ES2227279T3 - Compuesto de moldeo en laminas (smc) con estructura de ventilacion para gases atrapados. - Google Patents
Compuesto de moldeo en laminas (smc) con estructura de ventilacion para gases atrapados.Info
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Abstract
Material de moldeo que comprende: una capa de núcleo que comprende un material de resina de núcleo y un material de relleno, y una capa de refuerzo proporcionada en al menos una superficie de dicha capa de núcleo, comprendiendo la capa de refuerzo un material de resina de refuerzo y un material de refuerzo fibroso, caracterizado porque la capa de refuerzo comprende además una estructura de ventilación que deja que los gases salgan del material de moldeo a través de la capa de refuerzo durante el procesado del material de moldeo, y las propiedades de flujo de los materiales de resina respectivos son diferentes durante el procesado del material de moldeo, de manera que se impide que el relleno emerja a la superficie del material de moldeo durante el procesado del material de moldeo.
Description
Compuesto de moldeo en láminas (SMC) con
estructura de ventilación para gases atrapados.
La presente invención se refiere a un material de
moldeo, en particular pero no exclusivamente a un material de
moldeo adecuado para la manufactura de artículos ligeros que tienen
un acabado superficial liso y buenas propiedades mecánicas.
Históricamente, los artículos moldeados o los
moldeos se formaban a partir de resina en solitario o reforzada con
un material de refuerzo fibroso. Aunque los productos así formados
eran satisfactorios, resultaba difícil garantizar la calidad del
producto debido a la dificultad para controlar la proporción entre
la resina y las fibras de refuerzo. Por consiguiente, se afinó el
procedimiento de forma que el proveedor de la resina proporcionara
al productor del artículo moldeado un material de refuerzo
preimpregnado y preformado conocido como "preimpregnado". Este
material de moldeo permite al moldeador producir artículos
moldeados a partir de material preimpregnado con una calidad
constante. Este material preimpregnado permite también extender de
una vez capas combinadas de fibras de refuerzo y material de
resina.
Los preimpregnados se procesan mediante la
aplicación de calor junto con presión y/o vacío para curar la
resina. La viscosidad de un sistema de resina preimpregnada se ve
afectada intensamente por la temperatura. Al calentar el material
preimpregnado, la viscosidad de la resina desciende drásticamente,
permitiendo que fluya hacia las fibras y dando al material la
flexibilidad necesaria para su conformación en formas de moldes.
Sin embargo, cuando se calienta el preimpregnado por encima de
cierto punto (temperatura de activación), los catalizadores de su
interior empiezan a reaccionar y la reacción de reticulación de las
moléculas de resina se acelera. La polimerización progresiva
aumenta la viscosidad de la resina en el preimpregnado hasta que se
haya superado un punto en el que dejará totalmente de fluir
("punto de no fluidez"). Entonces, la reacción continúa hasta
un curado completo. Dependiendo de la química de la resina, el
procedimiento de curado puede tener lugar a diferentes
temperaturas, típicamente temperaturas superiores a 40ºC.
En esta aplicación, si se hace referencia a las
propiedades de flujo de cualquiera de los materiales de resina
descritos en el presente documento, y más en particular la
viscosidad de un material de resina, se refiere a las propiedades
de flujo de la resina durante el procesado hasta el punto en el que
la resina alcanza su punto de no fluidez.
En algunas aplicaciones como, por ejemplo, la
industria automovilística y aeroespacial, es deseable producir
artículos (como capós de motores, paneles de carrocería, deflectores
aerodinámicos, etc.) que no sólo tienen una calidad constante sino
también un peso ligero, y tienen excelentes propiedades mecánicas y
un acabado superficial liso.
Un material de moldeo común para estas
aplicaciones consiste en un compuesto de moldeo en láminas (SMC).
Este material es esencialmente un preimpregnado que comprende capas
de material de refuerzo fibroso que están preimpregnadas con un
sistema de resina. El sistema de resina comprende una pasta de
resina entremezclada con un relleno ligero para rebajar la densidad
del material. La adición del relleno reduce también el coste del
material. El material SMC se forma mediante aplicación de capas de
material de refuerzo fibroso en una capa de resina que comprende el
sistema de resina y el relleno para formar un laminado. El laminado
se comprime entre rodillos de impregnación para llevar el sistema
de resina hasta las capas de refuerzo al objeto de formar el
material SMC preimpregnado.
El material SMC puede procesarse fácilmente por
aplicación de presión y/o vacío para endurecer (curar) el material,
al mismo tiempo que el material está a una temperatura de procesado
adecuada. Uno de los problemas principales que se asocian a este
material de moldeo es que las propiedades superficiales de este
material no son las ideales. Durante el procesado del material de
moldeo por el que se calienta el laminado, la viscosidad de la
pasta de resina se rebaja. Esto provoca que el relleno hueco, que
se ha dispersado en la pasta de resina y que tiene una densidad
menor que la resina, se mueva hacia arriba y se concentre en la
superficie del material de moldeo. Después de curar el material, la
superficie del material compuesto no es lisa y comprende
deformaciones que pueden variar desde pequeños poros hasta grietas.
Estos poros y grietas pueden llegar a formar vesículas en el
transcurso de la vida del material. Para aplicar con eficacia el
material curado como una superficie externa, la superficie se
repara mediante relleno y carenado. Ello hace que la producción de
moldeos a partir de este material sea en general laboriosa,
ineficaz y cara.
Los autores de la invención han descubierto que
un material de moldeo preimpregnado alternativo puede superar o al
menos mitigar algunos de los problemas anteriormente mencionados.
Una forma de realización de este material de moldeo alternativo
comprende una capa central que está interpuesta entre dos capas de
barrera. La capa central comprende una pasta de resina entremezclada
con un relleno hueco similar al del material SMC descrito
anteriormente. Se proporciona una capa superficial en cada capa de
barrera que está adaptada para formar una superficie externa lisa
después del procesado de este material. La capa superficial
comprende una resina en la que se disponen fibras de refuerzo. De
nuevo, en la producción de este material de moldeo alternativo, las
capas laminadas se comprimen y enrollan entre rodillos de
impregnación para llevar la resina a las capas fibrosas al objeto
de formar un compuesto de moldeo en láminas (SMC)
preimpregnado.
Una ventaja de este material sobre el material
SMC según se ha descrito anteriormente es que la capa de barrera
impide que el relleno emerja hacia la superficie externa. Para este
efecto, la capa de barrera comprende un material fibroso que tiene
una estructura de celdillas o poros suficientemente pequeña para
evitar que el relleno hueco pase a través de la capa de barrera.
Este material produce una superficie que tiene propiedades
razonablemente lisas.
Sin embargo, después de que haya sido curado el
material de moldeo, las fibras de refuerzo, que están presentes en
la capa superficial, pueden observarse a través de la capa
superficial debido a la contracción de la resina. Además, las fibras
de refuerzo en la capa de revestimiento que no han sido
suficientemente empapadas con resina producen poros en la
superficie. Esto impide que el material pueda aplicarse o recubrirse
sin llevar a cabo operaciones de tratamiento superficial como
carenado, relleno o recubrimiento. Otro inconveniente de este
material, que los autores de la invención observaron durante las
pruebas de aplicación del material, es que, debido a la alta carga
de resina del material, es difícil aplicar el material preimpregnado
en moldes complejos, ya que es bastante tenaz y relativamente
inflexible (drapeado bajo).
