METODO PARA HACER PREFORMAS TRIDIMENSIONALES QUE UTILIZAN DISPOSITIVOS ELECTROLUMINISCENTES.

Un método para hacer artículos moldeados reforzados con fibra (98,

S, P), que comprende:

aplicar una capa de fibras de refuerzo (226) que comprende el material fibroso de refuerzo (226), sobre una superficie de molde que tiene una configuración que corresponde al menos a una porción de un artículo moldeado (98, S, P),

aplicar una composición que comprende un aglomerante (22, 23, 24, 25) curable por energía electromagnética para cubrir al menos parcialmente un material de refuerzo fibroso (226);

producir energía electromagnética por uno o más elementos electromagnéticos de producción energética (44, 46, 47 80, 96, 196);

poner en contacto el aglomerante curable por energía electromagnética (22, 23, 24, 25) con la energía electromagnética producida, caracterizado porque dichos elementos son situados en dicha superficie del molde, donde los elementos (44, 46, 47 80, 96, 196) son dispositivos electroluminiscentes (44, 46, 47 80, 96, 196) y/o puntos de quantum

Método para hacer preformas tridimensionales que utilizan dispositivos electroluminiscentes.

La presente invención se refiere a un método y a un aparato para hacer preformas de refuerzo estructurales para diversos procesos de compuestos líquidos tales como los procesos de moldeado por transferencia de resina (RTM) y de moldeado de reacción por inyección (SRIM) para compuestos estructurales en los que una matriz de resina como material plástico deformable rellena los intersticios entre las fibras de las preformas de refuerzo estructurales formadas cuando las preformas y el material plástico se moldean en un molde para formar un compuesto estructural que comprende el plástico con las fibras contenidas en el mismo como refuerzo.

La presente invención está relacionada adicionalmente con la manipulación de bandas de refuerzo usadas en el proceso y en la fijación de miembros de refuerzo y similares como una parte o partes integrantes de las preformas.

La presente invención se refiere además a los procesos de fabricación y preformación de aglomerantes curables por energía electromagnética, fieltro ("mat"), y a los aparatos que llevan a cabo los procesos, para curar aglomerantes en los materiales de refuerzo no tejidos y combinaciones de los mismos durante su fabricación, y trata más particularmente del uso de la energía electromagnética generada por dispositivos electroluminiscentes.

En la fabricación de preformas dirigidas de fibra, ha sido hasta ahora la práctica hilvanar fibras cortadas con una resina de aglomerante curable o fundible térmicamente sobre una forma que ha sido impulsada por aire tirado a través de la misma para colocar y sostener las fibras. La forma con las fibras y la resina aglomerante después se calienta a continuación o se calienta y se enfría, se hace girar en una cámara de aire caliente, se seca/enfría o se cura para fijar la resina aglomerante. Este proceso de curado térmico requiere mucha energía, tiempo y espacio de almacenamiento para secar y curar las preformas. Se han desarrollado métodos mejorados basados en la aplicación de aglomerantes curables por radiación electromagnética ("aglomerantes curables mediante la luz") en las patentes U.S. Nos. 6.001.300, 6.004.123 y 5.866.060. Tales técnicas permiten una producción más eficiente en energía y en tiempo de las preformas usando los aglomerantes curables por radiación. Tales aglomerantes se curan por la aplicación de energía dirigida, por ejemplo radiación ultravioleta o de microondas, evitando así la necesidad de grandes hornos, en funcionamiento continuo para curar el aglomerante.

Tales técnicas sin embargo pueden sufrir problemas según el tipo de fuente de energía electromagnética ("fuente de luz") empleada. Particularmente, la aplicación de fuentes de luz convencionales tales como bombillas incandescentes puede dar lugar a una pérdida de energía que es función de la distancia entre el aglomerante a curar y la propia fuente de luz. También, fuentes convencionales de energía electromagnética, por ejemplo las bombillas de luz, emiten generalmente en un espectro amplio de longitudes de onda, limitando así la posibilidad de curar selectivamente aglomerantes en mezclas de aglomerante que comprenden dos o más iniciadores, cada uno de ellos sensible a unas longitudes de onda específicas de energía electromagnética.

