Complejo unido mediante agujas.

Procedimiento para la preparación de un complejo, que incluye:

a) producir una lámina asociando de manera yuxtapuesta al menos una capa de una estructura (1, 3) de refuerzo fibrosa y una capa de un material (2) de espesamiento que espesa considerablemente dicha lámina,

b) unir mediante agujas dicha lámina en el lado de la estructura de refuerzo fibrosa haciendo pasar agujas (7) con púas a través de dicha al menos una capa de una estructura fibrosa y al menos parcialmente a través de la capa de material de espesamiento mientras la lámina se está moviendo, teniendo las agujas una componente de movimiento (CH) que es paralela al movimiento (VM) de la lámina, teniendo la componente de movimiento esencialmente la misma velocidad que la lámina cuando las agujas pasan a través de la lámina, teniendo la unión mediante agujas una densidad de impacto que oscila entre 1 y 25 impactos por cm2,

en el que dicha al menos una capa de una estructura (1, 3) de refuerzo fibrosa y dicha capa de un material (2) de espesamiento son materiales diferentes.

Complejo unido mediante agujas Sector de la técnica

La invención se refiere a un complejo unido mediante agujas previsto para su impregnación por una resina en el contexto de la producción de un material compuesto. El complejo asocia varias capas de diferentes materiales que se yuxtaponen en paralelo entre sí y tiene al menos una capa de una estructura de refuerzo fibrosa (para reforzar el material compuesto final) y una capa de un material que modifica considerablemente el espesor de dicho complejo, que a continuación se denominará material de espesamiento.

Estado de la técnica

En el documento de patente WO 25/54 559 A1 se da a conocer un método para preparar una estera de vidrio punzonada.

En el documento de patente EP 8 22 62 A1 se da a conocer un sustrato de material compuesto para el refuerzo de plástico, que comprende una estera de fibras y una lámina de espuma de célula cerrada que se integran mediante punzonado.

Objeto de la invención

En las reivindicaciones 1 y 22 adjuntas se definen respectivamente un procedimiento para la preparación de un complejo y un complejo según la invención.

El material de espesamiento puede tener diferentes funciones y particularmente al menos una de las siguientes dos funciones:

1) si el material es particularmente permeable a la resina de impregnación, su papel puede ser espesar el complejo para facilitar la progresión de la resina durante la etapa de impregnación;

2) si el material tiene propiedades mecánicas particulares tales como una buena rigidez, por ejemplo, su papel puede ser proporcionar sus propiedades mecánicas al material compuesto final.

Descripción detallada de la invención

Pueden preverse otras funciones del material de espesamiento, en particular tal como ayudar a ocupar el volumen del molde (el caso del procedimiento de RTM) o ayudar a alcanzar un determinado espesor en la pieza final sin aumentar excesivamente el peso de la pieza. En el caso del procedimiento de RTM, se tiene como objetivo en particular un refuerzo fibroso que esté próximo a los dos lados del material compuesto. Si la distancia entre las dos partes del molde es demasiado grande (el espacio entre las dos partes del molde se conoce como espacio libre), existe el riesgo de acumulación de todo el refuerzo hacia un solo lado del material final, mientras que el otro lado tendrá más resina, con el riesgo de proporcionar al material unas propiedades mecánicas no satisfactorias. El material de espesamiento, situado en el centro, con la estructura fibrosa a ambos lados del mismo permite solucionar este problema.

En general, el material de espesamiento se sitúa entre dos capas de estructura de refuerzo fibrosa que contiene generalmente fibra de vidrio. En todos los casos, el complejo se ensambla por unión mediante agujas. Como el material de espesamiento se sitúa generalmente entre dos capas de estructura de refuerzo fibrosa, generalmente no es visible a simple vista en el material compuesto final.

Según la invención, el material de espesamiento espesa la totalidad, lo que incluye las estructuras fibrosas y el propio material de espesamiento, antes de la unión mediante agujas. Por tanto, se observa espesamiento cuando se yuxtaponen las diferentes capas del futuro complejo entre sí en el orden correspondiente al del material compuesto final, al menos cuando no se somete a una fuerza de compresión ejercida sobre sus lados, en comparación con el mismo conjunto sin material de espesamiento.

Según la invención, se lleva a cabo una operación de unión mediante agujas muy particular con el fin de ensamblar las diferentes capas del complejo, dándole una consistencia suficiente, sin romper ningún filamento o rompiendo muy pocos filamentos, y sin formar ningún orificio que pueda verse a simple vista en su superficie. Según la invención, la unión mediante agujas se realiza mediante agujas que se mueven al mismo tiempo que la estera, con esencialmente la misma velocidad que la estera en una dirección paralela a la dirección de movimiento de la estera. Además, se reduce el número de impactos de aguja y es de como máximo 25 impactos por cm2, y preferiblemente como máximo 15 impactos por cm2, e incluso más preferiblemente como máximo 1 impactos por cm2 e incluso puede ser inferior a 5 impactos por cm2. Generalmente, el número de impactos de aguja es de al menos 1 impacto

por cm2 y preferiblemente al menos 2 impactos por cm2.