Otro factor que encontraron los autores de la
invención con este material alternativo es que este material tiene
baja porosidad a través de su espesor, de manera que dentro del
laminado y en la superficie del molde durante el procesado del
material quedan atrapados volúmenes sustanciales de gases laminares
como, por ejemplo, aire, lo que tiene como resultado la presencia
de oquedades en el laminado curado. Estas oquedades provocan que el
laminado tenga propiedades mecánicas reducidas que pueden conducir
a un fallo prematuro del material compuesto. Los gases que están
atrapados entre la superficie del molde y la superficie externa del
material provocan imperfecciones superficiales como poros y grietas
similares a las imperfecciones superficiales expuestas
anteriormente.
El documento WO 00/27632 (Ness y col.) desvelan
un material de moldeo de preforma multicapa que comprende una capa
de material de resina y una capa de material de refuerzo fibroso
proporcionada en la superficie de la capa de resina.
El documento EP-0.695.626
(Teijin) desvela un SMC como el de la presente invención antes
descrito que comprende un laminado, con el laminado comprendiendo
una capa de núcleo que comprende una mezcla de resina y
rellenos.
Por tanto, es deseable proporcionar un material
de moldeo mejorado y un procedimiento de formación de dicho material
de moldeo mejorado que permita una fabricación más eficaz de
artículos moldeados ligeros con propiedades mecánicas potenciadas y
propiedades superficiales potenciadas que supere los problemas
anteriormente descritos y/o que ofrezca mejoras en general.
En las formas de realización de la presente
invención se proporciona un material de moldeo, un procedimiento de
fabricación de un artículo, un artículo manufacturado producido a
partir de un material de moldeo y un procedimiento de formación de
un material de moldeo tal como se define en cualquiera de las
reivindicaciones anexas.
El material de moldeo según se describe en la
presente invención puede aplicarse también en una extensión de
materiales de moldeo convencionales que incluyen preimpregnados.
Aparte de la fabricación de un artículo moldeado, este procedimiento
y este material de moldeo son también adecuados para fabricar
artículos que comprenden una capa de revestimiento que está formada
por el material de moldeo según se define en las reivindicaciones
adjuntas.
El material de moldeo puede comprender:
una capa de núcleo que comprende un material de
resina de núcleo y un material de relleno,
una capa de refuerzo proporcionada sobre al menos
una superficie de dicha capa de núcleo,
de manera que dicha capa de refuerzo comprende un
material de refuerzo fibroso y un material de resina de refuerzo, y
dicha capa de refuerzo comprende además una estructura de
ventilación que permite que los gases salgan del material de moldeo
a través de la capa de refuerzo durante el procesado.
En una forma de realización, este material de
moldeo es adecuado particularmente para un "procesado de un solo
paso" que implica la fabricación de artículos por extensión y
procesado de una única capa de material de moldeo de preforma, con
lo que los moldeos están completamente acabados después de haber
curado el material. Los moldeos acabados no requieren fases de
moldeo posteriores ni otras fases de producción como, por ejemplo,
tratamiento superficial por relleno, carenado o recubrimiento.
En una forma de realización de la invención, la
estructura de ventilación puede estar formada por dicho material de
refuerzo. Los autores de la invención han descubierto que los gases
atrapados dentro del laminado se liberan del material de moldeo
proporcionando una conducción a través de la cual estos gases
pueden escapar convenientemente durante el curado del material de
moldeo. La conducción está formada por el material de refuerzo que
está seco o parcialmente impregnado con el material de resina. Esta
estructura abierta permite que los gases como, por ejemplo, gases
interlaminares e intralaminares escapen del laminado a través de la
capa de refuerzo que actúa como una estructura de purga de aire. De
este modo, la capa de refuerzo está completamente humedecida de
resina, lo que tiene como resultado un acabado superficial liso del
material de moldeo procesado.
Sin querer estar limitados por ninguna teoría, se
cree que cuando el material de la presente invención se usa en
solitario, laminado con capas adicionales de material de moldeo de
la presente invención o laminado con capas de material
preimpregnado convencional, la capa fibrosa del material de la
presente invención se comporta de manera similar a las capas secas
de refuerzo de los sistemas convencionales, en el sentido de que
deja que el aire atrapado salga del laminado. El contenido en
oquedades de un producto producido a partir del material de moldeo
de la presente invención o que lo incluya será inferior
generalmente al 0,5%.
Otra ventaja particular de la disposición de las
formas de realización de la presente invención es que la cantidad
de resina presente en el material de moldeo puede controlarse de
forma que cuando se cura el material, haya fluido a la capa de
refuerzo la cantidad correcta de resina y no exista reducción en el
contenido de resina curada. Además, la capa de refuerzo del material
actúa como una barrera para el material de relleno que está
presente en el material de núcleo. Así, se impide que el material
de relleno emerja de la superficie del material de moldeo, con lo
que se forma una superficie lisa en el exterior del laminado
curado. Dado que el material de refuerzo impide que el material de
relleno emerja desde la capa de núcleo y proporciona además refuerzo
al material compuesto, no es necesaria la presencia de capas de
refuerzo individuales y de capas de barrera. Así, resulta más
económica la producción del material de moldeo.
En una forma de realización de la invención, el
material de moldeo puede preformarse o prefabricarse de manera que
el material de moldeo pueda ser suministrado por el proveedor como
una preforma (por ejemplo, en un rollo) y aplicarse fácilmente a un
molde y ser procesado por el productor. Esto elimina la necesidad
de extender las diversas capas de material por separado antes de
procesar el material.
Según un aspecto más de la invención, se
proporciona un material de moldeo que comprende una capa de núcleo
que comprende un material de resina de núcleo y un material de
relleno, una capa de refuerzo proporcionada al menos sobre una
superficie de dicho material de capa de núcleo, de manera que dicha
capa de refuerzo comprenda un material de refuerzo fibroso seco y
un material de resina de refuerzo.
En una forma de realización de la invención, el
material de refuerzo puede ser seco, de manera que en el material
de refuerzo fibroso no esté presente ningún material de resina. De
este modo, se proporciona una conducción abierta a través de la
cual pueden escapar los gases atrapados desde el material de moldeo
durante el procesado de dicho material de moldeo.
En una forma de realización de la invención, la
capa de núcleo puede estar dispuesta entre dos capas de refuerzo. De
este modo, se forma un material de interposición ligero con una
superficie lisa que es particularmente adecuado para la manufactura
de artículos acabados por aplicación de una única capa del material
de moldeo, y subsiguiente procesado del material. Esto se conoce
generalmente como "procesado de un solo paso". De este modo, a
partir de este material puede manufacturarse una amplia variedad de
productos.
Una ventaja más de las formas de realización de
la presente invención es que el material de moldeo muestra
características de manipulación mejoradas en comparación con los
materiales SMC conocidos, según se ha descrito con anterioridad. El
material de moldeo según la invención es más flexible, y tiene un
drapeado mejorado. Ello se debe a la presencia de las capas de
refuerzo secas, o al menos parcialmente secas, que permiten una
mejor flexión del material. El material de moldeo según la
invención puede, por tanto, usarse en la producción de moldeos más
complejos. Por otra parte, la superficie externa fibrosa seca de la
capa de refuerzo facilita la manipulación del material.