Resumen

En algunas realizaciones, la presente invención proporciona un método para la fabricación de artículos moldeados reforzados con fibra como se define en la reivindicación 1. También se puede agregar el aglomerante curable por energía electromagnética al material de refuerzo después de que el material se haya aplicado al molde.

En algunas realizaciones adicionales, la presente invención proporciona un método de fabricación de artículos moldeados reforzados con fibras, que comprende aplicar una capa sobre una superficie de un molde de preformas que tiene una configuración correspondiente al menos a una porción de un artículo moldeado, donde dicha capa comprende fibras de refuerzo y una composición de aglomerante, y donde dicha composición de aglomerante comprende un componente de aglomerante anaerobio y un componente de aglomerante curable por radiación electromagnética; exponer dicha composición de aglomerante a una atmósfera que promueve el curado del aglomerante anaerobia, en donde dicha atmósfera puede ser, por ejemplo, vacío o uno o varios gases inertes, o una combinación de los mismos; y exponer dicha composición de aglomerante a la radiación electromagnética que promueve el curado del aglomerante curable por radiación electromagnética donde dicha radiación electromagnética es producida por un dispositivo electroluminiscente tal como un LED.

En algunas realizaciones, la presente invención proporciona un método para hacer artículos moldeados reforzados con fibra, que comprende: aplicar una capa de material que comprende fibras de refuerza y una composición de aglomerante en una superficie de molde de preformas, la cual tiene una configuración que corresponde a al menos una porción de un artículo moldeado, un componente curable por radiación electromagnética, opcionalmente un componente anaerobio y opcionalmente un componente curable térmicamente; exponer opcionalmente dicha composición de aglomerante a una radiación electromagnética que promueve el curado del aglomerante curable por radiación electromagnética, donde dicha radiación electromagnética es producida por uno o varios dispositivos electroluminiscentes tales como LED; opcionalmente, poner en contacto con dicha composición de aglomerante una atmósfera que promueva el curado del componente anaerobio de aglomerante y opcionalmente calentar dicha composición de aglomerante a una temperatura que promueva el curado del aglomerante curable térmicamente. El curado de los componentes del aglomerante anteriormente definidos pueden tener lugar en cualquier orden.

Otras realizaciones de la invención proporcionan un método para fabricar una preforma, que comprende las etapas de: mover una pluralidad de bandas de material de refuerzo fibroso a lo largo de unas trayectorias respectivas y guiar las bandas sobrepuestas de tal modo que se sobrepongan paralelas las unas a las otras en un emplazamiento predeterminado y se desplacen paralelas y en contacto las unas con las otras; aplicar un aglomerante que comprende un componente curable por radiación electromagnética en al menos una superficie de cada par de superficies enfrentadas de las bandas aguas arriba de un emplazamiento predeterminado, o aplicar por separado un aglomerante curable por radiación electromagnética y un aglomerante anaerobio en al menos una superficie de cada par de superficies enfrentadas de revestimiento de las bandas aguas arriba del emplazamiento predeterminado; aplicar localmente una radiación electromagnética en unos emplazamientos espaciados seleccionadas de las bandas paralelas en contacto para curar el aglomerante curable por radiación electromagnética en los emplazamientos espaciados y de tal modo fijar las bandas entre sí, donde dicha radiación electromagnética es producida por uno o varios dispositivos electroluminiscentes tales como LED; cortar una pieza preliminar de las bandas fijadas; formar una forma tridimensional que corresponda al menos a una porción de la preformas; y poner en contacto la pieza preliminar con la radiación electromagnética producida opcionalmente por uno o más dispositivos electroluminiscentes tales como LED.

