior de la sección de recubrimiento pueda ser lo más constante posible. Para esto, por ejemplo, es concebible un mecanismo en el que el nivel de líquido y la masa de la sección de recubrimiento se controlan y se realimentan a un dispositivo de suministro.
<Control en línea>
Además, se proporciona, de manera preferente, un mecanismo para permitir el control en línea de la cantidad de recubrimiento a efectos de controlar la cantidad de recubrimiento. El procedimiento de control en línea no está limitado a uno en particular, y se puede utilizar uno conocido. Por ejemplo, como dispositivo para medir grosores, por ejemplo, se puede utilizar un medidor de rayos p. En este caso, la cantidad de recubrimiento se puede estimar midiendo el grosor de una tela de fibras de refuerzo y el grosor de una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento y analizando la diferencia entre los grosores. La cantidad de recubrimiento controlada en línea se puede retroalimentar inmediatamente a la sección de recubrimiento y utilizarse para ajustar la temperatura de la sección de recubrimiento y el espacio D de la sección estrechada 23 (véase la figura 2). No hace falta decir que el control de la cantidad de recubrimiento se puede utilizar como control de defectos. En cuanto a la posición de
medición del grosor, por ejemplo, en la figura 12, el grosor de la tela de fibras de refuerzo 416 se puede medir en la proximidad del rodillo desviador 419 y el grosor de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento se puede medir entre la sección de recubrimiento 430 y el rodillo desviador 441. Además, el control de defectos en línea se lleva a cabo, de manera preferente, utilizando una cámara de infrarrojo, infrarrojo cercano (análisis de imágenes) y similares.
El dispositivo de recubrimiento utilizado en la presente invención tiene un mecanismo de avance y un mecanismo de recubrimiento, en el que el mecanismo de avance permite que una tela de fibras de refuerzo avance sustancialmente de manera vertical descendente y en el que el mecanismo de recubrimiento es capaz de almacenar el líquido de recubrimiento en el interior del mismo, e incluye, además, un depósito de líquido y una sección estrechada que están en comunicación entre sí, en el que el depósito de líquido tiene una parte cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua a lo largo de la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo, y en el que la sección estrechada tiene una sección transversal en forma de hendidura y tiene un área de la sección transversal más pequeña que la cara superior del depósito de líquido.
A continuación, la presente invención se describirá en detalle con referencia a un ejemplo específico en el que se fabrica un preimpregnado utilizando el dispositivo de recubrimiento, como un ejemplo de un preimpregnado que es un aspecto de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento. A este respecto, la siguiente descripción es un ejemplo y no se considera que la presente invención se limite al aspecto que se describe a continuación.
La figura 12 es un diagrama esquemático de un ejemplo de un proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención. El rodillo de la tela de fibras de refuerzo 412 se ajusta sobre la fileta 411 y la tela de fibras de refuerzo 416 se extrae mediante los rodillos de presión 413, y, de este modo, se guía hacia arriba. En este caso, un mecanismo de frenado provisto en la fileta permite que la tela de fibras de refuerzo 416 se extraiga con una tensión constante. En este caso, la figura 12 representa sólo un rodillo de tela de fibras de refuerzo 412, pero, en realidad, son posibles una pluralidad de rodillos de tela de fibras de refuerzo. A continuación, la tela de fibras de refuerzo pasa a través de un dispositivo de alisado 418, pasa por un rodillo desviador 419 y es transportada de manera verticalmente descendente. A este respecto, el dispositivo de alisado 418 puede eliminarse de manera adecuada u omitirse dependiendo del propósito. La tela de fibras de refuerzo 416 avanza de manera verticalmente descendente desde el rodillo desviador 419, pasa a través del dispositivo de precalentamiento de fibras de refuerzo 420 y la sección de recubrimiento 430, y llega al rodillo desviador 441. Para la sección de recubrimiento 430, se puede adoptar cualquier forma de sección de recubrimiento en la medida en que se pueda conseguir el objeto de la presente invención. Entre los ejemplos se incluyen formas, tales como las de las figuras 2 y 6 a 9. Además, se puede disponer un rodamiento como en la figura 5, si es necesario. Además, se pueden disponer barras en la sección de recubrimiento como en la figura 11, si es necesario. En la figura 12, una lámina desprendible 446 desbobinada de un dispositivo de suministro de láminas desprendibles (cara superior) 442 puede estar laminada sobre la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, un preimpregnado 471, en este caso, en el rodillo desviador 441 para fabricar un objeto integrado en forma de lámina. Además, la lámina desprendible 446 desbobinada de un dispositivo de suministro de láminas desprendibles (cara inferior) 443 puede estar insertada sobre la cara inferior del objeto integrado en forma de lámina. En este caso, se puede utilizar un papel desprendible, una película desprendible o similar como lámina desprendible. El objeto resultante se puede extraer en un dispositivo de recogida a alta tensión 444. La figura 12 representa rodillos de presión como el dispositivo de recogida a alta tensión 444. A continuación, el objeto integrado en forma de lámina pasa a través de un dispositivo de impregnación posterior 450 que incluye placas calientes 451 y rodillos de presión calentados 452, se enfría en un dispositivo de enfriamiento 461, se recoge mediante un dispositivo de recogida 462, seguido del despegue de la lámina desprendible superior 446, y a continuación, se bobina en una bobinadora 464, mediante lo cual se puede obtener un objeto integrado en forma de lámina 472 compuesto por un preimpregnado y una lámina desprendible como producto. El objeto integrado en forma de lámina se transporta básicamente de forma lineal desde el rodillo desviador 441 hasta la bobinadora 464 y, por consiguiente, se puede suprimir la generación de arrugas. En este caso, la representación de un dispositivo de suministro de líquido de recubrimiento y un dispositivo de control en línea se omite en la figura 12.