En otra forma de realización ventajosa, la
viscosidad de la resina de núcleo puede ser suficientemente baja
durante el procesado del material de moldeo, de manera que el
relleno, que se entremezcla con la resina de núcleo, está
inmovilizado al menos parcialmente dentro de la capa de resina, y se
evita así que emerja a través de la capa de refuerzo hasta la
superficie del material de moldeo. Si la viscosidad de la capa de
núcleo es demasiado baja, el material de relleno puede emerger a
través de la capa de refuerzo de barrera y aparecer en la
superficie del material de moldeo, causando poros y otras
imperfecciones superficiales. En una forma de realización
preferida, la resina de núcleo es tixotrópica. La resina de núcleo
puede comprender también propiedades de flujo de espesamiento en
cizalla. En otra forma de realización, el relleno puede
seleccionarse de modo que controle las propiedades de flujo de la
resina de núcleo. Por ejemplo, pueden seleccionarse tixotropos como
relleno adecuado para la resina de núcleo.
En una forma de realización de la invención,
puede proporcionarse una capa de material de resina de refuerzo
entre dicha capa de refuerzo y dicho núcleo. De este modo, hay
suficiente resina para impregnar completamente el material de
refuerzo. Asimismo, se consigue una fuerte unión entre las capas del
material de moldeo después del curado, ya que las resinas del
material de moldeo fluyen y están en contacto entre sí durante el
procesado y el curado.
Preferentemente, el material de resina de
refuerzo se aplica en forma de lámina. Además, el material de
refuerzo puede preimpregnarse parcialmente con un material de resina
de refuerzo. De este modo, se consigue un excelente humedecimiento
del material de refuerzo durante el procesado del material, por lo
cual las capas de material de moldeo están fuertemente unidas. La
capa de refuerzo puede estar parcialmente preimpregnada en un lado,
preferentemente en el lado que está frente a la capa de núcleo. De
este modo, se proporciona la capa de refuerzo con una resina que
puede impregnar completamente la capa de refuerzo durante el
procesado del material de moldeo.
En una forma de realización de la invención, la
viscosidad del material de resina de refuerzo puede ser
suficientemente baja durante el procesado del material de moldeo,
de manera que impregne o humedezca completamente la capa de
refuerzo durante el procesado del material.
La capa de refuerzo puede impedir también que el
relleno emerja a la capa de revestimiento durante el procesado del
material de moldeo. El material de refuerzo fibroso puede formar
una barrera frente al relleno. Además de esto, o alternativamente,
las propiedades de flujo de la resina de refuerzo y de la resina de
núcleo pueden seleccionarse cuidadosamente para impedir que el
relleno emerja desde la capa de núcleo. Si durante el procesado la
viscosidad mínima de la resina del núcleo es mayor que la
viscosidad mínima de la resina de refuerzo, el relleno de la capa
de núcleo no emergerá desde la capa de núcleo.
En una forma de realización de la invención,
puede ser ventajoso aplicar una capa de revestimiento separadamente
con respecto al molde. Después de la aplicación de la capa de
revestimiento, el material de moldeo según se ha descrito
anteriormente puede aplicarse a la capa de revestimiento. Esto
resulta particularmente ventajoso cuando el molde tiene una forma
compleja, de manera que la capa de revestimiento pueda extenderse
cuidadosamente por separado. Asimismo, si se requiere material de
refuerzo adicional, puede aplicarse en la capa de revestimiento
antes de extender el material de moldeo.
En otra forma de realización de la invención,
puede proporcionarse una capa de un material de revestimiento sobre
dicha capa de refuerzo. En esta forma de realización, el material
de moldeo de preforma puede comprender una capa de material de
revestimiento. El material de revestimiento puede comprender un
material de resina de revestimiento. Esta resina de revestimiento es
adecuada particularmente para proporcionar un acabado superficial
liso. La viscosidad de la resina de revestimiento será con
preferencia suficientemente alta para impedir que el material de
relleno emerja a la superficie externa de la capa de revestimiento
durante el procesado del material de moldeo, en lo que la
superficie externa del material de moldeo se define por la cara
exterior de la capa de revestimiento. En una forma de realización
preferida, el material de moldeo se aplica en un molde de manera
que la capa de revestimiento esté en contacto con el molde, con lo
cual la superficie externa de la capa de revestimiento está en
contacto con la superficie del molde.
El peso total de la capa de revestimiento está
comprendido preferentemente entre 10 g/m^{2} y 500 g/m^{2} en
peso, más en particular entre 25 g/m^{2} y 400 g/m^{2}, siendo
con preferencia de 250 g/m^{2} en peso. La viscosidad de la capa
de revestimiento puede ser suficientemente elevada durante el
procesado del material para impedir que puedan emerger partículas
del material de relleno a través de la capa de revestimiento hasta
el exterior de la capa de revestimiento.
En una forma de realización preferida, el
material de resina de revestimiento puede comprender propiedades de
baja pegajosidad que impide que la capa superficial se adhiera a
una superficie del molde y que impiden que quede atrapado gas en la
superficie del molde. Las bajas propiedades de pegajosidad tienen
la ventaja adicional de que el material de moldeo puede colocarse
fácilmente dentro del molde y de que el material de moldeo tiene
escasa tendencia a atrapar aire en la superficie de la herramienta.
Las propiedades de adherencia de la capa de revestimiento pueden
reducirse más mediante un material de revestimiento fibroso que
puede estar presente en la capa de revestimiento. El material de
revestimiento puede comprender un material fibroso ligero tejido o
no tejido. Este material potencia las propiedades de respiración de
aire de la capa de revestimiento y proporciona además una baja
pegajosidad a la superficie exterior de la capa de revestimiento.
En una forma de realización preferida, la capa de revestimiento
puede comprender una capa de un material fibroso tejido. El
material fibroso puede proporcionarse sobre la superficie externa de
la capa de revestimiento. Este material fibroso, que puede estar
seco o parcialmente preimpregnado, impide que la capa superficial
se adhiera al molde completamente. Durante el procesado del
material de moldeo, la resina de revestimiento impregna totalmente
la capa del material de revestimiento fibroso de manera que después
del curado se consigue una superficie externa lisa del material de
moldeo que está totalmente humedecida con la resina.
Durante el procesado del material de moldeo para
curar el material, los materiales de resina de la capa de núcleo, la
capa de refuerzo y la capa de revestimiento fluyen, de manera que
los materiales de resina están en contacto entre sí durante el
procesado y después del curado. De este modo, se consigue una
fuerte unión entre las capas. En una forma de realización preferida,
las propiedades de flujo de los materiales de resina en las
múltiples capas son diferentes durante el procesado. Asimismo, las
propiedades físicas de los materiales fibrosos usados en la capa de
refuerzo, la capa de núcleo y la capa de revestimiento pueden ser
diferentes en cada capa, y pueden seleccionarse para cada capa
materiales fibrosos con propiedades diferentes.
En una forma de realización de la invención, las
propiedades reológicas de las resinas durante el procesado pueden
seleccionarse de manera que el relleno no aparezca en la superficie
externa del material. En particular, durante el procesado, la
viscosidad mínima de la resina de núcleo puede ser mayor que la
viscosidad mínima de la resina de refuerzo y/o la resina
superficial, de manera que el relleno no emerja desde la capa de
núcleo. Durante el procesado, la viscosidad mínima de la resina de
refuerzo puede ser superior a la viscosidad mínima de la resina
superficial. Esto impide que el relleno siga penetrando en la capa
superficial. Asimismo, impide la contaminación de la resina
superficial con la resina de refuerzo que, en caso contrario,
afectaría a la calidad estética de la superficie externa.
