Método y aparato para reducir porosidades en piezas de resina compuesta.

Un método para reducir porosidades en una pieza de resina compuesta que comprende:

colocar un apilamiento de piezas de material compuesto no curadas sobre una superficie de una herramienta;

y

atraer moléculas dentro del apilamiento de piezas de material compuesto no curadas a la superficie de la herramienta

, en el que la atracción de las moléculas a la superficie de la herramienta incluye poner una carga eléctrica en la herramienta cargando eléctricamente la herramienta, usando la carga eléctrica de la herramienta para atraer moléculas de gas del apilamiento de piezas de material compuesto hacia la superficie de la herramienta.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13169064.

Solicitante: THE BOEING COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 100 NORTH RIVERSIDE PLAZA CHICAGO, IL 60606-2016 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MISCIAGNA,DAVID THOMAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > C08J5/00 (Fabricación de artículos o modelado de materiales que contienen sustancias macromoleculares (fabricación de membranas semipermeables B01D 67/00 - B01D 71/00))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > B29C37/00 (Elementos constitutivos, detalles, accesorios u operaciones auxiliares no cubiertas por el grupo B29C 33/00 ó B29C 35/00)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Calentamiento, enfriamiento o endurecimiento, p.... > B29C35/02 (Calentamiento o endurecimiento, p. ej. reticulación vulcanización (vulcanización en frío B29C 35/18))

PDF original: ES-2548709_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Método y aparato para reducir porosidades en piezas de resina compuesta INFORMACIÓN DE ANTECEDENTES

Campo: La presente divulgación versa en general sobre la fabricación de piezas de resina compuesta, y trata más en particular sobre un método y un aparato para reducir porosidades en las piezas.

Antecedentes: Las piezas de resina compuesta pueden fabricarse apilando múltiples capas de resina reforzada con fibra en forma de preimpregnación. Se cura el apilamiento de piezas de preimpregnación colocándolo sobre una herramienta y sometiéndolo a una combinación de calor y presión. A medida que el apilamiento de piezas se calienta, las capas de preimpregnación se ablandan y fluyen, formando una estructura consolidada; sin embargo, pueden quedar atrapados aire y/o gases volátiles dentro de las capas durante el procedimiento de curado que dan como resultado porosidades en la pieza curada. Estas porosidades son poco deseables, porque reducen el desempeño de la pieza. El aire y/o los gases atrapados cerca del lado de la herramienta del apilamiento de piezas son particularmente problemáticos y difíciles de eliminar en algunas aplicaciones. Una solución del problema de la porosidad de las piezas del lado de la herramienta implica el curado del apilamiento de piezas en un autoclave, en el que se aplican presiones elevadas a la pieza que pueden obligar al aire y/o a los gases atrapados a salir. El curado en autoclave de apilamientos de piezas de material compuesto lleva mucho tiempo, necesita mucha mano de obra y requiere bienes de equipo grandes relativamente caros. Otra solución del problema se centra en permitir que el apilamiento de piezas respire a través de las capas exteriores del apilamiento usando técnicas de moldeo por bolsa de vacío que emplean materiales integrados transpirables, tales como vidrio o materiales multigasosos. El uso generalizado de materiales transpirables, incluyendo los materiales integrados transpirables, cuando se usan en el curado en horno, también lleva mucho tiempo y necesita mucha mano de obra, y puede no ser completamente efectivo en la eliminación de las porosidades de piezas, en particular las que se producen en la pieza cerca del lado de la herramienta.

El documento US 6 017 484 A muestra un procedimiento y un aparato asociado usados para preparar un material compuesto termoplástico a partir de varias capas de preimpregnaciones de resina termoplástica. Con las preimpregnaciones se forma una estructura compuesta bajo dos cámaras: una cámara rígida exterior (de cualquier tamaño o cualquier forma convenientes) y una segunda cámara flexible interior que contiene un apilamiento de preimpregnaciones. Las presiones absolutas se reducen de manera concurrente en un método escalonado en ambas cámaras. Esta reducción concurrente escalonada de la presión se consigue a una cadencia que impide que la bolsa de vacío se aleje de las preimpregnaciones, e impide que se formen arrugas en las preimpregnaciones. El documento DE 23 36 487 A1 muestra un generador de cinta para generar electricidad estática de alta tensión.

En consecuencia, existe la necesidad de un método y un aparato para curar apilamientos de piezas de resina compuesta que sustancialmente reduzcan o eliminen las porosidades de las piezas en el lado de la herramienta. Además, existe la necesidad de un método y un aparato, según se ha mencionado en lo que antecede, que permitan un procesamiento fuera del autoclave de un apilamiento de piezas de resina compuesta usando técnicas convencionales de moldeo por bolsa de vacío y de curado dentro de un horno convencional.

COMPENDIO Las realizaciones dadas a conocer proporcionan un método y un aparato para el curado fuera del autoclave de apilamientos de piezas de resina compuesta que puede llevarse a cabo usando hornos convencionales, y que es efectivo en la reducción o la eliminación de porosidades de piezas en el lado de la herramienta. Las porosidades de piezas en el lado de la herramienta se reducen poniendo una carga en una herramienta de curado usando un generador de cargas eléctricas, tal como, sin limitación, un generador de cargas electrostáticas. La reducción de las porosidades en el lado de la herramienta puede permitir que las piezas se curen usando procedimientos fuera del autoclave.

