Procedimiento para preparar una preforma.

Un procedimiento para preparar una preforma que comprende las etapas de:

• proporcionar capas de haces de fibras orientadas

• proporcionar un adhesivo (6) entre dichas capas de fibras para inmovilizar al menos parcialmente las fibras (2)

• proporcionar una resina líquida (4) en contacto con al menos una de las capas de haces de fibras,

caracterizado porque

• la etapa de proporcionar las capas de haces de fibras orientadas comprende proporcionar al menos tres capascontiguas de haces de fibras orientadas unidireccionalmente que se extienden en una dirección longitudinal dela preforma;

• la resina (4) se dispone para formar una capa o capas discontinuas.

Procedimiento para preparar una preforma Campo técnico de la invención La invención se refiere a compuestos reforzados con fibras. En particular, la invención se refiere a un prefabricado que 5 comprende una resina y diversas capas de haces de fibras.

Antecedentes de la invención Preformas que comprenden resina y fibras son conocidas en el estado de la técnica anterior.

La patente norteamericana 6.139.942 divulga una preforma con un apilamiento de tejido parcialmente impregnado y tejido sin impregnar. Las capas de tal apilamiento pueden deslizar antes del curado y por tanto pueden ser difíciles de manejar.

Se sugiere utilizar pespuntes en diagonal para impedir esto, sin embargo, este procedimiento es tedioso y puede introducir restricciones indeseables en la forma del apilamiento durante el curado.

La patente europea 0475883 divulga asimismo una preforma con una pluralidad de capas de fibras orientadas. Sin embargo, la preforma requiere la infusión de una resina para curar, lo que puede ser costoso en tiempo e impedir de algún modo la recolocación de las fibras y la resina durante el curado.

El documento WO 02/090089 divulga un material de moldeo que tiene una estructura de ventilación en las capas de resina, por lo demás continuas. La estructura de ventilación está diseñada para permitir retirar un gas del material de moldeo durante el procesamiento en el plano de la resina y/o en el plano del material de refuerzo. Cuando la planta del material de moldeo aumenta, esto se convertirá en un modo todavía menos seguro de retirar el gas del material de moldeo debido al riesgo creciente de oclusión durante el procesamiento.

El documento EP 0 033 224 se refiere a un material para formar estructuras reforzadas con fibras con una resina termoplástica. La resina termoplástica se dispone haciendo pasar las fibras a través de un baño de resina termoplástica o mezclando fibras secas con fibras termoplásticas y calentando el conjunto. A partir de estas fibras recubiertas se forma un tejido mediante tejido o tricotado. La descripción desecha específicamente el uso de resinas termoestables.

El documento EP 1 145 841 se refiere a un material que consiste en “capas de manojos de fibras”. Cada capa de manojos de fibras consiste en manojos de fibras aparentemente mojados por completo y resina termoestable, y las capas individuales se orientan de modo que las fibras de capas diferentes se orientan de modo diferente.

El documento DE 198 09 264 se refiere a un material que consiste en un número de capas de fibras, teniendo cada capa una orientación individual, y un adhesivo de fusión. Los adhesivos preferidos y los únicos descritos son adhesivos termoplásticos (Schmelzklebergebilde aus thermoplastichem Polymermaterial, p3, l. 3-7) .

El documento WO-A-98/34979 divulga las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Objetos de la invención El objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para preparar una preforma que pueda ser utilizado para la fabricación de compuestos reforzados y que posea una buena reproducibilidad, baja porosidad y buenas propiedades físicas, como se define en la reivindicación 1.

Otro objeto de la invención es proporcionar un uso de una preforma obtenida por este procedimiento.

Descripción de la invención Los objetos anteriores y más se consiguen mediante la invención como se describe y explica en las figuras, modos de realización preferidos y reivindicaciones.

Una preforma es un material compuesto que comprende fibras y, a menos que se es establezca de otro modo, una resina sin curar. Las fibras se proporcionan preferiblemente en capas de fibras orientadas, como por ejemplo fibras individuales, haces de fibras, y haces de fibras impregnadas o preimpregnadas. Fibras individuales, haces de fibras y haces de fibras impregnadas son ventajosos frente a preimpregnados, ya que las fibras individuales están menos ligadas y por tanto se pueden recolocar más fácilmente durante un procesamiento subsiguiente. Además, las fibras individuales, haces de fibras y haces impregnados son ventajosos frente a preimpregnados ya que pueden ser dispuestos en la preforma con una 45 mayor libertad, el precio es menor así como la cantidad de desecho puede ser menor. La invención proporciona una preforma que comprende una resina y al menos dos capas de haces de fibras orientadas, sin embargo, la ventaja de utilizar una preforma o un procedimiento de acuerdo con la presente invención aumentará a medida que aumente el número de capas de haces de fibras orientadas. Por ello, la preforma comprende preferiblemente al menos tres capas de haces de fibras orientadas. Se puede utilizar un número superior de capas, como por ejemplo 4, 5, 8, 10, 15, 20, 50, 100 o más capas dentro del alcance de la invención.