En una forma de realización de la invención, los
materiales de resina pueden comprender resinas termoplásticas y/o
resinas termoestables. El material de resinas superficiales puede
comprender además una resina de recubrimiento de gel o un material
de resina superficial similar. El material de resina superficial
puede comprender además uno o más pigmentos para dar color a la
superficie.
En una forma de realización preferida puede
proporcionarse un agente de pegajosidad o un aglutinante entre una o
más capas del material de moldeo. Seleccionando un material
aglutinante o un agente de pegajosidad adecuado, puede conseguirse
una fuerte unión entre cada capa del material de moldeo, evitando
así la deslaminación del material preimpregnado. Un agente de
pegajosidad o un material aglutinante adecuado puede comprender un
aglutinante termoplástico y/o termoestable, preferentemente EVA,
epóxido o poliéster. El agente de pegajosidad o material
aglutinante sirve para múltiples funciones. En primer lugar, puede
proporcionar un grado de pegajosidad a las superficies del material,
con lo que ayuda a que las capas adyacentes del material se
mantengan juntas durante el procesado. En segundo lugar, el
material aglutinante sirve para estabilizar las capas fibrosas y,
con ello, mejora la integridad de la superficie del laminado. En
tercer lugar, el material aglutinante puede servir también como
agente de endurecimiento entre pliegues que endurece el laminado
curado, haciéndolo así menos propenso a las grietas y la
deslaminación. El agente de pegajosidad o el material aglutinante
puede comprender una resina epoxídica, preferentemente una resina
epoxídica altamente endurecida o un termoplástico como, por ejemplo,
polietersulfona.
En una forma de realización más de la invención,
la capa de soporte puede comprender un material fibroso y/o un
cedazo. El cedazo puede comprender fibras de vidrio impregnadas al
menos parcialmente, que se extienden en una estructura de red para
formar la capa de soporte a la que se adhiere la capa de
revestimiento. El cedazo puede ser un cedazo estándar, ampliamente
disponible en un gran número de proveedores de materiales
fibrosos.
En otra forma de realización de la invención,
cada uno de los materiales de resina de núcleo, la resina de
revestimiento y el material de resina de refuerzo pueden comprender
una resina termoestable seleccionada entre epóxido, poliéster,
éster de vinilo, poliimida, éster de cianato, sistemas fenólicos y
de bismaleimida, modificaciones de los mismos y mezclas de los
mismos. Los materiales de resina de la capa de revestimiento, la
capa de núcleo y la capa de refuerzo pueden seleccionarse de manera
que todos tengan propiedades físicas diferentes. Los materiales de
resina pueden seleccionarse también a partir de una gama de
materiales de resinas termoplásticas. En la selección de materiales
de resina, en particular las características de flujo y de curado
son importantes durante el procesado de los materiales. Las resinas
se seleccionan cuidadosamente de manera que durante el procesado
las resinas de cada capa estén suficientemente curadas y se consiga
una fuerte unión entre las capas.
El material fibroso puede comprender fibras de
vidrio y/o fibras de carbono y/o fibras de aramida y/o fibras de
polietileno y/o fibras naturales y/o fibras naturales modificadas.
El material fibroso puede comprender fibras tejidas y/o no tejidas.
Los materiales fibrosos pueden estar tejidos o no tejidos.
El material de relleno puede comprender un
relleno seleccionado entre microbalones, partículas de vidrio,
talco, carbonato de calcio, microesferas orgánicas, microesferas
inorgánicas, modificaciones de los mismos y mezclas de los mismos.
El material de relleno puede comprender además partículas de relleno
de un tamaño adecuado que impidan que estas partículas pasen a
través del material de refuerzo. El material de relleno puede
comprender también tixotropos para controlar las propiedades de
flujo (propiedades reológicas) del relleno.
En otra forma de realización, el material de
moldeo puede ser una preforma. Así, se tiene la ventaja de que el
material de moldeo puede aplicarse fácilmente en el molde y
procesarse. El material de moldeo puede comprender además un
material preimpregnado.
En una forma de realización de la invención, los
medios de barrera pueden comprender una capa de barrera. La capa de
barrera puede comprender un material de refuerzo. Los medios de
control de la viscosidad pueden comprender medios para seleccionar
las propiedades de flujo y, en particular, las propiedades de
viscosidad de la resina para detener o impedir el movimiento del
material de relleno fuera de la resina.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona un material de moldeo que comprende un material de
núcleo que comprende un material de resina de núcleo y un material
de relleno, una capa de un material de refuerzo proporcionado al
menos en una superficie de dicho material de capa de núcleo, y una
capa de un material de revestimiento proporcionando en dicho
material de refuerzo, de manera que dicha capa de refuerzo
comprenda una estructura de ventilación para dejar que los gases
salgan del material de moldeo a través de la capa de refuerzo
durante el procesado.
Durante el procesado del material de moldeo según
este aspecto de la invención, el material de resina de la resina de
núcleo humedece el material de refuerzo, a la vez que se impide que
el relleno emerja a la superficie externa del material de moldeo
gracias al material de refuerzo que actúa como barrera. Además, las
propiedades de flujo de la capa de revestimiento y, más en
particular, la alta viscosidad de la capa de revestimiento durante
el procesado impiden que el relleno llegue a la superficie externa
de la capa de revestimiento. En una forma de realización de este
aspecto de la invención, la viscosidad del material de la resina de
núcleo es suficientemente baja durante el procesado del material de
moldeo como para impregnar completamente la capa de refuerzo. De
este modo, debido a las bajas propiedades de flujo del material de
la resina de núcleo, las capas de refuerzo fibroso pueden
humedecerse completamente, con lo que el aire atrapado puede
escapar convenientemente a través de las zonas fibrosas secas del
material de refuerzo. Puede impedirse que el relleno emerja de la
superficie externa de la capa de revestimiento debido a la
estructura del material de moldeo fibroso, que actúa como barrera
para las partículas del relleno.
Según otro aspecto de la invención se proporciona
un artículo manufacturado que comprende un material de moldeo según
se describe anteriormente.
Según un aspecto más de la invención se
proporciona un procedimiento de fabricación de un artículo que
comprende las etapas: a) proporcionar un material de moldeo que
comprende una capa de un material de núcleo, de manera que dicha
capa de material de núcleo comprende un material de resina de núcleo
y un material de relleno, con una capa de refuerzo proporcionada en
al menos una superficie de dicho material de capa de núcleo, de
manera que dicha capa de refuerzo comprende además un material de
refuerzo fibroso y una resina de refuerzo, con dicha capa de
refuerzo comprendiendo una estructura de ventilación que deja que
los gases salgan del material de moldeo; el procedimiento comprende
además las etapas: b) proporcionar una herramienta o molde; c)
colocar dicho material de moldeo con respecto a dicha herramienta o
molde de manera que el material de moldeo esté en contacto con
dicha herramienta o molde; y
d) procesar dicho material de moldeo para que los gases salgan del material de moldeo a través de la capa de refuerzo.
d) procesar dicho material de moldeo para que los gases salgan del material de moldeo a través de la capa de refuerzo.
La estructura de ventilación puede estar formada
por el material de refuerzo. En otra forma de realización, el
material de moldeo puede comprender una capa de un material de
revestimiento, con dicho material de revestimiento proporcionado en
dicha capa de refuerzo.
