Procedimiento para la producción de un elemento constructivo de material compuesto de fibra.

Procedimiento para la producción de un elemento constructivo de material compuesto de fibra (1),

disponiéndose sobre un molde de soporte (2) una tela de fibras plana (3) que en un lado alejado del molde de soporte (2) se dota de por lo menos un perfil de refuerzo (5) que sobresale del plano longitudinal de la tela de fibras (3), que se comprime entre partes de herramienta correspondientes (6) de una herramienta de moldeo (7), en el que por medio de una lámina (9) estanca al aire que rodea la herramienta de moldeo (7) y la tela de fibras (3) o el por lo menos un perfil de refuerzo (5) se forma una cámara (10) sellada con respecto al molde de soporte (2), que se conecta con por lo menos una conducción de alimentación de resina (12) y por lo menos una conducción de vacío (15), en el que mediante aplicación de una presión negativa en la conducción de vacío (15) se aspira resina, que impregna la tela de fibras (3) o el perfil de refuerzo (5) para la formación del elemento constructivo de material compuesto de fibra (1), aspirándose aire y resina entre las partes de herramienta (6) de la herramienta de moldeo (7) a través del por lo menos un perfil de refuerzo (5) a un canal de aspiración (16) que transcurre en la herramienta de moldeo (7), que a través de una abertura de aspiración (17) de la herramienta de moldeo (7) se encuentra en conexión de conducción de aire o de resina con la por lo menos una conducción de vacío (15), caracterizado por que la conducción de vacío (15) presenta un filtro de membrana (19) permeable al aire e impermeable a resina en estado seco, que está adaptado para pasar a un estado esencialmente estanco al aire en el caso de una impregnación con resina.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2012/000047.

Solicitante: FACC AG.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: Fischerstrasse 9 4910 Ried im Innkreis AUSTRIA.

Inventor/es: KOCH,OLAF, SCHNEIDERBAUER,GERNOT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C70/44 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 70/00 Conformación de materiales compuestos, es decir, materiales plásticos con refuerzos, cargas o partes preformadas, p. ej. inserciones (aspectos químicos C08, p. ej. C08J 5/00). › mediante presión isostática, p. ej. moldeo por diferencia de presión, con una bomba de vacío, en autoclave o con caucho expandible.

PDF original: ES-2529327_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de un elemento constructivo de material compuesto de fibra La invención se refiere a un procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

En el estado de la técnica se conocen los más diversos procedimientos de infusión para la producción de elementos constructivos de material compuesto de fibra, impregnándose un material de fibra seco con un material de matriz, que se aspira mediante la aplicación de un vacío a una cámara sellada. El material de fibra, que representa una preforma o producto semiacabado del elemento constructivo de material compuesto acabado, puede estar formado, en función de la realización, por una tela multiaxial, un tejido o por capas unidireccionales. Esta preforma se dispone en una herramienta, que define el lado de elemento constructivo enfrentado del elemento constructivo de material compuesto de fibra. En el lado opuesto del elemento constructivo de material compuesto se dispone una estructura de vacío, que en función de la realización, presenta diferentes láminas, tejido rasgable y membranas.

Por el documento EP 1 181 149 B1 se conoce un procedimiento de inyección para la producción de un elemento constructivo de plástico reforzado con fibra a partir de un producto semiacabado de material compuesto de fibra seco, que se dispone sobre una herramienta. El elemento constructivo de material compuesto de fibra se cubre con una membrana semipermeable para la formación de una cámara de infusión, que es permeable a los gases, pero sin embargo impide el paso de material de matriz. Así mismo, puede disponerse un tejido rasgable y un medio auxiliar de flujo. Esta disposición se cubre con una lámina impermeable a los gases, que está sellada por medio de una empaquetadura sobre la herramienta, de modo que se forma una segunda cámara, que se conecta con una conducción de vacío. Por lo tanto, se usan para ello dos cámaras separadas para garantizar una ventilación que cubre toda la superficie de la tela de fibras e impedir la entrada de material de matriz en la conducción de vacío.

Por el documento EP 2 119 544 A1 y el documento WO 2009/060347 A1 se conocen procedimientos para la producción de elementos constructivos de material compuesto con las características del preámbulo de la reivindicación 1, en los que el material compuesto de fibra está dotado en la zona de la herramienta de moldeo de una estructura de lámina para controlar la entrada o salida del material de matriz.

En el documento US 5.601.852 se describe un procedimiento de infusión adicional, en el que el elemento constructivo de material compuesto se produce sobre un soporte sólido, que se sella con una bolsa de vacío que forma canales de conducción de alimentación especiales, individuales.