La figura 13 es un diagrama esquemático de otro ejemplo de un proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención. La figura 13 es diferente de la figura 12 en que la tela de fibras de refuerzo 416 se extrae de la fileta 411 y, a continuación, se transporta directamente de forma lineal al dispositivo de alisado 418, seguido de la introducción de la tela de fibras de refuerzo 416 de manera ascendente. Dicha configuración elimina la necesidad de instalar los dispositivos en los lugares superiores y puede simplificar de manera significativa la instalación de plataformas y similares.
La figura 14 es un diagrama esquemático de otro ejemplo de un proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención. En la figura 14, la fileta 411 está instalada arriba, y la trayectoria del avance de la tela de fibras de refuerzo 416 está adicionalmente linealizada.
La figura 15 es un diagrama esquemático de otro ejemplo de un proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención. Aquí se muestra un ejemplo en el que se utiliza un dispositivo de impregnación
posterior simplificado, en lugar de un dispositivo de impregnación posterior habitual que se muestra en la figura 12. En la figura 15, un dispositivo de impregnación posterior simplificado 453 está instalado inmediatamente debajo de la sección de recubrimiento 430, y, por consiguiente, la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 471 en un estado de alta temperatura se introduce en el dispositivo de impregnación posterior simplificado 453, de manera que el dispositivo de impregnación puede simplificarse y hacerse más pequeño. En la figura 15, los rodillos de presión calentados 454 se representan como un ejemplo, pero no hace falta decir que se pueden utilizar rodillos dispuestos en forma de S calentados más pequeños dependiendo del propósito. La utilización de un dispositivo de impregnación posterior simplificado también presenta la ventaja de que el dispositivo completo de producción del preimpregnado puede fabricarse muy compacto.
La figura 19 es un diagrama esquemático de otro ejemplo de un proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención. La figura 19 representa un ejemplo en el que se utilizan los rodillos 449 dispuestos en forma de S de recogida a alta tensión como dispositivo de recogida a alta tensión y dos juegos de dos rodillos 455 en forma de S calentados (cuatro rodillos en total) del tipo “rodillo de enrollamiento en S” como dispositivo de impregnación posterior, pero el número de rodillos puede ser mayor o menor según el propósito. Además, la figura 19 representa los rodillos de contacto 456 para mejorar el efecto de impregnación, pero los rodillos de contacto se pueden omitir dependiendo del propósito.
La figura 20 es un diagrama esquemático de otro ejemplo de un proceso/dispositivo para fabricar un preimpregnado utilizando la presente invención. Ilustra un ejemplo en el que los rodillos dispuestos en forma de S calentados del tipo “rodillo de enrollamiento en S” se utilizan también como dispositivo de recogida a alta tensión. Esto también presenta la ventaja de que el dispositivo completo de fabricación de preimpregnado puede fabricarse muy compacto. La presente invención puede proporcionar un material excelente que puede conseguir tanto ligereza como altas propiedades mecánicas en varios sectores, tales como materiales aeroespaciales, materiales para automóviles, materiales industriales, recipientes a presión, materiales de construcción, carcasas, aplicaciones médicas y aplicaciones deportivas. La presente invención también se puede utilizar para fabricar un material de superficie para impartir funcionalidad a la superficie del material base intermedio de FRP o a la superficie de FRP.
A continuación, se muestran ejemplos de materiales de superficie conocidos de manera habitual. En la Patente WO2007/127032 se da a conocer un material de superficie que presenta resistencia al ultravioleta y resistencia a la abrasión. Se laminan e integran en este material de superficie una película de resina matriz que contiene una resina epoxi alicíclica, una resina termoestable, un endurecedor y/o un catalizador de curado, una carga, un pigmento y un agente de control de flujo, y un soporte (estera de poliéster). En las Patentes WO2011/075344, WO2013/086063, WO2014/088866 y WO2017/095810, se dan a conocer materiales de superficie que tienen una capa resistente al ultravioleta y una capa conductora (se utiliza una lámina metálica o una tela metálica para impartir conductividad). Además, las Patentes WO2010/093598 y WO2013/086063 describen un ejemplo en el que se proporciona una capa que contiene una escama de plata, un nanocable de plata, un nanotubo de carbono (CNT, carbón nanotube), negro de carbón conductor, burbujas de vidrio recubiertas de plata o similares, a efectos de impartir conductividad. Además, la Patente WO2017/112766 da a conocer un material de superficie sobre el que se lamina una lámina desprendible a efectos de mejorar adicionalmente la capacidad de desprendimiento de un molde. En cada una de las tecnologías convencionales anteriores, se laminan e integran un soporte (una tela tejida o una tela no tejida fabricada de fibras de polímero orgánico, una tela tejida o una tela no tejida fabricada de fibras de vidrio, o similares), una película de resina matriz que tiene funcionalidad y una capa conductora (lámina metálica, tela metálica o similares). De este modo, el proceso de fabricación es complicado. Sin embargo, la presente tecnología puede proporcionar una fabricación eficaz de un material de superficie.