El procedimiento puede comprender la etapa de
colocar el material de moldeo con respecto al molde de manera que
la capa de revestimiento esté en contacto con el molde.
En una forma de realización preferida, el
material de moldeo puede proporcionarse a partir de un rollo. Ello
permite al fabricante enrollar el material en el molde y cortarlo
según la longitud deseada. El material de moldeo se proporciona
preferentemente, por tanto, como un preimpregnado de manera que
pueda curarse con facilidad.
En formas de realización de la invención, el
material de moldeo puede procesarse de una forma similar al
procesado de las extensiones del laminado y los preimpregnados por
aplicación de calor y presión y/o vacío. En una forma de realización
específica de la invención, el material de moldeo puede moldearse
usando un procedimiento de bolsa de vacío simple para proporcionar
un vacío a temperaturas de curado comprendidas entre 40ºC y 180ºC,
dependiendo de la selección de las resinas en el material de
moldeo. Por tanto, el material de moldeo puede proporcionarse
dentro de un molde, preferentemente con la capa de revestimiento en
contacto con el molde. Alternativamente, el material puede también
comprimirse moldeado usando un molde macho y hembra entre los cuales
se aplica el material de moldeo.
Según un aspecto más de la invención, se
proporciona un artículo manufacturado producido a partir de un
material de moldeo según se ha descrito anteriormente por medio de
un procedimiento de fabricación de un artículo según se ha descrito
anteriormente.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento para formación de un material de moldeo
según se ha descrito anteriormente en la presente invención, que
comprende las etapas:
a) proporcionar una capa de material de
refuerzo
b) proporcionar una capa de material de núcleo,
en la que dicha capa de núcleo comprende material de relleno y un
material de resina, y
c) proporcionar una capa de material de
revestimiento,
en el que dicho procedimiento comprende además
las etapas:
d) adherir dichas capas entre sí para formar un
material de moldeo.
En una forma de realización de este aspecto
adicional de la invención, puede proporcionarse una capa de un
material de resina entre dicha capa de refuerzo y dicha capa de
núcleo. Esta capa de material de resina proporciona suficiente
resina para impregnar la capa de refuerzo durante el procesado del
material de moldeo. Este hecho es particularmente importante si el
material de resina de la capa de núcleo se selecciona de forma que
sea altamente viscoso durante el procesado del material de moldeo
para impedir que el material de relleno emerja a través de la capa
de refuerzo hasta la capa superficial. En ese caso, la resina de la
capa del núcleo tiene capacidades de flujo insuficientes para
humedecer o impregnar la capa de refuerzo durante el curado del
material de moldeo.
En una forma de realización más de la invención,
se proporcionan una o más capas según se ha descrito anteriormente
en forma de material en láminas, que se proporciona preferentemente
a partir de un rollo. Las diversas capas anteriores a su aplicación
una sobre otra pueden proporcionarse en un rollo. Los materiales
pueden proporcionarse continuamente a partir de estos rollos y
adherirse entre sí para formar el material de moldeo como una
lámina continua. El material de moldeo acabado de preforma puede
entonces enrollarse en un rollo. Durante la producción del material
de moldeo preformado, ha de tenerse cuidado para no ejercer
demasiada presión en el material a través de la maquinaria, para
impedir que la resina se dirija al material de refuerzo fibroso
para mantener el material suficientemente seco. En caso contrario,
resultarían afectadas las singulares propiedades de purga de aire
del material durante el procesado.
En una forma de realización más, el material de
refuerzo puede comprender un material de resina preimpregnada
(preimpregnado). Este material tiene la ventaja de que la resina se
impregna fácilmente o se proporciona dentro del material de
refuerzo. Durante el curado del material, la viscosidad del material
de resina desciende y el material de resina impregna la capa de
refuerzo de modo similar a los materiales preimpregnados
conocidos.
En otra forma más de la invención, las capas se
adhieren entre sí por la pegajosidad inherente de dichas capas. Esto
hace innecesario el uso de ningún agente de pegajosidad o material
aglutinante para adherir las capas entre sí. También reduce
enormemente el coste de producción del material de moldeo de
preforma. Por otra parte, impide que el material de refuerzo sea
impregnado por la resina, lo que impediría que los gases atrapados
se liberaran desde el laminado.
Así, se describe un material de moldeo, un
procedimiento de aplicación de dicho material de moldeo, un artículo
manufacturado producido por dicho material de moldeo y un
procedimiento de formación de dicho material de moldeo.
El material de moldeo según se ha descrito
anteriormente tiene un acabado superficial mejorado y produce un
moldeado más tenaz y más ligero debido a la posición relativa de las
capas separadas entre sí a través del espesor del moldeo. Las capas
de refuerzo pueden comprender un preimpregnado, un material de
refuerzo fibroso parcialmente preimpregnado, o una capa discreta de
resina y un material fibroso seco. En una o ambas capas fibrosas
puede colocarse otra capa de resina, un preimpregnado o una capa
discreta de resina y material fibroso seco. Este material tiene un
conjunto de propiedades de flujo, tensión superficial y
permeabilidad de aire que mejora el acabado superficial y/o las
propiedades mecánicas de la superficie del material curado. Este
material se coloca en las dos capas fibrosas, para dejar entre
ellas la pila de material, si se desea producir una pila de
material equilibrada.
Cuando se procesa el material de moldeo mediante
aplicación de calor junto con presión y/o vacío, el material se cura
para formar capas separadas de material. En la producción de este
material, las capas separadas se pegan o se comprimen ligeramente
entre sí para formar una pila única de compuesto de moldeo
multicapa preimpregnado. Este material así formado tiene propiedades
mecánicas mejoradas. Cada capa discreta está adaptada a su función
en el laminado. El material ligero del núcleo está en el centro de
la pila, interpuesto entre refuerzos de fibra. Así se obtiene un
laminado más tenaz y ligero, ya que la pila es análoga a una viga
en "I". El material del núcleo puede tener cantidades
aumentadas de relleno para hacerlo más ligero, mientras las cargas
estructurales son soportadas por las capas fibrosas. La
interposición del núcleo de resina relleno entre las capas fibrosas
ayuda también a impedir que el relleno emerja a la superficie
externa del material de moldeo durante el procesado.
En una forma de realización específica de la
invención, el material puede aplicarse para producir artículos que
resultan particularmente adecuados para proporcionar un acabado
superficial excelente, a la vez que son suficientemente fuertes. El
material de moldeo de preforma puede consistir en una capa de
material de núcleo que comprende un relleno y una resina, con dicha
capa de núcleo interpuesta entre dos capas de refuerzo. Al menos
una de las capas de refuerzo puede comprender una capa de
revestimiento que se dispone en la capa de refuerzo. Esta capa de
revestimiento proporciona una superficie exterior lisa al material
después del curado.
Mientras se cura el material de moldeo, las capas
de refuerzo parcialmente impregnadas actúan como una conducción para
el aire atrapado en el laminado formado por el material de moldeo.
En una forma de realización preferida, el material de resina se
proporciona en los dos lados de la capa de núcleo entre la capa de
núcleo y el material de refuerzo. Alternativamente, las capas de
refuerzo están parcialmente preimpregnadas en las superficies
enfrentadas a la capa de núcleo.
