PROCEDIMIENTO DE EVACUACIÓN PARA USO EN UN MÉTODO PARA PRODUCIR UNA ESTRUCTURA COMPUESTA.

Un método para producir una estructura compuesta que comprende material reforzado con fibra por medio de moldeo de transferencia de resina asistido por vacío,

en el que se impregna el material de fibra con resina líquida, comprendiendo el método los pasos de: a) proporcionar una estructura de formación que comprende una pieza de molde rígida y una segunda pieza de molde y que tiene una dirección longitudinal y una dirección transversal con un primer lado y con un segundo lado, b) colocar el material de fibra en la pieza de molde rígida, c) obturar la segunda pieza de molde contra la pieza de molde rígida para formar una cavidad del molde, d) conectar una fuente de suministro de resina fluida no curada al menos a una conexión de entrada de resina que se comunica con la cavidad del molde, e) conectar al menos una conexión de salida de vacío a la cavidad del molde, f) evacuar el interior de la estructura de formación por medio de al menos una conexión de salida, g) suministrar resina no curada de la fuente de suministro de resina no curada a la cavidad del molde a través de la al menos una conexión de entrada de resina con el fin de llenar la cavidad del molde con resina, y h) curar la resina con el fin de formar la estructura compuesta, que se caracteriza porque el proceso de evacuación del paso f) se lleva a cabo por: f1) proporcionar inicialmente una depresión en una pieza de la cavidad del molde con el fin de proporcionar un primer frente de vacío que tiene un primer gradiente de presión orientado hacia el primer lado de la estructura de formación, y un segundo frente de vacío que tiene un segundo gradiente de presión orientado hacia el segundo lado de la estructura de formación, y f2) controlar el primer frente de vacío y el segundo frente de vacío para que avancen hacia el primer lado y el segundo lado de la estructura de formación, respectivamente

La presente invención se refiere a un método para producir una estructura compuesta que comprende un material reforzado con fibra, por medio de moldeo de transferencia de resina asistido por vacío, en el que se impregna el material de fibra con resina líquida, en el que el método comprende las etapas de: a) proporciona una estructura de formación que comprende una pieza de molde rígida y una segunda 5 pieza de molde y que tiene una dirección longitudinal con un primer extremo y un segundo extremo, y una dirección transversal con un primer lado y un segundo lado, b) colocar el material de fibra en la pieza de molde rígida, c) obturar la segunda pieza de molde contra la pieza de molde rígida para formar una cavidad del molde, d) conectar una fuente de suministro de resina líquida no curada a la conexión de entrada de la 10 resina a al menos una conexión de entrada de resina que comunica con la cavidad del molde, e) conectar al menos una conexión de salida de vacío que comunica con la cavidad del molde, f) evacuar el interior de la estructura de formación a través de la al menos una conexión de salida de vacío, g) suministrar resina no curada desde la fuente de suministro de resina no curada a la cavidad del molde a través de la al 15 menos una conexión de entrada de resina para llenar la cavidad del molde con resina, y h) curar la resina para formar la estructura compuesta.

De esta manera, la invención se refiere a un método para producir estructuras compuestas de fibra por medio de VARTM (moldeo de transferencia de resina asistido por vacío), en el que se llena polímero líquido, también denominado resina, en una 20 cavidad del molde, en el cual el material de fibra ha sido insertado previamente, y en el que se genera un vacío en la cavidad del molde, con lo cual aspira el polímero. El polímero puede ser de plástico termoestable o termoplástico.

La infusión por vacío ó VARTM es un proceso que se utiliza para moldear moldeados compuestos con fibra, en el que las fibras distribuidas uniformemente son 25 dispuestas en capas en una de las piezas de molde, siendo las fibras mechas, es decir, paquetes de bandas de fibra, bandas de mechas o esteras, que pueden ser esteras de fieltro fabricadas con fibras individuales o esteras de fieltro tejidas fabricadas de mechas de fibra. La segunda pieza de molde se hace a menudo con una bolsa de vacío elástica, y posteriormente se coloca encima del material de fibra. 30 Mediante la generación de un vacío en la cavidad del molde, por lo general de un 80% a 95% del vacío total, entre el lado interior de la pieza de molde y la bolsa de vacío, el polímero líquido puede ser aspirado y llenar la cavidad del molde con el material de fibra contenido en la misma. Las denominadas capas de distribución o tubos de distribución, también llamados canales de entrada, se utilizan entre la bolsa de vacío y 35 el material de fibra con el fin de obtener la correcta y eficiente distribución de los polímeros, de la manera sea posible. En la mayoría de los casos, el polímero que se aplica es poliéster o epoxi, y el refuerzo de la fibra está basado, en la mayor parte de las veces, en fibras de vidrio o fibras de carbono.