Por ejemplo, en la figura 1, se utiliza un soporte (una tela tejida o una tela no tejida fabricada de fibras de polímero orgánico, una tela tejida o una tela no tejida fabricada de fibras de vidrio, o similares) como tela de fibras de refuerzo la, y se utiliza, como referencia, la resina de las Patentes WO2007/127032, WO2010/093598 y WO2013/086063 como la resina contenida en el líquido de recubrimiento 2. En este caso, se puede fabricar de manera extremadamente fácil un material de superficie como la fibra de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento lb. En este caso, si es necesario, se puede utilizar la lámina desprendible 3 o se puede utilizar una lámina desprendible que haya sido sometida a un tratamiento conductor.
Además, a efectos de fabricar un material de superficie conductor, en la figura 21, por ejemplo, se utiliza el soporte descrito en los documentos anteriores (una tela tejida o una tela no tejida fabricada de fibras de polímero orgánico, una tela tejida o una tela no tejida fabricada de fibras de vidrio, o similares) como tela de fibras de refuerzo 416, y la capa conductora (lámina metálica, tela metálica o similares) descrita en los documentos anteriores se dispone en el dispositivo de suministro de láminas desprendibles (cara inferior) 443. De este modo, se puede obtener un material de superficie conductor. Además, tal como se muestra en la figura 16, es posible introducir el soporte y la capa conductora en secciones de recubrimiento separadas 431 y 432, aplicar la resina matriz y, a continuación, laminar el soporte y la capa conductora corriente abajo en el proceso. También es posible introducir una tela de fibras de refuerzo y una lámina metálica o una lámina desprendible sometida a un tratamiento conductor como capa conductora en una sección de recubrimiento, y aplicar una resina matriz para obtener de manera íntegra un material
de superficie conductor.
Además, en las figuras 21 y 16, mediante la disposición de una lámina desprendióle en el dispositivo de suministro de lámina desprendióle (cara superior) 442, es posible obtener un material de superficie que tenga conductividad y capacidad de desprendimiento.
A continuación, se describirán ejemplos más específicos.
Desde el punto de vista de fabricar un material de superficie lo más delgado posible, la tela de fibras de refuerzo utilizada como soporte para el material de superficie tiene, de manera preferente, un peso por área de 5 a 50 g/m2 y, de manera más preferente, de 10 a 30 g/m2.
Como resina matriz, desde el punto de vista de la resistencia al ultravioleta y la resistencia a la abrasión, se puede utilizar una resina epoxi alicíclica, tal como se describe en la Patente WO2007/127032, y con el propósito de ajustar la viscosidad del líquido de recubrimiento, se puede utilizar de manera adecuada la resina precurada del mismo. Además, a efectos de impartir tixotropía a la resina matriz, el líquido de recubrimiento puede contener sílice o diversas partículas finas de cerámica. Además, desde el punto de vista de mejorar el diseño, se utilizan, de manera preferente, diversos pigmentos.
Para la resina matriz, se puede utilizar la resina, tal como se describe en la Patente WO2013/086063, desde el punto de vista de añadir adicionalmente la propiedad de impregnación, y se pueden utilizar las resinas, tal como se describen en las Patentes WO2010/093598 y WO2013/086063, desde el punto de vista de añadir adicionalmente/mejorar la conductividad. También se pueden utilizar las resinas, tal como se describen en las Patentes WO2011/075344, WO2014/088866 y WO2017/095810.
Tal como se ha descrito anteriormente, se puede obtener un material de superficie utilizando la presente invención, pero el alcance de la aplicación de la presente invención no se limita a los ejemplos anteriores, y, dependiendo del propósito, se pueden diseñar y seleccionar un soporte, una resina matriz, una capa conductora, una lámina desprendible y similares.
EJEMPLOS
<Tela de fibras de refuerzo>
• Tela tejida de fibras de carbono 1 (tela C6343B “TORAYCA (marca registrada)”, fabricada por Toray Industries, Inc.)
Fibras de carbono: “TORAYCA (marca registrada)” T300B(3K))
Tejido textil: ligamento tafetán
Densidad de urdimbre: 12,5 hilos/25 mm, densidad de trama: 12,5 hilos/25 mm
Peso por área: 198 g/m2, grosor: 0,23 mm
• Tela tejida de fibras de carbono 2 (tela CK6273C “TORAYCA (marca registrada)”, fabricada por Toray Industries, Inc.)
Fibras de carbono: “TORAYCA (marca registrada)” T700S (12K))
Tejido textil: ligamento tafetán
Densidad de urdimbre: 3 hilos/25 mm, densidad de trama: 3 hilos/25 mm
Peso por área: 192 g/m2, grosor: 0,21 mm
<Líquido de recubrimiento>
Composición de resina epoxi termoestable 1 (líquido de recubrimiento A):
Una mezcla de una resina epoxi (una mezcla de una resina epoxi de tipo amina aromática y una resina epoxi de tipo bisfenol), un endurecedor (diaminodifenilsulfona) y polietersulfona; que no contiene partículas de polímero. La viscosidad de esta resina epoxi termoestable 1 se midió utilizando el ARES-G2 fabricado por TA Instruments, Inc. a una frecuencia de medición de 0,5 Hz a una velocidad de rampa de temperatura de 1,5 °C/minuto y se encontró que era de 50 Pa-s a 75 °C, 15 Pa-s a 90 °C y 4 Pa-s a 105 °C.
