ESTRUCTURA TEXTIL TRIDIMENSIONAL CONSTITUIDA DE HILOS ALTAMENTE RESISTENTES Y PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACION.

Estructura textil tridimensional constituida de hilos altamente resistentes y expuesta a cargas en direcciones definidas durante la utilización conforme a su destinación, caracterizada por el hecho de que la estructura está compuesta de capas enrolladas, superpuestas, de portadas

(3, 4) constituidas de hilos altamente resistentes, y de al menos una portada (2) constituida de dichos hilos altamente resistentes y que se extiende a lo largo de la estructura del componente y que los hilos de cada portada (2) que se extiende longitudinalmente están fijados en su posición por una estructura textil (5) de sistemas de hilos que se entrecruzan

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/000850.

Solicitante: SGL KUMPERS GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BASILIKASTRASSE 22-30,48429 RHEINE.

Inventor/es: KUMPERS,FRANZ-JURGEN, BAUMGART,GREGOR, BROCKMANNS,KARL-JOSEF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > TRENZADO; FABRICACION DEL ENCAJE; TRICOTADO; PASAMANERIA;... > FABRICACION DE TEJIDOS TEXTILES, p. ej. A PARTIR... > No tejidos formados únicamente o principalmente... > D04H3/04 (con recorrido rectilíneo, p. ej. cruzándose con ángulos rectos)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > TRENZADO; FABRICACION DEL ENCAJE; TRICOTADO; PASAMANERIA;... > FABRICACION DE TEJIDOS TEXTILES, p. ej. A PARTIR... > No tejidos formados únicamente o principalmente... > D04H3/07 (de modo diferente de una superficie plana, p. ej. de forma tubular)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/24 (orientadas en al menos tres direcciones formando una estructura tridimensional)
  • B29C70/20A
  • B29C53/80B6B
  • B29C70/22C

Clasificación PCT:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación por curvado, doblado, torcido alargado... > B29C53/56 (Enrollamiento y ensamblaje, p. ej. enrollamiento en espiral)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/38 (Apilado (lay-up) automático, es decir, utilizando robots, aplicando filamentos según modelos predeterminados)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > TRENZADO; FABRICACION DEL ENCAJE; TRICOTADO; PASAMANERIA;... > FABRICACION DE TEJIDOS TEXTILES, p. ej. A PARTIR... > No tejidos formados únicamente o principalmente... > D04H3/04 (con recorrido rectilíneo, p. ej. cruzándose con ángulos rectos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/22 (orientadas en al menos dos direcciones formando una estructura bidimensional)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > TRENZADO; FABRICACION DEL ENCAJE; TRICOTADO; PASAMANERIA;... > FABRICACION DE TEJIDOS TEXTILES, p. ej. A PARTIR... > No tejidos formados únicamente o principalmente... > D04H3/07 (de modo diferente de una superficie plana, p. ej. de forma tubular)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/24 (orientadas en al menos tres direcciones formando una estructura tridimensional)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/20 (orientadas en una sola dirección, p. ej. mechas u otras fibras paralelas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación por curvado, doblado, torcido alargado... > B29C53/80 (Elementos constitutivos, detalles o accesorios; Operaciones auxiliares)
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ESTRUCTURA TEXTIL TRIDIMENSIONAL CONSTITUIDA DE HILOS ALTAMENTE RESISTENTES Y PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACION.

Fragmento de la descripción:

Estructura textil tridimensional constituida de hilos altamente resistentes y procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere a una estructura textil tridimensional según el concepto genérico de la reivindicación 1, así como a un procedimiento según el concepto genérico de la reivindicación 13.

Las estructuras tridimensionales con un desarrollo de la sección transversal constante o también no constante sobre la longitud del componente se fabrican cada vez más bajo utilización de hilos textiles altamente resistentes, p. ej. fibras de carbón. Estos hilos altamente resistentes están en posición de tomar considerables fuerzas en su dirección longitudinal sin una modificación de forma permanente. Estas estructuras textiles bien forman una armadura para estos componentes o ellas mismas son la parte integrante del componente. En el último caso, las estructuras textiles están estabilizadas en su forma particularmente por aglutinantes elásticos, como p. ej. la resina sintética. Componentes de este tipo se utilizan en el sector de automóviles o de aviación así como en el sector de componentes de alta potencia para la construcción general de maquinaria y plantas industriales. La ventaja principal de estas estructuras textiles, además de los altos valores de resistencia, es el bajo peso específico, el cual da lugar especialmente a la reducción de la inercia en caso de su utilización en componentes movidos, particularmente acelerados.

Un caso de utilización frecuente consiste en que los cuerpos moldeados que presentan esencialmente la forma del componente deseado sirvan como núcleo para la estructura textil del componente.