Los procedimientos conocidos son en principio muy adecuados para producir elementos constructivos de material compuesto de fibra cualitativamente de alta calidad, sin embargo chocan contra sus límites cuando estructuras de gran superficie deben dotarse de perfiles de refuerzo. En este caso, en los procedimientos conocidos, son necesarios estructuras de vacío y disposiciones de lámina o de membrana complejas y costosas. A este respecto existe en particular el riesgo de que se produzcan permeabilidades localizadas, la rotura de las láminas o el llenado temprano de las conducciones de vacío con material de matriz. Esta problemática se dificulta adicionalmente cuando se preestablecen estrechas tolerancias para la geometría de los perfiles (ubicación, posición, grosor, altura, etc.) .

Por consiguiente, el objetivo de la presente invención se basa en crear un procedimiento del tipo expuesto al principio que esté mejorado con respecto a los problemas explicados anteriormente. Por lo tanto, se proporcionará en particular un procedimiento fácil de realizar, que sea muy adecuado para la producción de elementos constructivos de material compuesto de fibra con perfiles de refuerzo, incluso en mayor número y con trazado complicado. Así mismo se creará una disposición de herramienta sencilla desde el punto de vista constructivo para su uso en un procedimiento de este tipo.

Este objetivo se resuelve mediante un procedimiento tal como se indica en la reivindicación 1.

Por consiguiente, al aplicarse una presión negativa a la cámara sellada se aspiran aire y resina entre las partes de herramienta de la herramienta de moldeo a través del perfil de refuerzo. Después de la impregnación del perfil de refuerzo se conduce la corriente de aire o de resina que sale hasta el canal de aspiración en la herramienta de moldeo, que conecta con la entalladura central de la herramienta de moldeo. El canal de aspiración, que está diseñado convenientemente como rebaje integral de la herramienta de moldeo, presenta una sección transversal comparativamente pequeña con respecto a la entalladura central de la herramienta de moldeo, llegando la corriente de aire o de resina introducida hasta la abertura de aspiración de la herramienta de moldeo, que está conectada al equipo de vacío. Con ello se garantiza de manera ventajosa que pueda llegar aire y resina, sólo después de penetrar completamente en la preforma, que se compone de la tela de fibras y el perfil de refuerzo, a la conducción de vacío. Esto permite en particular que la preforma pueda presentar por lo menos una sección libre de una membrana semipermeable, es decir, permeable al aire pero impermeable a la resina, preferentemente en la zona del por lo menos un perfil de refuerzo. Por lo tanto, pueden evitarse de manera fiable los problemas que aparecen en el estado de la técnica, en especial la disposición complicada y propensa a fallos de la membrana semipermeable en la zona de los elementos de refuerzo así como una penetración indeseada de resina en la conducción de vacío antes de la penetración completa en la preforma. Por lo tanto, pueden producirse elementos constructivos de material compuesto de fibra cualitativamente de alta calidad para disposiciones y configuraciones de distintos tipos de los perfiles de refuerzo. Así mismo pueden reducirse considerablemente de manera ventajosa productos defectuosos.

Para impedir una entrada de resina en la conducción de vacío, la conducción de vacío presenta un filtro de membrana permeable al aire e impermeable a resina en estado seco, que está adaptado para pasar a un estado esencialmente estanco al aire en el caso de una impregnación con resina. Después de la impregnación completa del producto semiacabado de fibra, la resina llega a través del canal de aspiración hasta la conducción de vacío, que presenta el filtro de membrana. Al humedecerse por completo con resina se cierra el filtro de membrana, mediante lo cual se interrumpe la aspiración de aire. Por lo tanto, se consigue una aspiración de aire de auto-regulación. Preferentemente la conducción de vacío o el equipo de vacío conectado a la misma presentan medios de detección, que están adaptados para detectar una variación de presión en la conducción de vacío. Cuando el filtro de membrana con al impregnarse con resina pasa al estado impermeable al aire, se provoca con ello un aumento de presión en la conducción de vacío, que puede detectarse con los medios de detección, para establecer la impregnación completa del producto semiacabado de fibra. Esta disposición del filtro de membrana en la conducción de vacío es en particular ventajosa cuando el procedimiento se lleva a cabo en una cámara cerrada, de modo que no puede observarse directamente el progreso en la producción del elemento constructivo de material compuesto de fibra. Las membranas semipermeables o filtros de membrana de este tipo se conocen en el estado de la técnica en otro contexto. En una realización preferida del filtro de membrana, que se conoce por la ropa deportiva, está previsto un revestimiento de silicona delgado, que se extiende en el proceso de producción de tal manera que se generan poros finos, que son permeables al aire, pero sin embargo impermeables para un líquido, en el presente caso resina. Al contacto con resina se cierran poco a poco los poros, de modo que la membrana pasa al estado estanco al aire. El revestimiento de silicona puede estar conectado con una capa de soporte en forma de un tejido.