Además de fibras y resina, una preforma de acuerdo con la invención puede contener, por ejemplo, uno o más rellenos (por ejemplo, un material inerte barato) y/o disolventes y/o diluyentes y/o productos reológicos y/o productos de ajuste de 5 la viscosidad.

Las capas de fibras orientadas son haces de fibras o haces impregnados por oposición a preimpregnados, ya que esto proporciona un mayor grado de libertad de diseño y permitirá una viscosidad y movilidad menor de las fibras durante un procesamiento subsiguiente de una preforma, por ejemplo una preconsolidación o curado. Además, las preformas preparadas a partir de fibras individuales, haces de fibras y haces impregnados son ventajosas frente a preformas preparadas a partir de preimpregnados ya que el coste de producción es menor así como la cantidad de desecho es típicamente menor. Los haces de fibras son manojos de un gran número de fibras individuales, por ejemplo del orden de 1.000, 10.000 o 100.000 fibras. Los haces impregnados son haces de fibras impregnadas al menos parcialmente.

Se puede teorizar que la resistencia de un compuesto depende entre otros de la resistencia de la intercara entre las fibras y el material de matriz (esto es, la resina curada) . A medida que la rigidez de la fibra aumenta, la sensibilidad a la 15 resistencia de la intercara aumenta igualmente. La presencia de porosidad puede debilitar la intercara pero el efecto real de la porosidad depende, por ejemplo, de la posición y tamaño de los poros. Hablando en general, cuanto más grandes los poros y mayor la cantidad de poros es peor. Otro aspecto es el mojado de las fibras. La dificultad para obtener un buen mojado de las fibras aumenta a medida que disminuye el diámetro de la fibra. Los procesos y productos de la presente invención son particularmente ventajosos para preformas que comprenden fibras finas y rígidas como, por

ejemplo, fibras de carbono, sin embargo, estos procesos y productos son asimismo superiores al estado de la técnica anterior cuando se utilizan otros tipos de fibras como refuerzo, como por ejemplo fibras de vidrio, fibras de aramida, fibras sintéticas (por ejemplo, acrílico, poliéster, PAN, PET, PE, PP o fibras de PBO) , fibras biológicas (por ejemplo, cáñamo, yute, fibras de celulosa, etc.) , fibras minerales (por ejemplo, Rockwool™) , fibras metálicas (por ejemplo, acero, aluminio, latón, cobre, etc.) o fibras de boro.

Tradicionalmente, el gas atrapado en la preforma antes y durante el curado ha sido retirado tradicionalmente en la dirección de las fibras, esto es, en el plano de una capa de resina. Por ello, cuanto más grande sea la estructura, el gas tendrá que viajar una distancia más larga para ser liberado de la estructura. El riesgo de que quede atrapado gas dentro de una estructura curada aumenta por ello con el tamaño de la estructura. Parece que el problema con el gas atrapado es particularmente pronunciado cuando el refuerzo consiste en fibras unidireccionales. Se puede especular que esto es debido al empaquetamiento muy apretado de las fibras, que puede surgir en algunas áreas de un compuesto reforzado mediante fibras unidireccionales. Sin embargo, problemas relativos a gas atrapado pueden presentarse asimismo en otros tipos de orientaciones de fibra, por ejemplo orientaciones biaxial o aleatoria, y la idea inventiva de la presente invención es por ello ventajosa para cualquier tipo de orientación de fibra, incluso si la ventaja es máxima cuando se utiliza una orientación de fibra unidireccional.

Por gas se entiende en lo que sigue aire atmosférico atrapado así como productos gaseosos, subproductos y materiales de partida relacionados con el proceso de preparación.

Las fibras puede ser una mezcla de más de un tipo de fibras. Por ejemplo, se puede utilizar una combinación de fibras de vidrio y fibras de carbono, aunque es posible cualquier combinación de dos o más de los tipos... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparar una preforma que comprende las etapas de:

∃ proporcionar capas de haces de fibras orientadas ∃ proporcionar un adhesivo (6) entre dichas capas de fibras para inmovilizar al menos parcialmente las fibras (2)

∃ proporcionar una resina líquida (4) en contacto con al menos una de las capas de haces de fibras,

caracterizado porque ∃ la etapa de proporcionar las capas de haces de fibras orientadas comprende proporcionar al menos tres capas contiguas de haces de fibras orientadas unidireccionalmente que se extienden en una dirección longitudinal de la preforma;

∃ la resina (4) se dispone para formar una capa o capas discontinuas.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la resina (4) se dispone entre dos capas de haces de fibras.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho adhesivo (6) comprende al

menos uno de los componentes de la resina (4) , preferiblemente el adhesivo (6) tiene sustancialmente la misma 15 composición que la resina (4) .