Cuando el material de moldeo se procesa por
aplicación de calor, vacío y/o presión, los materiales de resina
empiezan a fluir (la viscosidad desciende). Enparticular, el
material de resina de refuerzo, que se selecciona por su baja
viscosidad durante el procesado, impregna la capa de refuerzo. La
resina avanza, por tanto, hacia las fibras de refuerzo secas hasta
que la capa de refuerzo se humedece totalmente. Todo el aire
atrapado puede escapar así a través de la capa de refuerzo fibrosa
que está todavía seca. La liberación de aire y otros gases se
favorece con la presencia de presión y/o vacío durante el procesado
y el curado del material de moldeo. El aire puede escapar por los
lados a lo largo de las capas de laminado durante el procesado.
Después del curado del material de moldeo, la capa de núcleo
proporciona tenacidad y resistencia al material de moldeo
curado.
Las propiedades del material de moldeo se
seleccionan de manera que pueda fabricarse un material de moldeo
óptimamente adaptado a sus condiciones operativas, de forma que
pueda esperarse un material de moldeo curado de acabado superficial
y propiedades mecánicas óptimos.
Una ventaja adicional de este material es que,
como las capas de refuerzo no comprenden ninguna resina o están al
menos parcialmente preimpregnadas, el material es más flexible. Esto
simplifica la extensión del material. Además, el material puede
extenderse convenientemente siguiendo formas curvas complejas sin el
problema de comprometer las propiedades mecánicas o de un acabado
superficial insatisfactorio del material compuesto curado.
Además, se ha encontrado que el material de
moldeo de las formas de realización descritas muestra una tendencia
significativamente menor a formar puentes a través de los detalles
del moldeo. Sin querer estar limitados por ninguna teoría, se cree
que esto se debe a las capacidades de los pliegues de deslizarse
unos sobre otros durante las fases de consolidación y curado.
Además, incluso si no se produce la formación de puentes, el
material de moldeo de la presente invención tiende a rellenar las
zonas de puente con resina, en vez de dejar una oquedad en el
laminado. Nuevamente, sin querer estar limitados por ninguna
teoría, se cree que esto se debe al hecho de que la oquedad
potencial se ha evacuado por las excelentes propiedades de
transporte de aire del material de la invención y, así, la resina
puede rellenar la oquedad potencial sin que quede aire atrapado. De
este modo, puede obtenerse un producto acabado de alta calidad. Los
materiales SMC convencionales muestran a menudo imperfecciones en
la superficie del moldeo alrededor de zonas de molde complejas, como
las esquinas, debido a la formación de puentes de zonas de molde
por el material de moldeo. Por tanto, es posible usar el material
de moldeo de la presente invención en la producción de formas más
complejas que las que podían obtenerse anteriormente.
En preimpregnados convencionales que se procesan
en consolidación al vacío, es importante que se eviten las zonas
secas de las fibras de refuerzo, dado que en general no se
humedecen completamente durante el procesado del preimpregnado, lo
que puede llevar a tener zonas de debilidad en el producto acabado.
Sin embargo, cuando se usan los materiales de moldeo de la presente
invención, la capa fibrosa específicamente no se humedece durante la
producción del preimpregnado, sino que se humedecerá completamente
durante el procesado.
En la producción del material de moldeo de la
presente invención puede usarse cualquier resina termoestable
adecuada como material de resina de revestimiento, material de
resina de refuerzo y material de resina de núcleo. Entre los
sistemas de resina particularmente adecuados se incluyen epóxido,
poliéster, éster de vinilo, poliimida, éster de cianato y sistemas
fenólicos y de bismaleimida. Entre las resinas epoxídicas adecuadas
se incluyen éteres diglicidílicos de bisfenol A, éteres
diglicidílicos de bisfenol F, resinas epoxídicas de novolaca y
ésteres de N-glicidilo, éteres glicidílicos
alifáticos y cicloalifáticos, éteres diglicidílicos de
aminofenoles, éteres diglicidílicos de cualquier fenol sustituido,
monómeros que contienen grupos metacrilato (como metacrilatos de
glicidilo), acrilatos de epóxido e hidroxiacrilatos y mezclas de
los mismos. También se incluyen mezclas modificadas de los polímeros
termoestables anteriormente mencionados. Estos polímeros se
modifican típicamente por adición de caucho o termoplástico.
Puede usarse cualquier catalizador adecuado. Los
catalizadores se seleccionarán de forma que se correspondan con la
resina usada. Un catalizador adecuado para su uso con una resina
epoxídica es el agente de curado diciandiamida. El catalizador
puede acelerarse. Cuando se usa un catalizador de diciandiamida,
puede usarse como acelerador una urea sustituida. Entre los
aceleradores adecuados se incluyen Diuron, Monuron, Fenuron,
Chlortoluron, bis-urea de toluendiisocianato y
otros homólogos sustituidos. El agente de curado epoxídico puede
seleccionarse entre dapsona (DDS), diamino-difenil
metano (DDM), complejo BF3-amina, imidazoles
sustituidos, anhidridos acelerados, metafenilen diamina,
diaminodifeniléter, polieteraminas aromáticas, aductos de amina
alifática, sales de amina alifática, aductos de amina aromática y
sales de amina aromática. También son adecuados para sistemas que
contienen la funcionalidad acrilato los fotoiniciadores UV, como
los que liberan un ácido de Lewis o de Bronsted con irradiación.
Algunos ejemplos incluyen sales de triarilsulfonio que poseen
aniones como tetrafluoroborato o hexafluoroborato.
Los materiales de resina pueden incluir también
aditivos relevantes para la producción del moldeo, como
endurecedores. Pueden incluirse otros aditivos para realizar el
moldeo acabado, como pigmentos, aditivos de estabilización UV,
aditivos antimoho, antifúngicos y retardadores de llama. Con
independencia de los aditivos que se añadan, es importante
garantizar que la viscosidad del material de resina de refuerzo sea
suficientemente baja durante las etapas de curado y consolidación.
Si la viscosidad no es suficientemente baja, no humedece las capas
fibrosas secas.
El material fibroso del material de refuerzo, el
material de soporte y el material de superficie pueden formarse a
partir de cualquier fibra adecuada. Entre las fibras adecuadas se
incluyen fibras de vidrio, fibras de carbono y fibras poliméricas
como fibras de polietileno y fibras de aramida. Entre las fibras de
vidrio adecuadas se incluyen las hechas con vidrio E, vidrio S,
vidrio C, vidrio T o vidrio R. Entre las fibras de aramida
adecuadas se incluyen las vendidas con los nombres comerciales
KEVLAR y TWARON HM. Pueden usarse fibras de aramida de calidad
balística cuando se requiera esta característica, dado el uso
pretendido del producto acabado. Pueden usarse también fibras
orgánicas y fibras orgánicas modificadas, como yute o cáñamo.
Los materiales fibrosos pueden comprender fibras
de sólo una clase o combinaciones de tipos diferentes de fibras en
el material fibroso. Las fibras pueden usarse solas o en
combinación. Las fibras pueden usarse en forma de tejido, fieltro
de vidrio, tela tejida, tela cosida o fibra cortada. Puede usarse
cualquier tamaño de fibra adecuado. Se prefieren particularmente
hilos de vidrio E que tengan un diámetro de filamento de 5 \mum a
13 \mum y de 11 a 136 tex o fibras cortadas de vidrio E que
tengan un diámetro de filamento de 10 \mum a 16 \mum y de 600 a
4.800 tex.