Composición de resina epoxi termoestable 2 (líquido de recubrimiento B):
A una mezcla de una resina epoxi (una mezcla de una resina epoxi de tipo amina aromática y una resina epoxi de tipo bisfenol), un endurecedor (diaminodifenilsulfona) y polietersulfona, se añadió “partícula 3” (con Tg de 150 °C) descrita en los EJEMPLOS en la Patente JP2011-162619A como partículas de polímero para representar el 13 % en masa de la masa total de la composición de resina como el 100 % en masa, y se utilizó la mezcla resultante.
La viscosidad de esta resina epoxi termoestable 2 se midió utilizando el ARES-G2 fabricado por TA Instruments, Inc.
a una frecuencia de medición de 0,5 Hz a una velocidad de rampa de temperatura de 1,5 °C/minuto y se encontró que era de 118 Pa-s a 75 °C, 32 Pa-s a 90 °C y 10 Pa-s a 105 °C.
<Dispositivo de fabricación de preimpregnado> Un dispositivo configurado, tal como se describe en la figura 21 (se omite la representación de una sección de suministro de resina).
<Sección de recubrimiento> La sección de recubrimiento tipo 20c en la forma representada en la figura 7 (el depósito de líquido 22 se estrecha en dos niveles)
En la sección de recubrimiento 20c, se utilizaron bloques de acero inoxidable como elementos constituyentes de la pared 21e y 21f que forman el depósito de líquido 22 y la sección estrechada 23, y se utilizaron placas de acero inoxidable como los elementos de placa lateral 24a y 24b. Además, para calentar el líquido de recubrimiento, se unió un calentador de placa a la periferia de los elementos constituyentes de la pared 21e y 21f y los elementos de placa lateral 24a y 24b, y se ajustaron la temperatura y la viscosidad del líquido de recubrimiento realizando la medición de temperatura utilizando un termopar. Además, la dirección de avance de la tela de fibras de refuerzo 416 fue la dirección verticalmente descendente, el depósito de líquido 22 se estrechó en dos niveles, el ángulo de apertura del estrechamiento superior fue de 17°, el ángulo de apertura del estrechamiento inferior fue de 7° y el estrechamiento tenía una altura (es decir, H) de 50 mm, a menos que se especifique lo contrario. Además, se proporcionó un rodamiento en forma de placa 27 adaptado a la forma interna de la sección de recubrimiento como mecanismo de regulación de la anchura, tal como se describe en la figura 5, y, además, la posición de instalación del rodamiento en forma de placa se hizo libremente variable para que L2 pudiera ajustarse de manera adecuada. La anchura Y de la sección estrechada 23 se adaptó para que fuera de 300 mm cuando L2 era de 300 mm. El espacio D de la sección estrechada 23 fue de 0,3 mm, a menos que se especifique lo contrario. En este caso, la relación de aspecto de la hendidura de salida fue de 1.500. Además, el espacio externo para cada rodamiento se cerró en la salida inferior de la sección estrechada para que el líquido de recubrimiento no pudiera escaparse a través de la salida de la sección estrechada.
En la fabricación del preimpregnado, la tela de fibras de refuerzo 416 se extrajo mediante los rodillos de presión 413 y se guió hacia arriba. A continuación, la tela de fibras de refuerzo 416 se pasó por el rodillo desviador 419, se transportó de manera verticalmente descendente, se calentó en el dispositivo de precalentamiento de fibras de refuerzo 420 hasta una temperatura igual o superior a la temperatura de la sección de recubrimiento, se introdujo en la sección de recubrimiento 430 y se recubrió con el líquido de recubrimiento. A continuación, la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento (preimpregnado) 471 se extrajo de la sección de recubrimiento 430, se laminó con la lámina desprendible superior 446 (un papel desprendible en este caso) en el rodillo desviador 441 y se recogió mediante rodillos dispuestos en forma de S de recogida a alta tensión 449. A continuación, la lámina desprendible inferior 446 (papel desprendible en este caso) se suministró al rodillo superior de los rodillos dispuestos en forma de S de recogida a alta tensión 449 para formar un objeto integrado en forma de una lámina que era un preimpregnado intercalado entre láminas de papel desprendible. Además, se introdujo en el dispositivo de impregnación posterior 450 que incluía las placas calientes 451 y los rodillos de presión calentados 452, y se sometió, de manera opcional, a la impregnación posterior. A continuación, el objeto resultante se pasó a través del dispositivo de enfriamiento 461, se despegó el papel desprendible superior y se bobinó el objeto integrado en forma de lámina 472.