Para garantizar una impregnación completa del perfil de refuerzo en intervalos de tiempo comparativamente cortos, es favorable cuando la aspiración de resina y aire tiene lugar a través de la abertura de aspiración en el lado superior alejado del molde de soporte de la herramienta de moldeo. Por lo tanto, la herramienta de moldeo presenta en su lado superior una abertura de aspiración formada en particular como rebaje de la herramienta de moldeo, de modo que llega aire y resina después del paso a través... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de un elemento constructivo de material compuesto de fibra (1) , disponiéndose sobre un molde de soporte (2) una tela de fibras plana (3) que en un lado alejado del molde de soporte (2) se dota de por lo menos un perfil de refuerzo (5) que sobresale del plano longitudinal de la tela de fibras (3) , que se comprime entre partes de herramienta correspondientes (6) de una herramienta de moldeo (7) , en el que por medio de una lámina (9) estanca al aire que rodea la herramienta de moldeo (7) y la tela de fibras (3) o el por lo menos un perfil de refuerzo (5) se forma una cámara (10) sellada con respecto al molde de soporte (2) , que se conecta con por lo menos una conducción de alimentación de resina (12) y por lo menos una conducción de vacío (15) , en el que mediante aplicación de una presión negativa en la conducción de vacío (15) se aspira resina, que impregna la tela de fibras (3) o el perfil de refuerzo (5) para la formación del elemento constructivo de material compuesto de fibra (1) , aspirándose aire y resina entre las partes de herramienta (6) de la herramienta de moldeo (7) a través del por lo menos un perfil de refuerzo (5) a un canal de aspiración (16) que transcurre en la herramienta de moldeo (7) , que a través de una abertura de aspiración (17) de la herramienta de moldeo (7) se encuentra en conexión de conducción de aire o de resina con la por lo menos una conducción de vacío (15) , caracterizado por que la conducción de vacío (15) presenta un filtro de membrana (19) permeable al aire e impermeable a resina en estado seco, que está adaptado para pasar a un estado esencialmente estanco al aire en el caso de una impregnación con resina.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la herramienta de moldeo (7) en la zona del por lo menos un perfil de refuerzo (5) presenta una sección libre de una estructura de membrana o de lámina, en particular una membrana semipermeable.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la aspiración de resina y aire tiene lugar a través de la abertura de aspiración (17) en el lado superior de la herramienta de moldeo (7) alejado del molde de soporte (2) .

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que en el canal de aspiración

(16) se aspiran aire y resina por lo menos por secciones esencialmente en perpendicular al plano longitudinal de la tela de fibras (3) .

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que por lo menos se dispone una conducción de vacío adicional (15â?) , en particular en una zona de borde de la tela de fibras (3) .

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que la por lo menos una conducción de vacío adicional (15â?) dispuesta en la zona de borde de la tela de fibras (3) se reúne en una conducción principal común con la conducción de vacío (15) en contacto con el canal de aspiración (16) en la herramienta de moldeo (7) .

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que en una zona libre de la herramienta de moldeo (7) , en particular en una zona de borde del elemento constructivo de material compuesto de fibra (1) , se dispone una estructura de membrana o de tejido (18) que presenta una membrana de distribución (18â?) y/o un tejido rasgable.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que la membrana de distribución (18â?) se sella en la zona de borde de la tela de fibras (3) con respecto al molde de soporte (2) .

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la aspiración de resina se lleva a cabo en un horno bajo aporte de calor.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la herramienta de moldeo (7) en estado cerrado presenta una entalladura (8) esencialmente rectangular en la sección transversal para comprimir una parte en forma de nervio (5â?) del perfil de refuerzo (5) .

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la herramienta de moldeo (7) en estado cerrado presenta una entalladura (8) esencialmente en forma de L en la sección transversal para comprimir una parte conformada de manera correspondiente (5â?) del perfil de refuerzo (5) .

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que están previstas por lo menos dos herramientas de moldeo (7) para comprimir en cada caso un perfil de refuerzo (5) , entre las que está dispuesto por lo menos un bloque de separación (26) que presenta un canal de alimentación de resina (28) que puede conectarse con la conducción de alimentación de resina (12) .

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el canal de alimentación de resina

(28) del bloque de separación (26) presenta una sección que transcurre esencialmente en perpendicular al plano longitudinal de la tela de fibras (3) , que puede conectarse con la conducción de alimentación de resina (12) , y una sección (28b) que transcurre esencialmente en paralelo al plano longitudinal de la tela de fibras (3) para la introducción de resina.


 

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