En algunas realizaciones adicionales, la presente invención proporciona un método para hacer una preforma estructural tridimensional rígida usando un molde separable que incluye una primera parte de molde y una segunda parte de molde a presión, definiendo las partes de molde juntas, cuando están cerradas, una forma tridimensional deseada de la preforma e incluyendo superficies internas dispuestas en ángulos con respecto a otra que forma esquinas interiores y exteriores, comprendiendo las etapas de cortar fibras de material de refuerzo; aplicar las fibras de corte sobre la primera parte de molde según un espesor predeterminado; aplicar un aglomerante curable por energía electromagnética sobre las fibras cortadas para revestir al menos parcialmente las fibras con el aglomerante, opcionalmente sin llenar los intersticios entre las fibras; cerrar las partes separables de molde para presionar las fibras cortadas revestidas con aglomerante en la forma tridimensional deseada de la preforma entre la segunda parte de molde que presiona y la primera parte de molde perforada del molde cerrado; y aplicar una radiación electromagnética al aglomerante curable por energía electromagnética,...

1. Un método para hacer artículos moldeados reforzados con fibra (98, S, P), que comprende:

aplicar una capa de fibras de refuerzo (226) que comprende el material fibroso de refuerzo (226), sobre una superficie de molde que tiene una configuración que corresponde al menos a una porción de un artículo moldeado (98, S, P),

aplicar una composición que comprende un aglomerante (22, 23, 24, 25) curable por energía electromagnética para cubrir al menos parcialmente un material de refuerzo fibroso (226);

producir energía electromagnética por uno o más elementos electromagnéticos de producción energética (44, 46, 47 80, 96, 196);

poner en contacto el aglomerante curable por energía electromagnética (22, 23, 24, 25) con la energía electromagnética producida, caracterizado porque dichos elementos son situados en dicha superficie del molde, donde los elementos (44, 46, 47 80, 96, 196) son dispositivos electroluminiscentes (44, 46, 47 80, 96, 196) y/o puntos de quantum.

2. El método de la reivindicación 1, donde los dispositivos electroluminiscentes (44, 46, 47 80, 96, 196) comprenden uno o más LED.

3. El método de la reivindicación 2, donde dicho LED comprende un punto de quantum.

4. El método de la reivindicación 1, en el que la energía electromagnética es una de las siguientes: luz visible, luz ultravioleta, luz infrarroja, y una mezcla de dos o más de tales energías.

5. El método de la reivindicación 1, en el que:

la composición del aglomerante (22, 23, 24, 25) incluye un componente curable por radiación electromagnética y uno o más de un componente anaerobio y un componente curable térmicamente; y

la etapa de puesta en contacto de la composición del aglomerante (22, 23, 24, 25) con la energía electromagnética incluye una o más de las etapas siguientes:

exponer la composición del aglomerante (22, 23, 24, 25) a una atmósfera que promueve el componente anaerobio; y

exponer la composición del aglomerante (22, 23, 24, 25) una energía térmica que promueve el curado del componente térmicamente curable.

6. El método de la reivindicación 1, en el que la composición del aglomerante (22, 23, 24, 25) comprende adicionalmente un componente de aglomerante curable térmicamente (22, 23, 24, 25).

7. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de:

aplicar un aglomerante curable por energía electromagnética (22, 23, 24, 25) a al menos un área seleccionada del artículo moldeado reforzado con fibra (98, S, P);

trasladar un subconjunto (ER, IR, LIR, C) para ponerlo en contacto íntimo con el artículo moldeado reforzado con fibra (98, S, P) en al menos un área (102) seleccionada cubierta de aglomerante; e

irradiar energía electromagnética sobre al menos un área (102) seleccionada que está recubierta de aglomerante para curar el aglomerante (22, 23, 24, 25) y unir el subconjunto (ER, IR, LIR, C) al artículo moldeado reforzado con fibra (98, S, P).