[Ejemplo 1]
Se fabricó un preimpregnado de 300 mm de ancho utilizando el líquido de recubrimiento A como líquido de recubrimiento, utilizando dos rodamientos en forma de placa como mecanismo de regulación de la anchura, con la distancia L2 establecida en 300 mm entre los extremos inferiores de los rodamientos, y utilizando la tela tejida de fibras de carbono 1 cortada a una anchura de 300 mm como tela de fibras de refuerzo. Sin embargo, en este ejemplo 1, no se utilizaron las placas calientes 451 y los rodillos de presión calentados 454 en el dispositivo de impregnación posterior 450, y no se llevó a cabo la impregnación posterior. A este respecto, la temperatura del líquido de recubrimiento en el depósito de líquido fue de 90 °C (correspondiente a 15 Pa-s). Además, las velocidades de avance de la tela de fibras de refuerzo y el preimpregnado fueron de 10 m/minuto. Los diversos elementos de evaluación del avance estable y el grado de impregnación en relación con este ejemplo se muestran en la tabla 1. Para evaluar la estabilidad de avance (productividad continua) de una tela de fibras de refuerzo en la sección de suministro de líquido de recubrimiento, la tela de fibras de refuerzo se hizo avanzar de manera continua durante 30 minutos. La que no provocó la obstrucción por pelusa ni rotura del hilo se calificó como “buena” y la que provocó obstrucción de la pelusa y rotura del hilo se calificó como “mala”. Además, para evaluar el estado en el que la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento obtenida recibió el líquido de recubrimiento (propiedad de aplicación del líquido de recubrimiento), la superficie de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento se comprobó mediante observación visual. La superficie humedecida con el líquido de recubrimiento se calificó como “buena” y la superficie no humedecida con el líquido de recubrimiento se calificó como “mala”. Además, para examinar la propiedad de impregnación del líquido de recubrimiento en la tela de fibras de refuerzo, se obtuvo rápidamente una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento inmediatamente debajo del dispositivo de recubrimiento, y la propiedad de impregnación del líquido de recubrimiento (propiedad de impregnación) se comprobó mediante observación visual. La tela de fibras de refuerzo impregnada
con líquido de recubrimiento dentro de la cual las fibras estaban humedecidas con el líquido de recubrimiento se clasificó como propiedad de impregnación “buena” y la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento solo en la superficie y cerca de la misma de la cual las fibras estaban humedecidas con el líquido de recubrimiento se calificó como propiedad de impregnación “mala”.
Además, para evaluar un signo de obstrucción por pelusa, la sección de recubrimiento se desmontó después de cada avance continuo de 30 minutos y 60 minutos, la superficie de contacto con el líquido de cada uno de los elementos constituyentes de la pared 21 se comprobó mediante observación visual en busca de pelusa. Las propiedades de prevención de pelusa se evaluaron de la siguiente manera: las propiedades de prevención de pelusa por las que la pelusa se adhirió a la sección estrechada 23 o a sus proximidades después del avance continuo se clasificaron como “malas”; las propiedades de prevención de pelusa por las que la pelusa se adhirió a la parte alejada de la sección estrechada 23 (a la parte superior del depósito de líquido 22 y en las proximidades de la misma) después del avance continuo se calificaron como “aceptables”; las propiedades de prevención de pelusa por las que ninguna pelusa se adhirió a la superficie de contacto del líquido de cualquiera de los elementos constituyentes de la pared 21 después del avance continuo se calificó como “buenas”.
Además, se evaluó la uniformidad del peso por área del preimpregnado en la dirección de la anchura, tal como se menciona a continuación. El preimpregnado de 300 mm de ancho obtenido en el ejemplo 1 se cortó en un borde derecho, una parte central y un borde izquierdo en la dirección de la anchura, 100 mm cuadrados cada uno, y se midieron la masa del preimpregnado y la masa de la fibra de carbono para tres muestras de prueba (n = 3). La masa de la fibra de carbono se midió como un residuo obtenido eluyendo la resina del preimpregnado con un disolvente. A partir de estas, se calcularon los valores promedio para cada posición de muestreo, se compararon los valores promedio para cada posición de muestreo y se encontró que tanto la fibra de carbono como la resina se encontraban dentro del intervalo de ± 2 % en masa y mostraron una uniformidad de peso por área excelente.
[Tabla 1]
[Ejemplo 2]
El recubrimiento se llevó a cabo de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el estrechamiento de la parte de recubrimiento tenía una altura de 10 mm. Se observó una excelente estabilidad del avance.
[Ejemplo comparativo 1]
El recubrimiento se realizó de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el estrechamiento de la parte del recubrimiento tenía una altura de 5 mm. Unos minutos después del inicio del avance, la tela de fibras de refuerzo se obstruyó en la sección de recubrimiento y no pudo avanzar. A continuación, se desarmó la sección de recubrimiento 20. La sección estrechada 23 estaba obstruida con pelusa.
[Ejemplo comparativo 2]
El recubrimiento se realizó de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el depósito de líquido en la sección de recubrimiento no tenía, a diferencia de la presente invención, un área de la sección transversal decreciente de forma continua, tal como se muestra en la figura 10. La tela de fibras de refuerzo se obstruyó inmediatamente en la sección de recubrimiento y no pudo avanzar. A continuación, se desarmó la sección de recubrimiento 30. La sección estrechada 23 estaba obstruida con pelusa.
[Ejemplos 3 y 4]
Se fabricó una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que la distancia L2 entre los extremos inferiores del mecanismo de regulación de la anchura se cambió a “L2-W” de 10 mm (ejemplo 3) y 20 mm (ejemplo 4). La deformación de los bordes o el pliegue de los bordes de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, que se observó en el ejemplo 1 en el que “L2-W” era 0 mm, no se observó, con una buena forma (excelente). Sin embargo, en el ejemplo 3 en el que “L2-W” era de 10 mm, se observaron algunos pliegues/deformaciones de los bordes, aunque no fueron problemáticos (buena). En el ejemplo 4 en el que “L2-W” era de 20 mm, aunque no fue problemático, se observó el pliegue de los bordes (aceptable) y también se observó cierta deformación de los bordes (buena).