En una disposición particularmente preferida, las
fibras se disponen de forma que sean unidireccionales. Cuando el
material de moldeo de la presente invención comprende dos capas
fibrosas juntas con caras opuestas a la capa del núcleo, las capas
fibrosas pueden orientarse en la misma dirección o en direcciones
diferentes. En particular, la orientación de la fibra de los
materiales fibrosos del material interpuesto puede ser de 0º, 90º,
0º/90º, +/-45º o casi isótropas o 0º/+45º/-45º.
En un aspecto preferido de la invención, las
propiedades adhesivas de los materiales de resina son suficientes
para mantener los materiales fibrosos en su posición. En una
disposición alternativa, las fibras pueden compactarse parcialmente
en el material de resina para mejorar la adherencia. Sin embargo,
debería mantenerse seca una cantidad sustancial del material de
refuerzo fibroso para dejar que los gases atrapados escapen desde
el laminado. En otra disposición alternativa, el material fibroso
puede mantenerse junto al material de resina por medio de un
adhesivo, un aglutinante o un agente de pegajosidad. Se entenderá
que el adhesivo no impide el desplazamiento de la resina en las
capas fibrosas durante la producción del producto.
Pueden obtenerse resultados particularmente
mejorados en el procesado del material de la presente invención si
se toman precauciones para garantizar que las capas fibrosas secas
están en contacto con un sistema de vacío para garantizar que el
aire atrapado se evacue completamente.
La presente invención se describirá a
continuación por medio de un ejemplo, tomado sólo como referencia
para los dibujos siguientes, en los que:
La Figura 1 representa una vista esquemática en
sección transversal de un material de moldeo según una forma de
realización de la invención.
La figura 2 presenta una vista esquemática en
sección transversal de un material de moldeo según otra forma de
realización de la invención.
La figura 3 presenta una vista esquemática en
sección transversal de un material de moldeo según otra forma de
realización de la invención, y
La figura 4 presenta un diagrama de los perfiles
de viscosidad de una resina de núcleo, una resina de refuerzo y
resinas de superficie en función de la temperatura.
El material de moldeo 10 comprende una capa de
núcleo 12, capas de refuerzo 14 y superficies externas 16. La capa
de núcleo 12 comprende una resina de núcleo y un relleno hueco 18.
A ambos lados de la capa núcleo 12 se proporcionan capas de
refuerzo 14. Las capas de refuerzo 14 comprenden un material de
refuerzo fibroso 20 y una resina de refuerzo 22, que se proporciona
entre la capa de núcleo 12 y el material de refuerzo 20. En una
forma de realización alternativa (no mostrada), el material de
refuerzo 20 puede estar parcialmente preimpregnado por la resina de
refuerzo 22. La capa de refuerzo 14 comprende además una estructura
de conducción que permite que los gases salgan del material de
moldeo 10 a través de la capa de refuerzo 14 durante el procesado.
La estructura de conducción o ventilación está formada por el
material de refuerzo 20.
Cuando se fabrica o manufactura un artículo del
material de moldeo 10, el material de moldeo 10 se aplica a un molde
de manera que la superficie externa 16 de una de las capas de
refuerzo 14 esté en contacto con el molde. El material de moldeo 10
se procesa mediante aplicación de una técnica de bolsa de vacío
común. Esto hace que la resina de refuerzo 22 impregne el material
de refuerzo fibroso seco 20 y lo cure. La resina de núcleo también
fluye pero, como esta resina es altamente viscosa, el flujo es muy
limitado. Además de un vacío, puede aplicarse también calor para
elevar la temperatura de las resinas, lo que acelera el curado y
mejora el flujo de las resinas. Después del curado del material se
forma un moldeo ligero y tenaz con una superficie lisa.
El material de moldeo 210 comprende también una
capa de núcleo 212 y capas de refuerzo 214 que están dispuestas de
un modo similar al de la Figura 1. En una de las capas de refuerzo
214 se proporciona una capa de revestimiento 216. La capa de núcleo
212 comprende nuevamente una resina de núcleo de bajo flujo y un
relleno hueco 218. La capa de revestimiento 216 comprende una resina
superficial 224 que tiene propiedades de bajo flujo durante el
procesado. Nuevamente, el material de refuerzo 214 comprende
suficiente material fibroso seco 220 para dejar que el aire que
está atrapado en el laminado escape a través del material de
refuerzo 214 durante el procesado.
El material de moldeo 210 se procesa de una forma
similar a la descrita anteriormente para el material de moldeo 10.
El material de moldeo 210 se aplica a un molde de manera que la
superficie externa de la capa de revestimiento 216 esté en contacto
con el molde. Durante el procesado, la resina de refuerzo 222
impregna el material de refuerzo fibroso seco 220 y procede a su
curado. La resina de núcleo también fluye pero, como esta resina es
altamente viscosa, el flujo es muy limitado. En el curado del
material, la capa de revestimiento 216 proporciona un acabado
superficial liso al moldeo tenaz y ligero.
El material de moldeo 300 de la figura 3
comprende nuevamente una capa de núcleo 302, capas de refuerzo 304 y
una capa de revestimiento 306 que está dispuesta de forma similar a
la figura 2. La capa de núcleo 302 comprende nuevamente una resina
de núcleo de bajo flujo y un relleno hueco 308. La capa de
revestimiento 306 comprende una resina superficial 314 que tiene
propiedades de flujo bajo durante el procesado. Las capas de
refuerzo 304 comprenden un material de refuerzo fibroso 310 que
está parcialmente impregnado por una resina de refuerzo 312. El
material de refuerzo 310 comprende suficiente material fibroso seco
para dejar que el aire que está atrapado en el laminado escape a
través del material de refuerzo 310 durante el procesado. La capa de
revestimiento 306 comprende además un material de superficie
fibrosa tejida 316 que se proporciona sobre la superficie externa
de la capa de revestimiento 306.
Cuando se fabrica o manufactura un artículo a
partir del material de moldeo 300, el material de moldeo 300 se
procesa de una forma similar a la descrita anteriormente para los
materiales de moldeo 10, 210. Esto hace que la resina de refuerzo
parcialmente preimpregnada 312 humedezca completamente el material
de refuerzo 310. La resina de núcleo y la resina superficial 314
muestran también un flujo limitado durante el procesado de manera
que las resinas están en contacto entre sí y se consigue una fuerte
unión entre las capas durante el curado de las resinas. Cuando se
aplica el material de moldeo 300 al molde, el material superficial
316 está en contacto con el molde. Como el material superficial 316
está seco, el material de moldeo 300 puede colocarse
convenientemente dentro del molde sin que el material 300 se adhiera
al molde. Además, el material superficial 316 permite que escape el
aire atrapado que pudiera estar presente entre la superficie del
molde y la superficie externa del material de moldeo. Cuando se
procesa el material de moldeo 300, la resina superficial impregna
completamente el material superficial 316. Por tanto, la resina
superficial 316 forma una superficie externa lisa.
Cuando se procesa una resina, la temperatura
aumenta durante un período de tiempo, lo que hace que la viscosidad
descienda según se muestra en la Figura 4, y la viscosidad alcanza
un mínimo. Con un incremento mayor de la temperatura superada la
temperatura de activación, los catalizadores del interior empiezan a
reaccionar y la reacción de reticulación de las moléculas de resina
se acelera. La polimerización progresiva aumenta la viscosidad de
la resina en la resina hasta que se supera un punto en el que
dejará totalmente de fluir ("punto de no fluidez"). Entonces,
la reacción continúa hasta un curado completo con el aumento de la
temperatura.
