PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA BOBINADO DE HILO.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para el bobinado de hilo, adaptados a los procedimientos de realización de unos recipientes, de unos depósitos o de unos objetos de revolución tales como unos postes, unos árboles de transmisión o unas bielas de refuerzo, mediante el bobinado de unos filamentos de fibras. Los procedimientos de bobinado consisten, de un modo general, en depositar un hilo en continuo para realizar unas capas de hilos, impregnados con una resina sobre un mandril mediante bobinado y a continuación polimerizar la resina para realizar los objetos bobinados, tal como se conoce a partir del documento FR2882681A. Los hilos utilizados se realizan, en particular, a partir de unos filamentos cuya longitud puede llegar a ser de varios kilómetros y cuyo diámetro es de aproximadamente una decena de micras. Dichos filamentos se reagrupan por manojos de varios millares de los mismos, que constituyen el producto disponible comercialmente como fibra, hilo o mecha. Durante el bobinado, el mandril se hace girar de modo que desenrolle el hilo de unas bobinas en las que previamente se encuentra almacenado. El hilo o los hilos activados constituyen la capa de bobinado mediante la operación de bobinado. Una pluralidad de hilos puede bobinarse simultáneamente, activándose los hilos independientemente entre sí, realizando tanto unas trayectorias de hilos en paralelo como de hilos en la capa. Dicha tecnología es apta particularmente para la realización de unos cuerpos huecos, unos tubos o unos depósitos y, en particular, de unos depósitos estancos que resistan unas presiones fuertes. Dicha técnica se utiliza en particular para realizar un gran número de estructuras huecas tales como unos depósitos de ergoles de satélites, unas bombonas de aire comprimido para la inmersión submarina, unos depósitos de tratamiento de aguas de piscinas o unas cubas vitícolas o todo tipo de recipientes ligeros resistentes a la presión. Un ejemplo de depósito realizado con dicho procedimiento de bobinado se describe por ejemplo en el documento FR2 834 892 A1 a nombre de la presente solicitante. El documento FR2 705 655 A1, siempre a nombre de la presente solicitante, describe por su parte una máquina para el bobinado simultáneo de una pluralidad de hilos individuales depositados en contacto según el procedimiento enunciado anteriormente. Las fibras utilizadas para realizar los hilos son las fibras industriales usuales tales como unas fibras de vidrio, de silicio, de carbono, de carburo de silicio mineral o unas fibras orgánicas del tipo PBO, poliéster, propileno u otras. Dichas fibras se forman en forma de filamentos de una longitud muy grande (varios kilómetros) y de un diámetro muy pequeño (algunos micrómetros), reagrupándose dichos filamentos en el seno de unas mechas o hilos que comprenden una pluralidad de millares de filamentos. Las resinas utilizadas para ensamblar los hilos bobinados en capas son unas resinas de polímeros tales como las resinas epoxi, poliéster, acrílica, poliamida u otras. Unas resinas termoendurecibles, inicialmente líquidas y que sufren una polimerización, o unas resinas termoplásticas, polimerizadas antes del uso y fluidificadas mediante calentamiento, pueden utilizarse indistintamente en los procedimientos de deposición. No obstante, para las piezas con unas prestaciones muy altas que utilizan unos materiales composite en forma de hilos bobinados, con un rendimiento de fibra por lo menos igual al 50%, es decir, la pieza realizada puede soportar una solicitación de alrededor del 50% o más de la carga de ruptura acumulada de cada uno de los hilos, carga de ruptura teórica ideal para la que la pieza tendría una carga de ruptura directamente vinculada a la carga de ruptura de los hilos y del número de hilos, se prefieren las resinas termoendurecibles debido a que los rendimientos obtenidos con las fibras termoplásticas son, por lo general, inferiores a los obtenidos con las fibras termoendurecibles y debido a que la activación de las fibras termoplásticas es más compleja y diferente. Además, se ha constatado que toda falta de linealidad del hilo o torsión induce una caída drástica del rendimiento del bobinado obtenido. Por lo tanto, los procedimientos de deposición deben ser lo más precisos que sea posible a 2   fin de garantizar un alto grado de rectitud de los hilos depositados y de garantizar un rendimiento de la fibra lo más alto que sea posible. Actualmente coexisten dos tipos de procedimientos de bobinados, un procedimiento en el que unas fibras secas se impregnan