[Tabla 2]
[Ejemplo 5]
Se fabricó una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el líquido de recubrimiento B se utilizó como líquido de recubrimiento. En este ejemplo, la estabilidad de avance fue “buena”, pero las propiedades de prevención de pelusa después de 60 minutos de avance continuo fueron “aceptables”.
[Ejemplo 6]
Se fabricó una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento de la misma manera que en el ejemplo 5, excepto que la temperatura del líquido de recubrimiento fue de 105 °C. En este Ejemplo, la estabilidad de avance fue “buena” y las propiedades de prevención de pelusa después de 60 minutos de avance continuo también fueron “buenas”.
[Ejemplo 7]
Se fabricó una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se utilizó la tela de fibras de carbono 2 como tela de fibras de refuerzo. En este ejemplo, la estabilidad de avance fue “buena” y las propiedades de prevención de pelusa después de 60 minutos de avance continuo también fueron “buenas”.
[Ejemplo 8]
De la misma manera que se ha descrito en el ejemplo 7, la tela de fibras de refuerzo se impregnó con el líquido de recubrimiento A, posteriormente se introdujo en el dispositivo de impregnación posterior 450 y se sometió a una impregnación posterior en línea con referencia a la descripción de la Patente JP2011-132389A, excepto que el dispositivo de impregnación posterior 450 que incluía las placas calientes 451 y los rodillos de presión 452 calentados se puso en marcha y se utilizó. Se comprobó la tasa de absorción de agua del preimpregnado obtenido debido a la acción capilar y se encontró que era del 4 % o menos, lo que indicaba un grado suficiente de impregnación como preimpregnado. La tasa de absorción de agua se midió según el procedimiento descrito en la patente JP2016-510077 A. El preimpregnado se cortó en 10 cm x 10 cm, y una cara del mismo se sumergió a 5 mm de profundidad en agua durante 5 minutos y, de este modo, se calculó la absorción de agua a partir del cambio en la masa.
[Ejemplo 9 y ejemplo de referencia 1]
Los materiales preimpregnados obtenidos en el ejemplo 8 se laminaron en seis capas y se curaron utilizando un autoclave a 180 °C a 6 kgf/cm2 (0,588 MPa) durante dos horas para obtener un CFRP (ejemplo 9). El CFRP obtenido tenía una resistencia a la tracción en la dirección de la urdimbre de 850 MPa y tenía propiedades mecánicas adecuadas como material estructural para la industria aeroespacial.
La tela tejida de fibras de carbono 2 y el líquido de recubrimiento A, que se utilizaron en el ejemplo 7, se utilizaron para fabricar un preimpregnado convencional mediante un proceso de fusión en caliente convencional a una velocidad de avance del preimpregnado de 4 m/minuto. Se encontró que la tasa de absorción de agua de este preimpregnado era del 4 % o menos, lo que indicaba un grado suficiente de impregnación. Este preimpregnado se curó utilizando un autoclave a 180 °C a 6 kgf/cm2 (0,588 MPa) durante dos horas para obtener un CFRP, que tenía una resistencia a la tracción en la dirección de la urdimbre de 840 MPa (ejemplo de referencia 1).
En este sentido, la resistencia a la tracción del CFRP se midió de la misma manera que se ha descrito en la Patente WO2011/118106 y se utilizó el valor resultante de normalizar el % en volumen de las fibras de refuerzo en el preimpregnado al 53,8 %.
[Ejemplo 10]
Tela de fibras de refuerzo: tela de poliéster no tejida que tiene un peso por área de 12 g/m2
Resina matriz: una mezcla de una resina epoxi alicíclica, una resina epoxi de bisfenol A hidrogenada, endurecedor de anhídrido ácido, trifenilfosfina y partículas de sílice.
Dispositivo de fabricación de preimpregnado: un dispositivo de fabricación de preimpregnado, tal como se describe en la figura 21 (se omite la representación de una sección de suministro de resina).
Sección de recubrimiento: la sección de recubrimiento tipo 20c en la forma representada en la figura 7, como en el ejemplo 1 (el depósito de líquido 22 se estrechó en dos niveles, el ángulo de apertura del estrechamiento superior fue de 90° con una altura de estrechamiento (es decir, H) de 40 mm y el ángulo de apertura del estrechamiento inferior fue de 60° con una altura del estrechamiento de 15 mm). Además, se proporcionó un rodamiento en forma de placa 27 adaptado a la forma interna de la sección de recubrimiento como mecanismo de regulación de la anchura, tal como se describe en la figura 5, y la anchura Y de la sección estrechada 23 fue la misma que L2 (300 mm), que era de 300 mm (L - W = 0, L2 - W = 0). El espacio D de la sección estrechada 23 fue de 0,3 mm (la relación de aspecto de la hendidura de salida fue de 1.000). Además, el espacio externo para cada rodamiento se cerró en la salida inferior de la sección estrechada para que el líquido de recubrimiento no pudiera escaparse a través de la salida de la sección estrechada.
Se fabricó un preimpregnado de 300 mm de ancho utilizando los materiales y dispositivos anteriores a una velocidad de avance de 3 m/minuto. En este ejemplo, no se utilizó el dispositivo de impregnación posterior.
En este ejemplo, la propiedad de movimiento continuo fue “buena”, las propiedades de prevención de pelusa (60 minutos) fueron “buenas”, la propiedad de aplicación del líquido de recubrimiento (visual) fue “buena”, la propiedad de impregnación (visual) fue “buena” y la deformación/pliegue del borde también fue “buena”.