Durante el proceso de llenar el molde, el vacío, que en este contexto debe ser 5 entendido como una depresión o presión negativa, es generado a través de medios de salidas de vacío en la cavidad del molde. De esta manera el polímero líquido es aspirado al interior de la cavidad del molde a través de los canales de entrada con el fin de llenar la citada cavidad del molde. Desde los canales de entrada, el polímero se dispersa en todas las direcciones en la cavidad del molde debido a la presión negativa, 10 cuando el frente del flujo se mueve hacia los canales de vacío. Por lo tanto, es importante posicionar los canales de entrada y los canales de vacío de forma óptima con el fin de obtener un llenado completo de la cavidad del molde. Sin embargo, garantizar una distribución completa del polímero en la cavidad del molde completa es a menudo difícil, y como consecuencia, a menudo esto produce los denominados 15 puntos secos, es decir, áreas con material de fibra que no se encuentra suficientemente impregnado con resina. Por lo tanto, los puntos secos son las áreas donde el material de fibra no está impregnado, y donde pueden haber bolsillos de aire, que son difíciles o imposibles de eliminar controlando la presión de vacío y, posiblemente, un exceso de presión en el lado de la conexión de entrada. En relación 20 con la infusión de vacío, empleando una pieza rígida de molde y una pieza elástica de molde en forma de una bolsa de vacío, los puntos secos puede ser reparados después del proceso de llenado del molde, por ejemplo, punzando la bolsa en los lugares respectivos y extrayendo por vacío el aire, por ejemplo, por medio de una aguja de jeringa. El polímero líquido se puede inyectar opcionalmente en los lugares 25 respectivos, y esto también se puede hacer, por ejemplo, por medio de una aguja de jeringa. Este es un proceso largo y tedioso. En el caso de grandes piezas de molde, el personal tiene que permanecer sobre la bolsa de vacío. Esto no es deseable, especialmente cuando el polímero no se ha endurecido, ya que puede dar lugar a deformaciones en el material de fibra insertado y por lo tanto, en un debilitamiento 30 local de la estructura, que por ejemplo puede causar efectos de retorcimiento.

La literatura de las patentes describe ejemplos de la utilización de una membrana semipermeable, la cual aumenta el área en la que el vacío está activo, y por lo tanto reduce los problemas anteriores. En este contexto, el término membrana semipermeable significa una membrana que es permeable a los gases, pero que es 35 impermeable al polímero líquido. De esta manera, si una membrana semipermeable se coloca a través del inserto de fibra, se pueden eliminar los bolsillos de aire más fácilmente o impedirlos por completo. Por otra parte, se conoce por medio del documento WO 06/058541, que desvela las características del preámbulo de la reivindicación 1, dejar algunas de las funciones de los canales secuencialmente como 5 canales de vacío y canales de entrada, pudiendo controlar así los frentes de flujo en alto grado y incluso poder invertir los frentes de flujo para eliminar los puntos secos. Por lo tanto, los canales pueden ser utilizados primero para evacuar la cavidad del molde conectándolos a una fuente de vacío y posteriormente ser utilizados como conexión de entrada de resina mediante la interrupción de la conexión a la fuente de 10 vacío y conectándolos a una fuente de suministro de polímero.

Típicamente, las estructuras compuestas comprenden un material de núcleo cubierto con un material reforzado con fibra, tal como una o más capas de polímero reforzado con fibra. El material del núcleo puede ser utilizado como un espaciador entre tales capas para formar una estructura de emparedado y se hace típicamente de 15 un material rígido y ligero con el fin de reducir el peso de la estructura compuesta. Con el fin de garantizar una distribución eficiente de la resina líquida durante el proceso de impregnación, el material del núcleo puede estar provisto de una red de distribución de resina, proporcionando, por ejemplo, canales o hendiduras en la superficie del material del núcleo. 20

Por ejemplo, como las palas de las turbinas eólicas son cada vez mayores en el transcurso del tiempo, y pueden ser ahora mayores de 60 metros de largo, el tiempo de impregnación en relación con la fabricación de tales palas se ha incrementado puesto que más material de fibra debe ser impregnado con polímero . Además, el proceso de infusión se ha hecho más complicado, ya que la impregnación de 25 miembros de casco grande, tales como palas, requiere un control de los frentes de flujo para evitar los puntos secos, y dicho control puede incluir, por ejemplo, un control relacionado con el tiempo de los canales de entrada y canales de vacío. Esto incrementa el tiempo necesario para preparar o inyectar el polímero. Como resultado, el polímero tiene que permanecer líquido durante más tiempo, lo que por lo general 30 también resulta en un aumento en el tiempo de curado.