A este respecto es sabido realizar la estructura textil del componente por trenzado del núcleo preformado. Así pueden integrarse en este trenzado, mediante los sistemas de bolillos, hilos en el ángulo de 0º a +/- 45º con respecto al eje longitudinal del núcleo del componente. En caso de cargas a 90º es necesario un empleo considerable del material en el componente, puesto que la dirección de la carga difiere de la dirección longitudinal de hilo de todos los hilos del trenzado. Además, la elaboración simultánea de hilos a 45º e hilos a 0º causa problemas durante el proceso de trenzado debido al empujador y a la empalmadora, que surgen por los componentes urdidores de filamentos de carbón a partir de los dos sistemas de hilos. Si se incorporan por esta razón los hilos de carbón a 0º- en los filamentos de vidrio a 45º, la estructura en caso de cargas a 90º es muy inestable. Los filamentos de vidrio en dirección longitudinal conducen a su vez a una inestabilidad en dirección longitudinal.

Es por eso la tarea de la invención proponer una estructura textil tridimensional que se adapte mejor a la carga según su destinación, así como un procedimiento correspondiente para la fabricación de esta estructura textil tridimensional.

Esta tarea se soluciona mediante las características de la reivindicación 1, así como por parte del procedimiento mediante las características de la reivindicación 13. La invención está perfeccionada ventajosamente por las reivindicaciones secundarias 2 a 12 y 14 a 20.

La estructura textil tridimensional según la invención consiste según la reivindicación 1 en capas enrolladas, dispuestas la una sobre la otra de portadas de hilos altamente resistentes y al menos una portada de hilos altamente resistentes que se extiende a lo largo de la estructura del componente, siendo fijados en su posición los hilos de cada portada de hilos altamente resistentes que se extienden longitudinalmente por una estructura textil de sistemas de hilos entrecruzados.

La parte portante de la estructura textil tridimensional se forma por portadas de hilos superpuestas en capas, que no forman entre sí ningunos puntos de ligamento o en cruz que pudieran dar lugar a componentes urdidores y por lo tanto a un deterioro de la estructura de fibras. Estas portadas de hilos pueden ser colocadas en casi cualquier ángulo. Igual que el ángulo de distribución de las portadas de hilos puede ser adaptada también la respectiva densidad de las portadas de hilos a la situación de carga en la respectiva dirección.

La estructura textil de sistemas de hilos entrecruzados tiene únicamente la función de fijar la posición de los hilos de la portada de hilos que se extienden longitudinalmente, que incluso en caso de secciones transversales variables de la estructura del componente permanecen distribuidos uniformemente sobre el perímetro, es decir poseen distancias esencialmente iguales las unas de las otras sobre el perímetro. La estructura de capas según la invención puede presentar en caso de altas fuerzas longitudinales también varias portadas de hilos que se extienden longitudinalmente y fijadas por respectivamente una estructura textil.

Por la adaptación del ángulo de distribución de la respectiva portada de hilos hacia el eje del componente se logra que los componentes de fuerza se extiendan esencialmente en dirección longitudinal de los hilos altamente resistentes en caso de carga. Esto conduce a un aprovechamiento óptimo de la sustancia de los hilos altamente resistentes. Esto a su vez da lugar a que sea posible un uso de tejido de fibra económico para una determinada situación de carga. La dirección de distribución y el número de hilos son por consiguiente adecuados a la situación de carga. El campo angular de la distribución de las portadas de hilos con respecto al eje longitudinal del componente llega de 0º hasta aproximadamente 90º. Por lo tanto están cubiertas todas las variantes imaginables de la carga. Por consiguiente permite la invención una construcción personalizada para la toma de fuerza requerida.

Alternativamente, las portadas de hilos pueden ser transferidas a un ángulo de distribución permanente o variable. Un ángulo permanente garantiza una estructura unitaria cerrada de las capas de hilos, mientras que en un ángulo que se modifica pueden ser considerados óptimamente los estados de carga locales. La estructura de distribución por consiguiente debe ser prefijada en función de la estructura de carga conocida durante la utilización del componente.

La estructura textil que fija los hilos longitudinales en posición puede estar formada por hilos, a cuya resistencia a la tracción no se piden requisitos comparables con los hilos altamente resistentes y que no se deterioran en los puntos de cruce mismos. Para ello por ejemplo entran en consideración los filamentos de vidrio que son claramente más económicos que por ejemplo los hilos de fibras de carbón.