[Ejemplo 11]
Tela de fibras de refuerzo: tela tejida de fibras de vidrio con un peso por área de 48 g/m2
Líquido de recubrimiento: una resina de matriz (una mezcla de una resina epoxi alicíclica, una resina epoxi de bisfenol A, caucho sólido, resina epoxi novolac, diciandimida, fenildimetilurea, óxido de aluminio, partículas de sílice) a la que se añadió MEK como disolvente.
Dispositivo de fabricación de preimpregnado: un dispositivo de fabricación de preimpregnado, tal como se describe en la figura 22 (se omite la representación de la sección de suministro de resina).
Sección de recubrimiento: la sección de recubrimiento tipo 20c en la forma representada en la figura 7, tal como en el ejemplo 1 (el depósito de líquido 22 se estrechó en dos niveles, el ángulo de apertura del estrechamiento superior fue de 90° con una altura de estrechamiento (es decir, H) de 40 mm, y el ángulo de apertura del estrechamiento inferior fue de 60° con una altura de estrechamiento de 15 mm). Además, se proporcionó un rodamiento en forma de placa 27 adaptado a la forma interna de la sección de recubrimiento como mecanismo de regulación de la anchura, tal como se describe en la figura 5, y la anchura Y de la sección estrechada 23 fue la misma que L2 (300 mm), que era de 300 mm (L - W = 0, L2 - W = 0). El espacio D de la sección estrechada 23 fue de 0,3 mm, a menos que se especifique lo contrario (la relación de aspecto de la hendidura de salida fue de 1.000). Además, el espacio externo para cada rodamiento se cerró en la salida inferior de la sección estrechada para que el líquido de recubrimiento no pudiera escaparse a través de la salida de la sección estrechada.
Se fabricó un preimpregnado de 300 mm de ancho utilizando los materiales y dispositivos anteriores a una velocidad de avance de 3 m/minuto.
En este ejemplo, la propiedad de avance continuo fue “buena”, las propiedades de prevención de pelusa (60 minutos) fueron “buenas”, la propiedad de aplicación del líquido de recubrimiento (visual) fue “buena”, la propiedad de impregnación (visual) fue “buena” y la deformación/pliegue del borde también fue “buena”.
Aplicabilidad Industrial
La tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento obtenida mediante el procedimiento de fabricación, según la presente invención, se puede aplicar ampliamente como FRP tipificado por CFRP, en aplicaciones aeroespaciales, aplicaciones para materiales estructurales y materiales interiores, tales como automóviles, trenes y barcos, recipientes a presión, aplicaciones en materiales industriales, aplicaciones en materiales deportivos, aplicaciones en equipos médicos, aplicaciones en viviendas, aplicaciones en ingeniería civil y construcción, y similares.
Lista de señales de referencia
1a Tela de fibras de refuerzo
1b Tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento
2 Líquido de recubrimiento
3 Lámina desprendible
11 Dispositivo de suministro
12 Rodillo de presión
13, 14 Rodillo de transporte
15 Dispositivo de bobinado
16 Dispositivo de suministro de lámina desprendible
20 Sección de recubrimiento
20b Sección de recubrimiento en otra realización
20c Sección de recubrimiento en otra realización
20d Sección de recubrimiento en otra realización
20e Sección de recubrimiento en otra realización
21a, 21b Elementos constituyentes de pared
21c, 21d Elementos constituyentes de pared que tienen otra forma
21e, 21f Elementos constituyentes de pared que tienen otra forma
21g, 21 h Elementos constituyentes de pared que tienen otra forma
21 i, 21j Elementos constituyentes de pared que tienen otra forma
22 Depósito de líquido
22a Región cuya área de la sección transversal disminuye de forma continua en el depósito de líquido
22b Región cuya área de la sección transversal no disminuye en el depósito de líquido
22c Región cuya área de la sección transversal disminuye de forma intermitente en el depósito de líquido
23 Sección estrechada
24a, 24b Elementos de la placa lateral
25 Salida
26 Espacio
30 Sección de recubrimiento en el ejemplo comparativo 1
31a, 31b Elementos constituyentes de la pared en el ejemplo comparativo 1
32 Depósito de líquido en el ejemplo comparativo 1
33 Región cuya área de la sección transversal disminuye de forma intermitente en el depósito de líquido en el ejemplo comparativo 1
35a, 35b, 35c Barras
100 Dispositivo de recubrimiento
B Profundidad del depósito de líquido 22
C Altura hasta la superficie del líquido en la parte superior del depósito de líquido 22
D Espacio de la sección estrechada
G Posición en la que se lleva a cabo la regulación de la anchura
H Altura vertical a lo largo de la cual el área de la sección transversal del depósito de líquido 22 disminuye de forma continua
L Anchura del depósito de líquido 22
L2 Anchura regulada mediante el mecanismo de regulación de la anchura en el extremo inferior del mecanismo de regulación de la anchura
R, Ra, Rb Corriente circular en el borde
T Corrientes circulares
W Anchura de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento 1b, medida inmediatamente debajo de la sección estrechada 23
Y Anchura de la sección estrechada 23
Z Dirección de avance (dirección vertical descendente) de la tela de fibras de refuerzo 1 a
0 Ángulo de apertura de la parte estrechada
411 Fileta
412 Rodillo de la tela de fibras de refuerzo
413 Rodillo de presión
416 Tela de fibras de refuerzo
418 Dispositivo alisador
419 Rodillo desviador
420 Dispositivo de precalentamiento de las fibras de refuerzo
430 Sección de recubrimiento
431 Primera sección de recubrimiento
432 Segunda sección de recubrimiento
441 Rodillo de desvío
442 Dispositivo de suministro de lámina desprendible (cara superior)
443 Dispositivo de suministro de lámina desprendible (cara inferior)