Además, el método VARTM está afectado por el problema de que, durante el proceso de evacuación, el vacío comprime las capas de fibra, las cuales, por lo tanto, se pueden arrugar o pueden formar bultos debido al nivel de vacío que varía a lo largo del moldeo durante el comienzo del proceso de evacuación. Por lo tanto, la estructura 35 compuesta, tal como una pala de turbina eólica, también puede contener arrugas después de la impregnación y del curado, lo cual a su vez puede...

1. Un método para producir una estructura compuesta que comprende material reforzado con fibra por medio de moldeo de transferencia de resina asistido por vacío, en el que se impregna el material de fibra con resina líquida, comprendiendo 5 el método los pasos de:

a) proporcionar una estructura de formación que comprende una pieza de molde rígida y una segunda pieza de molde y que tiene una dirección longitudinal y una dirección transversal con un primer lado y con un segundo lado,

b) colocar el material de fibra en la pieza de molde rígida, 10

c) obturar la segunda pieza de molde contra la pieza de molde rígida para formar una cavidad del molde,

d) conectar una fuente de suministro de resina fluida no curada al menos a una conexión de entrada de resina que se comunica con la cavidad del molde,

e) conectar al menos una conexión de salida de vacío a la cavidad del molde, 15

f) evacuar el interior de la estructura de formación por medio de al menos una conexión de salida,

g) suministrar resina no curada de la fuente de suministro de resina no curada a la cavidad del molde a través de la al menos una conexión de entrada de resina con el fin de llenar la cavidad del molde con resina, y 20

h) curar la resina con el fin de formar la estructura compuesta,

que se caracteriza porque el proceso de evacuación del paso f) se lleva a cabo por:

f1) proporcionar inicialmente una depresión en una pieza de la cavidad del molde con el fin de proporcionar un primer frente de vacío que tiene un primer 25 gradiente de presión orientado hacia el primer lado de la estructura de formación, y un segundo frente de vacío que tiene un segundo gradiente de presión orientado hacia el segundo lado de la estructura de formación,

y

f2) controlar el primer frente de vacío y el segundo frente de vacío para que 30 avancen hacia el primer lado y el segundo lado de la estructura de formación, respectivamente.

2. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la segunda pieza de molde es una bolsa de vacío, 35

3. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la al menos una conexión de salida de vacío está provista como una serie de canales de vacío que comprenden al menos un canal de vacío central, estando conectados los canales de vacío con al menos una fuente de 5 vacío y se comunican con la cavidad del molde, y en el que los canales de vacío se extienden sustancialmente en la dirección longitudinal de la estructura de formación.

4. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el paso f1) se lleva a cabo mediante la aplicación de un 10 vacío en el canal de vacío central.

5. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el número de canales de vacío comprende, además un número de canales de vacío adicionales, y en el que el paso f1) se lleva a cabo 15 aplicando un primer nivel de vacío al canal de vacío central y aplicando un segundo nivel de vacío a un número de canales de vacío adicionales, siendo mayor el primer nivel de vacío que el segundo nivel de vacío.

6. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la 20 reivindicación 5, en el que los canales de vacío adicionales se disponen yuxtapuestos al canal vacío central.

7. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los canales de vacío adicionales incluyen un primer canal 25 vacío que se extiende en la dirección longitudinal a lo largo del primer lado de la estructura de formación, y un segundo canal de vacío que se extiende en la dirección longitudinal a lo largo del segundo lado de la, estructura de formación.

8. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con 30 cualquiera de las reivindicaciones 2 - 7, en el que al final de la etapa f) los niveles de vacío de los canales de vacío individuales se cambian a un nivel de vacío sustancialmente idéntico.

9. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 - 8, en el que los canales de vacío están conformados como cuerpos perfilados huecos oblongos que tienen un interior, que se comunica con la cavidad del molde a través de una o más ranuras que se extienden en la dirección longitudinal del cuerpo perfilado, 5

10. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la reivindicación 9, en el que los cuerpos perfilados huecos individuales están cubiertos por una membrana semipermeable que admite aire, pero que no admite resina líquida.

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11. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 - 10, en el que un número de canales de vacío también está conectado a una fuente de suministro de la resina no curada.

12. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la 15 reivindicación 11, en el que el paso g) se lleva a cabo suministrando inicialmente resina a través del canal de vacío central mientras se suministra vacío a través de los canales de vacío adicionales, de manera que se generan un primer frente de flujo de resina y un segundo frente de flujo de resina, estando controlados estos frentes de flujo de tal manera que se propagan desde el canal del vacío central hacia el primer 20 lado y el segundo lado de la estructura de formación, respectivamente.

13. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la reivindicación 12, en el que los canales de vacío adicionales se disponen yuxtapuestos al canal de vacío central y en el que la conexión a la fuente de vacío de los canales 25 individuales de los canales de vacío adicionales se interrumpe cuando ya sea el primer frente de flujo de resina o el segundo frente de flujo de resina alcance los canales individuales que posteriormente se conectan a la fuente de suministro de polímero.