8. El método de la reivindicación 1, que incluye además las etapas de:

mover una pluralidad de bandas (12, 14 16) de material de refuerzo fibroso (226) a lo largo de las trayectorias respectivas y guiar las bandas (12, 14 16) superpuestas de tal manera que se superpongan paralelas las unas respecto a las otras en un emplazamiento predeterminado y se desplacen paralelas y en contacto las unas con las otra;

aplicar el aglomerante (22, 23, 24, 25) al menos a una superficie de cada par de superficies enfrentadas de las bandas (12, 14 16) aguas arriba del emplazamiento predeterminado, donde el aglomerante (22, 23, 24, 25) comprende al menos un componente curable por radiación electromagnética;

aplicar localmente la radiación electromagnética por medio de dicho elemento de producción de energía electromagnética establecido en una superficie de conformación del útil seleccionado en emplazamientos espaciados de las bandas paralelas en contacto (12, 14 16) para curar el aglomerante curable por radiación electromagnética (22, 23, 24, 25) en los emplazamientos espaciados y de tal modo fijar las bandas (12, 14, 16) entre sí;

cortar una pieza preliminar (B) de las bandas fijadas (12, 14, 16);

conformar la pieza preliminar (B) en una forma tridimensional que corresponda a al menos una porción de la preforma (84, P); y

aplicar una radiación electromagnética a la pieza preliminar (B) para curar el aglomerante curable por radiación electromagnética que permanece sin curar (22, 23, 24, 25).

9. El método de la reivindicación 8, que comprende además:

aplicar un aglomerante anaerobio (22, 23, 24, 25);

poner en contacto la pieza preliminar (B) con una atmósfera que promueva el curado del aglomerante anaerobio (22, 23, 24, 25).

10. El método de la reivindicación 8, en el que los dispositivos electroluminiscentes (44, 46, 47 80, 96, 196) son LED.

11. El método de la reivindicación 8, en el que la radiación electromagnética es una de luz visible, luz ultravioleta, luz infrarroja, y una mezcla de dos o más de tales energías.

12. El método de la reivindicación 8 en el que la etapa de aplicar localmente la radiación electromagnética se define adicionalmente como:

generar una radiación electromagnética por uno o más elementos de producción de energía electromagnética, donde los elementos se seleccionan del grupo que consiste en fuentes de radiación electroluminiscente (44, 46, 47 80, 96, 196), puntos de quantum y combinaciones de los mismos;

trasladar el elemento a través de las bandas (12, 14 16); y

transmitir periódicamente la radiación electromagnética del elemento a las bandas (12, 14 16).

13. El método de la reivindicación 1, incluyendo adicionalmente las etapas de mover una pluralidad de bandas (12, 14 16) de material fibroso de refuerzo (226) a lo largo de las trayectorias respectivas y guiar las bandas (12, 14 16) superpuestas de tal manera que se superpongan paralelas las unas a las otras en un emplazamiento predeterminado y se desplacen paralelas y en contacto las unas con las otras, aplicando el aglomerante curable por radiación electromagnética (22, 23, 24, 25) o un aglomerante curable térmicamente (22, 23, 24, 25) al menos a una superficie de cada par de superficies enfrentadas de las bandas (12, 14 16) aguas arriba del emplazamiento predeterminado, aplicando localmente radiación electromagnética o energía térmica en emplazamientos espaciados seleccionados, y fijar de este modo las bandas (12, 14 16) entre sí, donde la radiación electromagnética es producida por uno o más elementos de producción de energía electromagnética situados en superficies de útiles de conformación, donde los elementos son dispositivos electroluminiscentes (44, 46, 47 80, 96, 196) y/o puntos de quantum, y cortar una pieza preliminar (B) de las bandas (12, 14 16) y conformar la pieza preliminar (B) en una forma tridimensional correspondiendo a al menos una porción de la preforma (84, P).