444 Dispositivo de recogida a alta tensión
445 Rodillo de desvío
446 Lámina desprendible
447 Rodillo de laminación
448 Dispositivo de recogida a alta tensión
449 Rodillo dispuesto en forma de S para recogida a alta tensión
450 Dispositivo de impregnación posterior
451 Placa caliente
452 Rodillo de presión calentado
453 Dispositivo de impregnación posterior simplificado
454 Rodillo de presión calentado
455 Rodillos dispuestos en forma de S calentados
456 Rodillo de contacto
461 Dispositivo de refrigeración
462 Dispositivo de recogida
463 Dispositivo de bobinado de lámina desprendible (cara superior)
464 Bobinadora
471 Preimpregnado (tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento)
472 Preimpregnado/lámina desprendible (objeto integrado en forma de una lámina)
480 Cámara de secado
Claims (14)
1. Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento (1b), que comprende:
dejar que una tela con fibra de refuerzo (1a) pase sustancialmente de manera vertical descendente a través del interior de una sección de recubrimiento (20) que almacena un líquido de recubrimiento (2) para proporcionar dicho líquido de recubrimiento a dicha tela de fibras de refuerzo;
en el que dicha sección de recubrimiento incluye un depósito de líquido (22) y una sección estrechada (23) que están en comunicación entre sí;
en el que dicho depósito de líquido tiene una parte cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua a lo largo de la dirección de avance de dicha tela de fibras de refuerzo;
en el que dicha sección estrechada tiene una sección transversal en forma de una hendidura y tiene un área de la sección transversal más pequeña que la parte superior de dicho depósito de líquido; y
en el que la altura vertical de dicha parte, cuya área de la sección transversal disminuye de manera continua en dicho depósito de líquido, es de 10 mm o más.
2. Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según la reivindicación 1, en el que la anchura L de la parte inferior de dicho depósito de líquido en la dirección de disposición de las fibras de refuerzo y la anchura W de dicha tela de fibras de refuerzo inmediatamente debajo dicha sección estrechada cumplen con:
L < W 10 (mm)
3. Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según la reivindicación 1 o 2, en el que dicha sección de recubrimiento comprende, además, en dicho depósito de líquido, un mecanismo de regulación de la anchura para regular la anchura de dicha tela de fibras de refuerzo, en el que la relación entre el anchura (W) de dicha tela de fibras de refuerzo inmediatamente debajo de dicha sección estrechada y la anchura (L2) regulada por dicho mecanismo de regulación de la anchura en el extremo inferior de dicho mecanismo de regulación de la anchura cumple L2 < W 10 (mm).
4. Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según la reivindicación 3, en el que dicho mecanismo de regulación de la anchura se proporciona sobre toda la región de dicho depósito de líquido y dicha sección estrechada.
5. Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la viscosidad de dicho líquido de recubrimiento es de 1 a 60 Pa-s medida a una velocidad de deformación de 3,14 s-1.
6. Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho líquido de recubrimiento contiene una resina termoestable.
7. Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende: utilizar un líquido de recubrimiento que contiene partículas de polímero; y proporcionar dicho líquido de recubrimiento a dicha tela de fibras de refuerzo, en el que la temperatura de dicho líquido de recubrimiento en dicha sección de recubrimiento es de 20 °C o más inferior que la temperatura de transición vítrea (Tg) o el punto de fusión (Tf) de una resina que constituye dichas partículas de polímero.
8. Procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que se calienta dicha tela de fibras de refuerzo y, a continuación, se introduce en dicho depósito de líquido.
9. Procedimiento para fabricar un objeto integrado en forma de una lámina, que comprende: obtener una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento mediante dicho procedimiento para fabricar una tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8; proporcionar una lámina desprendible, como mínimo, a una cara de la tela de fibras de refuerzo impregnada con líquido de recubrimiento obtenida para formar un objeto integrado en forma de una lámina; y recoger dicho objeto integrado en forma de una lámina.
10. Procedimiento para fabricar un objeto integrado en forma de una lámina, según la reivindicación 9, en el que se forma dicho objeto integrado en forma de una lámina y, a continuación, se somete a una impregnación posterior.
11. Procedimiento para fabricar un objeto integrado en forma de una lámina, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho objeto integrado en forma de una lámina es un preimpregnado.
12. Procedimiento para fabricar una cinta de preimpregnado, que comprende: obtener un preimpregnado mediante
dicho procedimiento para fabricar un objeto integrado en forma de una lámina, según la reivindicación 11; y cortar dicho preimpregnado.
13. Procedimiento para fabricar un material compuesto reforzado con fibras, que comprende: obtener un preimpregnado mediante dicho procedimiento para fabricar un objeto integrado en forma de una lámina, según la reivindicación 11; y curar dicho preimpregnado.
14. Procedimiento para fabricar un material compuesto reforzado con fibras, que comprende: obtener una cinta de preimpregnado mediante dicho procedimiento para fabricar una cinta de preimpregnado, según la reivindicación 12; y curar dicha cinta de preimpregnado.
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