Los sistemas de hilos entrecruzados de la estructura textil, cuyos hilos presentan ventajosamente una sección transversal más reducida que los hilos altamente resistentes, en un perfeccionamiento de la invención están formados más fuertes en favor de una posición extendida de los hilos altamente resistentes, de modo que las texturas resultantes del entrecruzado son tomadas casi completamente por los hilos entrecruzados. De esta manera se garantiza una posición extendida en dirección de la fuerza requerida por los hilos que toman la carga. Los hilos longitudinales están incorporados ventajosamente como llamados hilos fijos en la estructura textil.

La estructura textil puede estar formada alternativamente como trenzado o tejido. La estructura del componente está estabilizada en el espacio por ejemplo por una resina.

Por parte del procedimiento las capas de hilos de las portadas de hilos están dispuestas en ángulos diferentes la una tras la otra alrededor de un núcleo preformado, es decir que los mecanismos de distribución...

 


Reivindicaciones:

1. Estructura textil tridimensional constituida de hilos altamente resistentes y expuesta a cargas en direcciones definidas durante la utilización conforme a su destinación, caracterizada por el hecho de que la estructura está compuesta de capas enrolladas, superpuestas, de portadas (3, 4) constituidas de hilos altamente resistentes, y de al menos una portada (2) constituida de dichos hilos altamente resistentes y que se extiende a lo largo de la estructura del componente y que los hilos de cada portada (2) que se extiende longitudinalmente están fijados en su posición por una estructura textil (5) de sistemas de hilos que se entrecruzan.

2. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que las portadas de hilos están dispuestas en ángulos hacia el eje del componente, que están sintonizados con las direcciones de carga principales definidas, de manera que los componentes de fuerza que actúan durante la carga se extienden esencialmente en dirección longitudinal de los hilos altamente resistentes.

3. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por el hecho de que el número de hilos altamente resistentes dentro de la respectiva portada es diferente y está sintonizado con la amplitud de cargas previstas.

4. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que las portadas de hilos están dispuestas en una zona angular de 0º hasta aproximadamente 90º.

5. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que cada portada de hilos está puesta en un ángulo constante.

6. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que en al menos una portada de hilos, el ángulo de distribución varía en función de los estados de carga locales del componente durante su utilización conforme a su destinación.

7. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por el hecho de que la estructura textil (5) que fija la portada de hilos (2) que se extiende longitudinalmente está formada por hilos que son de una calidad inferior a la de los hilos de primera calidad de la estructura de capas y tienen una resistencia más reducida a la tracción.

8. Estructura textil tridimensional según la reivindicación 4, caracterizada por el hecho de que los hilos de la estructura textil (5) fijadora presentan una sección transversal más escasa que los hilos altamente resistentes (2-4) y no influyen negativamente en la forma ampliamente extendida de los hilos altamente resistentes.

9. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por el hecho de que la estructura textil fijadora (5) está realizada por trenzado.

10. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por el hecho de que la estructura textil fijadora (5) es una estructura de tejido.

11. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 9 o 10, caracterizada por el hecho de que los hilos (2) a fijar están incorporados en la estructura textil (5) como hilos fijos.

12. Estructura textil tridimensional según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por el hecho de que las portadas de hilos están estabilizadas en el espacio mediante una resina sintética.

13. Procedimiento para producir estructuras textiles tridimensionales según la reivindicación 1, que están dispuestas al menos durante su proceso de fabricación alrededor de un núcleo preformado, caracterizado por el hecho de que las portadas de hilos (2-4) están puestas como capas de hilo en diferentes ángulos una tras otra alrededor del núcleo (1) preformado para producir capas autónomas de hilos altamente resistentes paralelos, fijando al menos una capa de hilo (2) que se extiende a lo largo de la estructura del componente mediante una estructura textil (5) de sistemas de hilos que se entrecruzan, mientras que las demás portadas de hilos (3, 4) son enrolladas.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que los diferentes ángulos de distribución son ajustados por la velocidad periférica de los medios de distribución que guían las portadas de hilos con respecto a la velocidad de la variación de posición del núcleo del componente con respecto a los medios de distribución.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que los hilos entrecruzados de la estructura textil (5) son guiados bajo una tensión tan baja del hilo que no desvíen sensiblemente de su dirección de distribución los hilos (2) de un material de alta calidad, donde aseguran la fijación en posición.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado por el hecho de que la fijación de la capa de hilos (2) que se extiende longitudinalmente se efectúa por trenzado.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado por el hecho de que la fijación de la capa de hilos (2) que se extiende longitudinalmente se efectúa por tejido.

18. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que la estructura textil tridimensional es ligada por una resina sintética tras su fabricación y por lo tanto es fijada en su forma.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado por el hecho de que después de la fijación de la forma de la estructura textil del componente es eliminado el núcleo (1) preformado.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que el núcleo (1) es disuelto o contraído y eliminado en este estado de la estructura hueca del componente.