En una realización, se usa el generador de cargas eléctricas para cargar negativamente la herramienta, haciendo que se ponga una carga negativa en la superficie de la herramienta que hace contacto con el apilamiento de piezas. El apilamiento de piezas lleva una carga positiva. La carga negativa en la superficie de la herramienta forma un desequilibrio de carga o diferencia de potencial entre la herramienta de curado y el apilamiento de piezas cargado positivamente, y esta diferencia de potencial da como resultado una fuerza de atracción electrostática. A medida que el apilamiento de piezas se calienta durante el procedimiento de curado, la resina se vuelve menos viscosa y comienza a fluir, permitiendo que cualquier molécula de gas atrapada migre. La fuerza electrostática atrae a las moléculas tanto de los gases atrapados como de la resina hacia la superficie de la herramienta, reduciendo sustancialmente o eliminando con ello las porosidades de las piezas, especialmente las porosidades en el lado de la herramienta.

La carga negativa puede ser puesta en la herramienta usando una técnica mecánica tal como, sin limitación, la carga triboeléctrica. La carga triboeléctrica se logra poniendo dos materiales en la parte posterior de la herramienta que estén suficientemente alejados en la serie triboeléctrica para producir la diferencia de potencial necesaria entre el apilamiento de piezas de material compuesto no curadas y la superficie de la herramienta. En otras realizaciones, la carga negativa puede ser puesta en la herramienta usando un sistema alimentado dinámicamente, tal como un generador de Van de Graaff.

Según la invención, se proporciona un método para reducir porosidades en una pieza de resina compuesta. El método comprende colocar un apilamiento de piezas de material compuesto no curadas sobre una superficie de una herramienta y poner una carga eléctrica en la herramienta cargando eléctricamente la herramienta. El método comprende, además, el uso de la carga eléctrica de la herramienta para atraer moléculas dentro del apilamiento de piezas de material compuesto hacia la superficie de la herramienta, y curando el apilamiento de piezas de material compuesto. La carga eléctrica de la herramienta puede llevarse a cabo usando una carga triboeléctrica o un generador de Van de Graaff. La carga se lleva a cabo poniendo una carga negativa en la herramienta, que se usa para atraer moléculas de gases del apilamiento de piezas de material compuesto hacia la superficie de la herramienta.

Según otra divulgación, se proporciona un método de fabricación de una pieza de material compuesto que comprende colocar un apilamiento de piezas de apilamiento de piezas de resina compuesta no curada en la superficie de una herramienta y sellar una bolsa de vacío sobre el apilamiento de piezas de material compuesto. El método comprende, además, la creación de un vacío en la bolsa, el calentamiento del apilamiento de piezas de material compuesto y la puesta de una carga eléctrica en la herramienta para atraer moléculas de gas dentro del apilamiento de piezas de resina compuesta hacia la superficie de la herramienta. El método también incluye el curado del apilamiento de piezas de material compuesto. El procedimiento de curado puede llevarse a cabo dentro de un horno. La puesta de la carga eléctrica en la herramienta puede llevarse a cabo mediante la carga triboeléctrica de la herramienta.

Según otra divulgación adicional, se proporciona un método para reducir porosidades en el lado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para reducir porosidades en una pieza de resina compuesta que comprende:

colocar un apilamiento de piezas de material compuesto no curadas sobre una superficie de una herramienta; y atraer moléculas dentro del apilamiento de piezas de material compuesto no curadas a la superficie de la herramienta, en el que la atracción de las moléculas a la superficie de la herramienta incluye poner una carga eléctrica en la herramienta cargando eléctricamente la herramienta, usando la carga eléctrica de la herramienta para atraer moléculas de gas del apilamiento de piezas de material compuesto hacia la superficie de la herramienta.

2. El método de la reivindicación 1 que, además, comprende curar el apilamiento de piezas.

3. El método de las reivindicaciones 1 o 2 en el que la carga eléctrica de la herramienta se lleva a cabo usando una carga triboeléctrica.

4. El método de las reivindicaciones 1 o 2 en el que la carga eléctrica de la herramienta se lleva a cabo usando un generador de Van de Graaff. 20

5. El método de las reivindicaciones 1 o 2 en el que la carga eléctrica de la herramienta se lleva a cabo usando un generador de cargas negativas y la carga puesta en la herramienta es una carga negativa.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que la carga eléctrica de la herramienta se lleva a 25 cabo usando un generador de cargas electrostáticas.

7. Un aparato para curar una pieza de resina compuesta que comprende:

una herramienta que tiene una superficie del útil adaptada para hacer contacto con un apilamiento de piezas de resina compuesta; un generador de cargas eléctricas para generar una carga en la superficie de la herramienta suficiente en magnitud para atraer moléculas de gas del apilamiento de piezas de resina compuesta a la superficie de la herramienta, una rejilla adaptada para soportar la herramienta dentro de un horno de curado; y una capa de aislamiento eléctrico entre el generador de cargas eléctricas y la rejilla.

8. El aparato de la reivindicación 7 en el que el generador de cargas eléctricas incluye un generador de cargas triboeléctricas.

9. El aparato de la reivindicación 8 en el que el generador de cargas triboeléctricas incluye al menos dos materiales en contacto mutuo y suficientemente separados en la serie triboeléctrica para producir la carga eléctrica en la superficie de la herramienta.

10. El aparato de las reivindicaciones 8 o 9 en el que el generador de cargas triboeléctricas está situado en la 45 herramienta.

11. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10 en el que el generador de cargas triboeléctricas incluye:

un primer material que hace contacto con la herramienta y que tiene una carga inherentemente negativa en 50 una serie triboeléctrica, y un segundo material que hace contacto con el primer material y separado del primer material en la serie triboeléctrica una cantidad suficiente para generar la carga eléctrica en la superficie de la herramienta.

12. El aparato de la reivindicación 11 en el que:

el primer material incluye capas primera y segunda, y el segundo material está dispuesto entre las capas primera y segunda y es permeable para permitir el flujo de aire a lo largo y ancho de las capas primera y segunda.