de resina en el momento de su bobinado y un procedimiento en el que las fibras son unas fibras preimpregnadas previamente y comercializadas de este modo en bobinas que se utilizan sin una impregnación complementaria durante la operación de bobinado. El primer procedimiento, basado en unas fibras secas impregnadas en el momento de su bobinado, procedimiento húmedo, es un procedimiento económico y no precisa de unas precauciones particulares para el almacenamiento de los filamentos de fibra. Por el contrario, dicho procedimiento es un procedimiento malo y un procedimiento en el que los hilos deslizantes son difíciles de dominar durante su deposición y difíciles de posicionar con precisión para realizar un recipiente homogéneo, presentando además la resina la tendencia a fluir sobre el mandril de deposición y en los locales. Ello se debe a que la impregnación debe realizarse, según la técnica anterior, con una resina fluida que juega el papel de lubricante para los filamentos y para los hilos constituidos con dichos filamentos, presentando de este modo los hilos la tendencia a deslizar o bien sobre su soporte o bien entre sí, lo que limita la precisión de la deposición. Un ejemplo de dicho procedimiento, el procedimiento húmedo, (procedimiento wet según la terminología anglosajona) se representa en el documento US n.º 5 585 414. Otro ejemplo de dicho primer procedimiento se proporciona mediante el documento EP 0 642 416 A1 que trata de un doble medio de polimerización actínico y térmico. Dicho documento ilustra el problema de la no idoneidad del procedimiento wet debido a la fluidez de la resina durante la impregnación y propone unas soluciones que consisten en actuar sobre la polimerización de dicha resina mediante unos medios tales como una doble polimerización o mediante unos medios de activación de la polimerización tales como unos medios térmicos o luminosos. El segundo procedimiento es el procedimiento basado en unas fibras preimpregnadas. Dicho procedimiento que utiliza una resina de alto poder adherente es más limpio y más preciso aunque más costoso debido a que los filamentos se compran preimpregnados y deben almacenarse en las condiciones establecidas particulares que precisan de un control de la temperatura y de la humedad en el lugar de almacenamiento y, en particular, un mantenimiento de las bobinas en cámara fría a -18ºC para garantizar una vida de la resina de algunos meses. Dentro de dicho contexto, el documento US 5 011 721 se refiere a un sistema de polimerización doble, a fin de controlar de forma óptima la polimerización durante la deposición y de limitar los riesgos de la polimerización durante el almacenamiento. Dicho documento ilustra la complejidad de la fabricación de los preimpregnados y, por lo tanto, su coste y pone de manifiesto que la situación precisa ser mejorada. El documento FR 2 862 655 A1 ilustra, por su parte, una formulación de resina de impregnación. El conjunto de dichos documentos muestra que las mejoras aportadas hasta la fecha son complejas y, por lo tanto, no son del todo satisfactorias. En lo que se refiere a las aplicaciones de los procedimientos de bobinado, debe destacarse que el bobinado se realiza sobre un mandril sujeto entre puntos de una máquina del tipo de un torno. El control de la deposición de los hilos guarda relación con dicha precisión y se comprende fácilmente que el control de la fluidez de la resina y su polimerización sean críticos para la deposición, tanto en lo que respecta a la simpleza de los hilos depositados, como a la rectitud como a la ausencia de deslizamiento de los hilos durante la deposición. Un primer objetivo de la presente invención es combinar las ventajas de las tecnologías de procedimiento húmedo y de procedimiento con fibras preimpregnadas, a saber: - tener un coste de bobinado similar al procedimiento húmedo; - bobinar con una fibra que presente un fuerte poder adherente, como en el procedimiento con fibras preimpregnadas, aunque sin los problemas de caducidad durante el almacenamiento de las fibras; 3   - impregnar, justo antes del bobinado, unas fibras almacenadas secas aunque sin el riesgo de derrames de resina como los que se producen en el procedimiento húmedo; - evitar la gestión de una cinética de polimerización como en el... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de bobinado de hilos que comprende una etapa (4) de desenrollado de los hilos (12) formados a partir de unos filamentos de fibras, una etapa (1) de impregnación de los hilos con la resina (13) y una etapa (2) de bobinado, caracterizado porque la resina, al ser una resina termoendurecible, comprende una etapa (3) de adaptación de viscosidad de la resina con vistas a la etapa de impregnación (1) realizada sin provocar el progreso de la polimerización de la resina (13) y porque la etapa de impregnación se realiza sobre los hilos tras el desenrollado con una resina no polimerizada, fluidificada mediante dicha etapa (3) de adaptación de la viscosidad, y porque comprende una etapa (5) de aumento de la viscosidad de la resina entre la etapa de impregnación (1) y la etapa de bobinado (2) por el mandril accionado en movimiento de rotación. 2. Procedimiento de bobinado de hilos según la reivindicación 1 en el que, para la etapa de adaptación de la viscosidad (3), se parte de una resina de viscosidad alta que se calienta (15, 16), partiendo de la temperatura ambiente, hasta una temperatura inferior a la temperatura del inicio de la polimerización de la resina para fluidificarla y hacerla compatible con la impregnación de los filamentos. 3. Procedimiento de bobinado de hilos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 en el que la etapa de aumento de la viscosidad (5) comprende una etapa de enfriamiento rápido de los hilos impregnados (12'). 4. Procedimiento de bobinado de hilos según la reivindicación 3 en el que el enfriamiento aumenta la viscosidad de la resina hasta un valor apto para la deposición de los hilos impregnados, en particular, un valor de la viscosidad del orden de 500.000 mPa.s a 1.000.000 mPa.s. 5. Procedimiento de bobinado de hilos según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4 en el que el enfriamiento se adapta para detener cualquier inicio de la polimerización de la resina. 6. Procedimiento de bobinado de hilos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la resina es una resina con una viscosidad de aproximadamente 500.000 mPa.s a 1.000.000 mPa.s a la temperatura ambiente. 7. Procedimiento de bobinado de hilos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la resina es una resina con una viscosidad inferior o igual a 2000 mPa.s a una temperatura superior o igual a 30ºC. 8. Procedimiento de bobinado de hilos según la reivindicación 7 en el que la resina es una resina con una viscosidad inferior o igual a 2000 mPa.s a una temperatura superior o igual a 70ºC. 9. Procedimiento de bobinado de hilos según la reivindicación 8 en el que la resina es una resina con una viscosidad de aproximadamente 500.000 mPa.s a la temperatura ambiente. 10. Procedimiento de bobinado de hilos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de adaptación de la viscosidad de la resina consiste en calentar la resina hasta una temperatura del orden de 30 a 80ºC para fluidificarla. 11. Procedimiento de bobinado de hilos según la reivindicación 10 en el que la etapa de adaptación de la viscosidad de la resina consiste en calentar la resina hasta una temperatura del orden de 70ºC a 75ºC. 12. Procedimiento de bobinado de hilos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se realiza en un proceso continuo. 13. Procedimiento de bobinado de hilos en el que la resina es una resina epoxi de clase 180ºC. 14. Dispositivo de bobinado de hilos a partir de unos hilos secos realizados a partir de unos filamentos de fibras secas, que comprende una bobina (10) de alimentación de hilos secos, un depósito (11), de impregnación de los hilos con la resina (13), dispuesto en la salida de la bobina de alimentación y un mandril de bobinado (12), para realizar el procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado porque el depósito de impregnación (11) se calienta y porque unos medios (17) de enfriamiento de los hilos impregnados se disponen entre el depósito de impregnación (11) y el mandril de bobinado (12). 15. Dispositivo según la reivindicación 14 en el que los medios de enfriamiento (17) están constituidos por un túnel de enfriamiento. 16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 15 caracterizado porque la impregnación (1) de los hilos se realiza con un rodillo entintador (18) que se sumerge en el depósito de impregnación y en contacto con los filamentos. 9   17. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16 caracterizado porque comprende una unidad de inyección/dosificación (19) provista de un dosificador de múltiples componentes y de un canal (20) de inyección de la resina en el depósito de impregnación (11). 18. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17 caracterizado porque comprende un módulo de precalentamiento 22 de los hilos secos 12 antes de la impregnación.   Filamentos Desenrollado Precalentamiento impregnación Aumento de la viscosidad bobinado 11 Adaptación de la viscosidad resina   12