14. El método de la reivindicación 1, incluyendo adicionalmente las etapas de:

aplicar un aglomerante en dos fases (22, 23, 24, 25) a un fieltro de material de fibra de refuerzo, donde el aglomerante en dos fases (22, 23, 24, 25) comprende un primer componente del aglomerante (22, 23, 24, 25) y un segundo componente del aglomerante (22, 23, 24, 25), donde el primer componente del aglomerante (22, 23, 24, 25) es un primer componente de aglomerante curable por radiación electromagnética (22, 23, 24, 25) que cura cuando es expuesto a la radiación electromagnética de un primer conjunto de una o más longitudes de onda, y el segundo componente de aglomerante (22, 23, 24, 25) es un segundo componente de aglomerante curable por radiación electromagnética (22, 23, 24, 25) que cura cuando es expuesto a la radiación electromagnética de un segundo conjunto de una o más longitudes de onda;

exponer el aglomerante en dos fases (22, 23, 24, 25) a una radiación electromagnética del primer conjunto de una o más longitudes de onda que promueve el curado del primer componente de el aglomerante (22, 23, 24, 25);

formación de el fieltro en una forma deseada; y

exponer el aglomerante en dos fases (22, 23, 24, 25) a radiación electromagnética del segundo sistema de una o más longitudes de onda que promueve el curado del segundo componente de aglomerante (22, 23, 24, 25).

15. El método de la reivindicación 14, donde el primer componente del aglomerante (22, 23, 24, 25) es curable por radiación electromagnética caracterizado por una o más longitudes de onda en la gama ultravioleta.

16. El método de la reivindicación 14, en el que el primer componente de aglomerante (22, 23, 24, 25) es curable por una radiación electromagnética caracterizada por una o más longitudes de onda de la gama visible.

17. El método de la reivindicación 14, en el que los dispositivos electroluminiscentes (44, 46, 47 80, 96, 196) son LED.

18. El método de la reivindicación 1, incluyendo adicionalmente las etapas de:

usar un molde separable que incluye una primera parte de molde perforada y una segunda parte de molde que presiona, definiendo las partes de molde (182, 186, 407, 410), cuando se cierran juntas, una forma tridimensional deseada de la preformas (84, P) e incluyendo unas superficies internas dispuestas en ángulos las unas con respecto a las otras formando unas esquinas interiores y exteriores;

cortar fibras del material de refuerzo;

propulsar las fibras de corte (226) sobre la primera parte de molde perforada mientras que fluye simultáneamente aire a través de la primera parte de molde para dirigir las fibras (226) sobre todas las superficies de la primera parte de molde hasta alcanzar un espesor predeterminado;

aplicar el aglomerante curable por energía electromagnética (22, 23, 24, 25) sobre las fibras cortadas para cubrir al menos parcialmente las fibras (226) con el aglomerante (22, 23, 24, 25), opcionalmente sin rellenar los intersticios entre las fibras (226);

cerrar opcionalmente las partes de molde separables (182, 186, 407, 410) para presionar las fibras cortadas revestidas de aglomerante a la forma tridimensional deseada de la preformas (84, P) entre la segunda parte de molde que presiona y la primera parte de molde perforada del molde cerrado;

aplicar energía electromagnética al aglomerante (22, 23, 24, 25) que promueve el curado del aglomerante (22, 23, 24, 25).

19. El método de la reivindicación 18, que comprende adicionalmente las etapas de:

aplicar un aglomerante curable térmicamente (22, 23, 24, 25) en al menos un área seleccionada de la preforma (84, P);

trasladar un subconjunto de refuerzo (ER, IR, LIR, C) para que entre en contacto íntimo con la preformas (84, P) en al menos un área revestida de aglomerante seleccionada (102); y

aplicar calor sobre al menos un área revestida de aglomerante seleccionada (102) para curar el aglomerante (22, 23, 24, 25) y unir el subconjunto (ER, IR, LIR, C) a la preforma (84, P), donde el calor es producido mediante unos LED que producen calor.

20. El método de la reivindicación 18, donde los dispositivos electroluminiscentes (44, 46, 47 80, 96, 196) son uno o más LED.