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la resina (4) se dispone para formar un patrón orientado o aleatorio de una línea, varias líneas o puntos.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el adhesivo (6) se dispone en capas discontinuas, preferiblemente el adhesivo (6) se dispone en líneas que tienen un ángulo con

relación a una orientación de las fibras (2) , más preferiblemente dicho ángulo es de aproximadamente 90° con relación a una orientación de las fibras (2) .

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la resina (4) es una resina termoestable, preferiblemente de base sustancialmente epoxídica.

7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la resina (4) comprende dos

sistemas de base epoxídica, preferiblemente dichos sistemas de base epoxídica comprenden un componente común, y más preferiblemente dicho componente común es un componente de epoxi.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque dichos sistemas de base epoxídica comprenden diferentes componentes de amina, preferiblemente un componente de amina de un primer sistema de base epoxídica reaccionará con un componente de epoxi a una primera temperatura, mientras que un componente de amina de un segundo sistema de base epoxídica será principalmente no reactivo a dicha primera temperatura, preferiblemente dicha primera temperatura está por debajo de 50 °C, más preferiblemente dicha primera temperatura es aproximadamente la temperatura ambiente.

9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dicho componente de amina de dicho segundo sistema de base epoxídica curará al activarse un catalizador correspondiente, preferiblemente dicho 35 catalizador correspondiente se activa por calor.

10. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende además la etapa de preparar una premezcla que comprende dichos componentes de amina y catalizador para formar un fluido o lechada estables, opcionalmente la viscosidad se ajusta añadiendo entre un 0, 1% y un 5% en peso de un componente de epoxi.

11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende además la etapa de preparar una mezcla de resina (38) que comprende dicha premezcla (36) y dicho componente de epoxi (34) inmediatamente antes de aplicar dicha mezcla de resina para preparar una preforma.

12. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la resina (4) es semisólida a temperatura ambiente.

13. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque las fibras (2) y, opcionalmente, la resina (4) se distribuyen para formar una planta (10) sustancialmente trapezoidal de la preforma, preferiblemente con ángulos (α, β) sustancialmente iguales.

14. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque las fibras (2) y, opcionalmente, la resina (4) se distribuyen para formar una planta (10) sustancialmente cuadrada o triangular de la preforma.

15. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque las fibras (2)

se proporcionan para formar una orientación deseada y/o formar una planta (10) cortando y/o iniciando selectivamente las fibras (2) , preferiblemente durante la disposición de fibras.

16. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por proporcionar una capa de fibras fuera del borde de una capa de fibras precedente, consiguiendo así una parte ahusada de la preforma, proporcionando preferiblemente dicha capa de fibras dentro del área definida por dicha capa de fibras precedente, más preferiblemente las fibras (2) se proporcionan cortando y/o iniciando selectivamente fibras (2) .

17. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado por proporcionar una capa de fibras que tiene sustancialmente el mismo tamaño que una capa de fibras precedente fuera del borde de una capa de fibras precedente, consiguiendo así simultáneamente al menos dos partes ahusadas (20; 22) de la preforma.

18. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las capas de fibras orientadas (2) comprenden fibras de carbono, y que comprende además la etapa de proporcionar capas que comprenden fibras de un segundo tipo, preferiblemente dichas capas que comprenden fibras de un segundo tipo se extienden desde el interior de la preforma más allá de al menos uno de los lados de la preforma.

19. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque las capas que comprenden fibras 20 (2) de un segundo tipo son preimpregnados, preferiblemente preimpregnados biaxiales.

20. Un procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 18 o 19, caracterizado porque la distancia de solape desde el extremo de las capas que comprenden fibras (2) del segundo tipo dentro de la preforma hasta los extremos de las capas contiguas de fibras orientadas que comprenden fibras de carbono es mayor que la extensión de la condición terminal de las tensiones de la intercara entre dichas capas de fibras de carbono orientadas y dichas capas que comprenden fibras del segundo tipo, preferiblemente mayores del doble de la extensión de la condición terminal de tensiones de la intercara entre dichas capas de fibras de carbono orientadas y dichas capas que comprenden fibras del segundo tipo.

21. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque la distancia entre el final de las capas que comprenden fibras (2) del segundo tipo dentro de la preforma está separada por una distancia superior al doble de la extensión de la condición terminal de las tensiones de la intercara entre dichas capas de fibras de carbono orientadas y dichas capas que comprenden fibras del segundo tipo.

22. Uso de una preforma obtenida por un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21 para preparar una preforma preconsolidada.

23. Uso de una preforma obtenida por un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21

en la fabricación de una turbina eólica, concretamente en una pala de turbina eólica, y más concretamente en un larguero de una pala de turbina eólica.

24. Un procedimiento para preparar un miembro compuesto que comprende las etapas de:

∃ conformar plásticamente una preforma obtenida mediante un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-21 a una forma deseada ∃ opcionalmente situar una o más preformas adicionales en conexión con dicha preforma ∃ opcionalmente situar la estructura de preforma en un recinto de vacío ∃ curar la estructura de preforma.