Por tanto, la invención se refiere en primer lugar a un procedimiento para la preparación de un complejo, que incluye

a) la producción de una lámina asociando al menos una capa de una estructura de refuerzo fibrosa y una capa de material de espesamiento,

b) la unión mediante agujas usando agujas con púas que pasan a través de al menos dicha capa de estructura fibrosa y al menos parcialmente a través de la capa de material de espesamiento y que se mueven en la dirección de la lámina a aproximadamente la misma velocidad que la lámina cuando pasan a través de la misma, con una densidad de impacto que oscila entre 1 y 25 impactos porcm2.

Preferiblemente, las púas de las agujas apuntan hacia su soporte (habitualmente denominado tabla de agujas), aunque también pueden estar orientadas en el sentido opuesto. Preferiblemente, al menos 1 púa y preferiblemente 2 púas de cada aguja penetran con cada impacto en la lámina. Preferiblemente, las agujas tienen un diámetro (círculo más pequeño que contiene en su totalidad cualquier sección transversal de la aguja incluyendo las púas) que oscila entre ,2 y 3 mm e incluso más preferiblemente entre ,5 y 1,5 mm. Una unión mediante agujas de este tipo lleva a un complejo que puede manipularse, que no pincha en las manos, sin marcas de orificios en la superficie. Gracias a esta operación de unión mediante agujas muy particular, la lámina puede avanzar a altas velocidades, por ejemplo, al menos 2 metros por minuto e incluso al menos 5 metros por minuto e incluso al menos 8 metros por minuto. Generalmente, la velocidad es de como máximo 35 o incluso como máximo 3 metros por minuto, o incluso como máximo 2 metros por minuto. Durante el paso de las agujas a través de la estructura fibrosa, se enganchan los filamentos en las púas y se arrastran formando bucles sin romper los filamentos. Estos bucles unen el complejo y permiten que se deforme fácilmente mientras todavía funcionan como elemento de unión. Estos bucles no pinchan en las manos porque los filamentos no se rompen.

Para llevar a cabo una unión mediante agujas de este tipo es posible, por ejemplo, usar determinadas máquinas de unión prepunzonadoras diseñadas normalmente para procesar fieltros de fibras de polímero, tales como la máquina denominada PA169 o PA15 o PA2 comercializada por Asselin (grupo NSC). En este tipo de máquina, las agujas describen un movimiento elíptico con una componente horizontal que permite que las agujas en el complejo lo sigan en su movimiento.

Según una primera realización, el material de espesamiento puede seleccionarse para facilitar la progresión de la resina del material compuesto final durante la etapa de impregnación. El material de espesamiento deberá tener en ese caso una mejor permeabilidad a la resina que la capa de estructura fibrosa con la que está asociado, en condiciones de impregnación, lo que puede ir de la mano con la necesidad de tener una mayor resistencia al aplastamiento. En efecto, existen diferentes procedimientos para la producción de materiales compuestos, y en particular el procedimiento de inyección (denominado "RTM" en inglés "Resin Transfer Moldintf', "moldeo por transferencia de resina") y el procedimiento de infusión. Estos procedimientos son bien conocidos en cuanto a sus principios por el experto en el campo.

Según el procedimiento de RTM, una estructura que va a impregnarse con resina se sitúa entre un molde rígido y un contramolde rígido (ambos compuestos generalmente por metal o un material compuesto), y tras la aplicación de un vacío, se inyecta resina para que migre y llene todo el espacio entre el molde y el contramolde (denominado "espacio libre"). Entonces, bajo el efecto de un vacío, determinados moldes y/o contramoldes deformables (particularmente aquellos compuestos por un material compuesto) pueden aplastar la estructura que va a impregnarse, lo que puede impedir considerablemente la migración de la resina dentro de dicha estructura.

Según el procedimiento de infusión, la estructura se sitúa entre un molde rígido y una película de plástico (o cubierta), siendo esta última responsable de comprimir la estructura que va a impregnarse bajo el efecto de un vacío antes de la impregnación. En este caso, la capacidad de la estructura para resistir el aplastamiento... [Seguir leyendo]

Procedimiento para la preparación de un complejo, que incluye:

a) producir una lámina asociando de manera yuxtapuesta al menos una capa de una estructura (1, 3) de refuerzo fibrosa y una capa de un material (2) de espesamiento que espesa considerablemente dicha lámina,

b) unir mediante agujas dicha lámina en el lado de la estructura de refuerzo fibrosa haciendo pasar agujas (7) con púas a través de dicha al menos una capa de una estructura fibrosa y al menos parcialmente a través de la capa de material de espesamiento mientras la lámina se está moviendo, teniendo las agujas una componente de movimiento (CH) que es paralela al movimiento (VM) de la lámina, teniendo la componente de movimiento esencialmente la misma velocidad que la lámina cuando las agujas pasan a través de la lámina, teniendo la unión mediante agujas una densidad de impacto que oscila entre 1 y 25 impactos por cm2,

en el que dicha al menos una capa de una estructura (1, 3) de refuerzo fibrosa y dicha capa de un material (2) de espesamiento son materiales diferentes.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la capa de una estructura (1,3) de refuerzo fibrosa contiene filamentos de vidrio continuos.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la estructura fibrosa contiene filamentos de vidrio que se han encolado mediante una composición con contenido en agua, conteniendo el extracto seco de dicha composición del 1 al 3% en peso de un agente de acoplamiento y del 3 al 99% en peso de polivinilpirrolidona.