21. El método de la reivindicación 18, en el que el molde separable comprende un material transmisor de energía electromagnética y que comprende adicionalmente las etapas de:

aplicar un aglomerante curable por radiación electromagnética (22, 23, 24, 25) sobre las fibras cortadas para recubrir al menos parcialmente las fibras con el aglomerante (22, 23, 24, 25), opcionalmente sin rellenar los intersticios entre las fibras (226); y

aplicar la radiación electromagnética a las fibras (226), donde la radiación electromagnética es producida opcionalmente por elementos de producción de energía electromagnética (44, 46, 47 80 96, 196) seleccionados del grupo constituido por los LED, puntos de quantum y combinaciones de los mismos.

22. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente las etapas de:

aplicar una composición que comprende un aglomerante curable por energía electromagnética (22, 23, 24, 25) que incluye unos elementos de producción de energía electromagnética (44, 46, 47 80, 96, 196) bajo la forma de puntos de quantum para recubrir al menos parcialmente las fibras de refuerzo (226);

producir energía electromagnética por medio de unos elementos de producción de energía electromagnética (44, 46, 47 80, 96, 196) situados en dicha composición y

poner en contacto el aglomerante curable por energía electromagnética (22, 23, 24, 25) con la energía electromagnética producida.

23. Un aparato para hacer artículos moldeados reforzados con fibra (98, S, P), que comprende:

un dispositivo de aplicación para aplicar una composición que comprende un capa aglomerante curable por energía electromagnética (22, 23, 24, 25) para recubrir al menos parcialmente las fibras de refuerza (226);

un elemento de producción de energía electromagnética (44, 46, 47, 80, 96, 196) para producir la energía electromagnética requerida para curar el aglomerante (22, 23, 24, 25), y donde

dicho elemento se coloca para entrar en contacto con el aglomerante curable de la energía electromagnética (22, 23, 24, 25) produciéndose la energía electromagnética mientras las fibras de refuerzo están en la superficie del molde,

caracterizado porque dicho elemento está situado en una superficie de las partes de molde (182, 186, 407, 410)

donde dicho elemento se selecciona del grupo constituido por los dispositivos electroluminiscente (44, 47 80, 96, 196) puntos de quantum y combinaciones de los mismos.

24. Un aparato según la reivindicación 23, que comprende adicionalmente:

una superficie de molde que tiene una configuración que corresponde a al menos una porción de un artículo moldeado (98, S, P);

un dispositivo de aplicación para aplicar una capa de fibras de refuerzo (226) en la superficie de molde.

25. Un aparato según la reivindicación 23, que comprende además:

un mecanismo de transporte para trasladar una pluralidad de bandas (12, 14 16) de material de refuerzo fibroso (226) a lo largo de las trayectorias respectivas y guiar las bandas (12, 14 16) superpuestas de tal manera que se superpongan paralelas las unas a las otras en un emplazamiento y un recorrido predeterminados paralelos y en contacto las unas con las otras;

el dispositivo de aplicación (18, 20, 104, 230) para aplicar el aglomerante (22, 23, 24, 25) dispuestos para aplicar el aglomerante (22, 23, 24, 25) al menos a una superficie de cada par de superficies enfrentadas de las bandas (12, 14 16) aguas arriba del emplazamiento predeterminado;

un dispositivo de aplicación situado en una superficie de un útil de conformación para aplicar localmente la radiación electromagnética en los emplazamientos espaciados seleccionados de las bandas paralelas en contacto (12, 14 16) para curar el aglomerante curable por radiación electromagnética (22, 23, 24, 25) en los emplazamientos espaciados y de tal modo fijar las bandas (12, 14 16) entre sí;

un dispositivo de corte (172) para cortar una pieza preliminar (B) de las bandas fijadas entre sí (12, 14 16);

un dispositivo para conformar la pieza preliminar (B) en una forma tridimensional correspondiente a al menos una porción de la preforma (84, P); y

un dispositivo de aplicación para aplicar la radiación electromagnética a la pieza preliminar (B) para curar el aglomerante curable por radiación electromagnética que queda sin curar (22, 23, 24, 25).