Las propiedades de flujo de las resinas en las
formas de realización anteriores se seleccionan de manera que el
relleno no emerja a la superficie externa del material de moldeo
durante el procesado. En la Figura 4, la viscosidad de la resina de
núcleo A desciende abruptamente con un aumento de temperatura
(sección 400 de perfil). Esto permite una humidificación parcial del
material de refuerzo. La viscosidad de la resina de refuerzo B
también desciende rápidamente (sección 402 de perfil) para permitir
una humidificación completa del material de refuerzo y mejorar la
unión con la resina de núcleo A. Al aumentar la temperatura, la
viscosidad mínima (sección 404 de perfil) de la resina de núcleo A
es mayor que la viscosidad mínima (sección 406 de perfil) de la
resina de refuerzo B. Esto impide que el relleno emerja desde la
resina de núcleo A, ya que la resina de núcleo A es más viscosa en
esta fase de procesado. Con un aumento de la temperatura, tanto la
resina de núcleo A como la resina de refuerzo B se curan
completamente (sección 412 de perfiles). Los perfiles C y D se
relacionan con resinas superficiales adecuadas. Estas resinas C, D
tienen una viscosidad mínima más alta (secciones 408, 410) que la
resina de núcleo y la resina de refuerzo. Esto impide que el
relleno emerja a través de ellas hasta la superficie externa.
Asimismo, la resina superficial más viscosa tiene la ventaja
importante de un acabado superficial de buena calidad estética sin
que el material de refuerzo fibroso aparezca a través de la resina
superficial o del recubrimiento de gel.
Claims (26)
1. Material de moldeo que comprende:
una capa de núcleo que comprende un material de
resina de núcleo y un material de relleno, y
una capa de refuerzo proporcionada en al menos
una superficie de dicha capa de núcleo,
comprendiendo la capa de refuerzo un material de
resina de refuerzo y un material de refuerzo fibroso,
caracterizado porque la capa de refuerzo
comprende además una estructura de ventilación que deja que los
gases salgan del material de moldeo a través de la capa de refuerzo
durante el procesado del material de moldeo, y las propiedades de
flujo de los materiales de resina respectivos son diferentes
durante el procesado del material de moldeo, de manera que se impide
que el relleno emerja a la superficie del material de moldeo
durante el procesado del material de moldeo.
2. Material de moldeo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la estructura de ventilación está
formada por dicho material de refuerzo.
3. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa de
refuerzo impide que el relleno emerja a la superficie del material
de moldeo durante el procesado del material de moldeo.
4. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material de resina de refuerzo impide que el relleno emerja a la
superficie del material de moldeo durante el procesado del material
de moldeo.
5. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
material de resina de refuerzo se proporciona entre dicho material
de refuerzo y dicho material de núcleo.
6. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
viscosidades mínimas relativas del material de resina de núcleo y
el material de resina de refuerzo durante el procesado del material
de moldeo impiden que el material de relleno emerja a la superficie
del material de moldeo.
7. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
material de refuerzo está parcialmente preimpregnado con dicho
material de resina de refuerzo.
8. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material de resina de refuerzo impregna dicho material de refuerzo
durante el procesado.
9. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material de moldeo comprende una capa de revestimiento,
comprendiendo la capa de revestimiento un material de resina de
revestimiento, y proporcionándose sobre dicha capa de refuerzo una
capa superficial.
10. Material de moldeo según la reivindicación 9,
caracterizado porque el material de resina de revestimiento
proporciona un acabado superficial liso después del procesado de
dicho material de moldeo.
11. Material de moldeo según las reivindicaciones
9 ó 10, caracterizado porque la viscosidad mínima del
material de resina de revestimiento es suficientemente alta con
respecto a la viscosidad mínima del material de resina de refuerzo
durante el procesado para impedir que el material de relleno emerja
a la superficie externa de la capa de revestimiento durante el
procesado del material de moldeo.
12. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el material de
resina de revestimiento comprende propiedades de baja pegajosidad
para impedir que quede gas atrapado en la superficie de una
herramienta o molde.
13. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la capa de
revestimiento comprende un material superficial fibroso.
14. Material de moldeo según la reivindicación
13, caracterizado porque el material superficial se
proporciona en la superficie externa de la capa de
revestimiento.
15. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha capa
de núcleo comprende un material de soporte.
16. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre una
o más capas se proporciona un agente de pegajosidad.
17. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material de moldeo comprende un material preimpregnado.
18. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en cada
lado de la capa de núcleo se proporciona una capa de refuerzo.
19. Material de moldeo según la reivindicación
18, caracterizado porque el material de refuerzo y/o el
material de resina de refuerzo de cada lado de la capa de núcleo
están formados por materiales diferentes y/o materiales con
diferentes propiedades.
20. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material de moldeo está adaptado para su aplicación como una capa
única para la manufactura de un artículo acabado.
21. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material de resina de núcleo impregna el material de refuerzo
durante el procesado.
22. Material de moldeo que comprende:
una capa de núcleo que comprende un material de
resina de núcleo y un material de relleno,
una capa de material de refuerzo fibroso
proporcionada en al menos una superficie de dicho material de capa
de núcleo, y
una capa de material de revestimiento
proporcionada en dicho material de refuerzo,
comprendiendo dicha capa de refuerzo un material
de resina de refuerzo y un material de refuerzo fibroso,
comprendiendo dicho material de revestimiento un
material de resina superficial,
caracterizado porque las propiedades de
flujo del material de resina de núcleo y/o el material de resina
y/o el material de resina superficial se seleccionan de manera que
se impida que el relleno emerja a la superficie de dicho material
de moldeo durante el procesado de dicho material de moldeo.
23. Material de moldeo según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
material de moldeo es un material de preforma.
24. Procedimiento de fabricación de un artículo
que comprende:
a) proporcionar un material de moldeo que
comprende
una capa de núcleo que comprende un material de
resina de núcleo y un material de relleno,
una capa de refuerzo proporcionada en al menos
una superficie de dicho material de capa de núcleo, y
comprendiendo dicha capa de refuerzo además un
material de resina de refuerzo y un material de refuerzo
fibroso,
comprendiendo dicha capa de refuerzo una
estructura de ventilación que deja que los gases salgan del
material de moldeo,
siendo las propiedades de flujo de los materiales
de resina respectivos diferentes durante el procesado del material
de moldeo
b) proporcionar una herramienta o molde
c) colocar dicho material de moldeo con respecto
a dicha herramienta o molde de manera que el material de moldeo esté
en contacto con dicha herramienta o molde
comprendiendo dicho procedimiento la etapa que
consiste en:
d) procesar dicho material de moldeo de manera
que los gases salgan del material de moldeo a través de dicha
estructura de ventilación y las diferentes propiedades de flujo de
los materiales de resina respectivos impidan que el relleno emerja
a la superficie del material de moldeo.
25. Procedimiento según la reivindicación 24,
caracterizado porque dicho material de moldeo comprende una
capa de material de revestimiento, proporcionándose dicho material
de revestimiento en dicha capa de refuerzo, de manera que dicho
procedimiento comprende además la etapa de colocación de dicho
material de moldeo con respecto a dicha herramienta o molde de forma
que la capa de revestimiento esté en contacto con dicha herramienta
o molde.
26. Un artículo manufacturado producido a partir
de un material de moldeo según cualquiera de las reivindicaciones 1
a 23 por medio de un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 24 ó 25.
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