Procedimiento según cualquiera de las dos reivindicaciones anteriores, en el que la lámina se produce de manera continua, siendo el filamento de vidrio fibra que se forma de manera continua y a continuación se incorpora en dicha lámina de manera continua, sin almacenamiento intermedio del filamento de vidrio.

Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la densidad de impacto de la unión mediante agujas es de como máximo 15 impactos porcm2.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la densidad de impacto de la unión mediante agujas es de como máximo 1 impactos por cm2.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la densidad de impacto de la unión mediante agujas es de como máximo 5 impactos por cm2.

Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la densidad de impacto de la unión mediante agujas es de al menos 1 impacto por cm2.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la densidad de impacto de la unión mediante agujas es de al menos 2 impactos por cm2.

Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la lámina avanza a una velocidad de al menos 2 metros por minuto.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la lámina avanza a una velocidad de al menos 5 metros por minuto.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la lámina avanza a una velocidad de al menos 8 metros por minuto.

Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la lámina avanza a una velocidad de como máximo 35 metros por minuto.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la lámina avanza a una velocidad de como máximo 3 metros por minuto.

Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la lámina avanza a una velocidad de como máximo 2 metros por minuto.

Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el material (2) de espesamiento se selecciona de la lista de los siguientes materiales: material textil no tejido de fibras de polipropileno rizadas,

18.

19.

21.

22.

23.

24.

25. 45

26.

27. 5

28.

material textil no tejido compuesto por poliéster, lámina tridimensional compuesta por poliamida.

Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, en el que el material (2) de espesamiento es una espuma y se forman bucles (12) ininterrumpidos de la estructura fibrosa en la espuma por unión mediante agujas con agujas (7) con púas.

Procedimiento según la reivindicación 17, en el que la espuma está compuesta por poliuretano y tiene una porosidad cerrada.

Procedimiento según la reivindicación 17, en el que el material de espesamiento tiene un espesor de entre 1 y 2 mm.

Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 ó 17, en el que el material de espesamiento espesa al menos localmente la lámina en al menos el 25%.

Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 ó 17, en el que una capa de estructura (1, 3) de refuerzo fibrosa se coloca y une mediante agujas en ambos lados del material (2) de espesamiento.

Complejo que comprende una lámina que contiene al menos una capa (1, 3) de refuerzo textil y un material (2) de espesamiento, en el que dicha al menos una capa de refuerzo textil y dicho material de espesamiento de dicha lámina se conectan mediante una operación de unión mediante agujas que incluye hacer pasar agujas (7) con púas a través de dicha al menos una capa de refuerzo textil y al menos parcialmente a través de dicho material de espesamiento mientras la lámina se está moviendo, teniendo las agujas una componente de movimiento (CH) que es paralela al movimiento (VM) de la lámina, teniendo dicha componente de movimiento (CH) esencialmente la misma velocidad que la lámina cuando las agujas (7) pasan a través de la lámina, en el que la densidad de impacto de la operación de unión mediante agujas oscila entre 1 y 25 impactos por cm2, y

en el que dicha al menos una capa (1, 3) de refuerzo textil y dicho material (2) de espesamiento son materiales diferentes.

Material compuesto que contiene una matriz de resina y un complejo según la reivindicación 22, en el que dicho material de espesamiento es una espuma y en el que se forman bucles (12) ininterrumpidos de fibras desde dicha al menos una capa de refuerzo textil en la espuma mediante las agujas (7) con púas utilizadas en la operación de unión mediante agujas, y en el que las espigas que se forman en el lugar de los bucles como resultado de la operación de unión mediante agujas se conectan a una capa exterior de superficie que incluye dicha al menos una capa textil y dicha resina, entrando de nuevo dichas espigas en la espuma transversalmente con respecto al plano del material y teniendo una densidad de como máximo 25 espigas por cm2 de capa exterior de superficie incluyendo la capa textil.

Material según la reivindicación anterior, en el que la densidad de las espigas es de como máximo 15 espigas por cm2 de capa exterior de superficie incluyendo la capa textil.

Material según la reivindicación anterior, en el que la densidad es de como máximo 1 espigas por cm2 de superficie del material compuesto.

Material según la reivindicación anterior, en el que la densidad es de como máximo 5 espigas por cm2 de superficie del material compuesto.

Material según una de las reivindicaciones 23 a la reivindicación anterior, en el que la densidad de impacto de la unión mediante agujas es de al menos 1 espiga por cm2 de superficie del material compuesto.

Material según una de las reivindicaciones 23 a la reivindicación anterior, en el que la densidad de impacto de la unión mediante agujas es de al menos 2 espigas por cm2 de superficie del material compuesto.