Refuerzo con mechas de hilos de vidrio paralelos.

Refuerzo de moldeo (1) en forma de napa a base de fibras, que comprende:

- una primera capa de fibras (2),

- al menos una capa de unión (3) de tramos de fibras (3a) con superficie termofusible, unida a la primera capa de fibras (2),

- al menos algunos (3b) de los tramos (3a) de fibras con superficie termofusible que penetran según una parte de su longitud en la primera capa de fibras (2) y adhiriéndose parcialmente entre sí y a las fibras de la primera capa de fibras (2),

caracterizado porque la primera capa de fibras (2) comprende mechas (2a, 2b, 2c) de hilos de vidrio (20a, 20b, 20c) paralelas y dispuestas lado a lado constituyendo una napa, formando de este modo una capa de refuerzo.

Refuerzo con mechas de hilos de vidrio paralelos SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a armaduras textiles coherentes y flexibles utilizadas como producto de refuerzo de artículos compuestos ("composites"), es decir de artículos a base de resina (polléster u otras) armada con fibras de refuerzo.

Ya se conocen numerosas estructuras de armadura textil coherente de refuerzo constituidas por una o varias capas de fibras unidas entre sí. La armadura textil se presenta generalmente en forma de una napa flexible dispuesta en forma de bobina que, de este modo, se puede transportar y manipular en el lugar de utilización para la elaboración de un artículo compuesto.

Para la elaboración de un artículo compuesto, se procede generalmente de la siguiente manera: se recorta una pieza de superficie apropiada de armadura textil, se coloca en un molde, y se hace penetrar una resina que se empapa en el molde. Después de la polimerización, la resina y la armadura forman una estructura mecánicamente resistente.

Las propiedades de resistencia mecánica se obtienen a condición de que la resina penetre perfectamente entre las fibras que forman la armadura, sin dejar zonas desprovistas de resina, y adhiriéndose perfectamente a las fibras. Es preciso, además, que las fibras ocupen de forma regular el volumen del artículo compuesto a elaborar, particularmente siguiendo las formas del artículo cuando éste no es plano.

Es preciso finalmente que las fibras presenten por sí mismas una resistencia mecánica satisfactoria para realizar una armadura eficaz.

Ya se han propuesto diversas estructuras de armaduras textiles de refuerzo.

De este modo, el documento EP 395 548 describe la utilización de dos capas de refuerzo textil, por ejemplo de fibras de vidrio, dispuestas a uno y otro lado de una capa central constituida por una napa a base de fibras sintéticas con ondulación permanente, por ejemplo fibras de polléster de 4 a 7 mm de largo que recibieron un tratamiento de texturización. Las capas de refuerzo textil están unidas a la capa central por costura/trlcotado.

El documento EP 694 643 describe la utilización de dos capas de refuerzo textil dispuestas a uno y otro lado de una capa central que da el grosor de dicho material, estando las capas unidas entre sí por costura/tricotado, y se prevé contra una de las caras externas un velo de fibras sintéticas pegado o cosido.

Las técnicas de costura/tricotado son relativamente lentas, y las armaduras textiles elaboradas de este modo presentan capacidades de deformación no uniformes, y defectos de aspecto en superficie.

Para aumentar las cadencias de producción y reducir los defectos que resultan del trlcotado, se ha propuesto recientemente, en los documentos FR 2 916 28 A1 y WO 28/139423 A1, elaborar una armadura textil a base de fibras, que comprende una capa interna gruesa y aireada a base de tramos de fibras sintéticas de 9 mm que han recibido un tratamiento que les comunica una ondulación permanente, y capas externas dispuestas a uno y otro lado de la capa interna y que comprenden tramos de fibras con superficie termofuslble y fibras de refuerzo de 5 mm. Al menos algunos de los tramos de fibra con superficie termofuslble penetran según una parte de su longitud en la capa interna y se adhieren parcialmente entre sí y a las fibras sintéticas de la capa Interna.

Un Interés de esta estructura es otorgar a los refuerzos textiles una gran flexibilidad y una gran capacidad de deformación para seguir las formas de moldes complejos, garantizando las fibras sintéticas onduladas el mantenimiento de un volumen suficiente de la capa Interna para una buena penetración de la resina durante el moldeo posterior.

Las fibras de refuerzo tales como tramos de fibras de vidrio de 5 mm, presentes en las capas externas, permiten mejorar las características mecánicas del artículo compuesto. Sin embargo, esta mejora es pequeña, ya que estas fibras de refuerzo son cortas y están necesariamente en cantidad reducida, estando la proporción de fibras de vidrio limitada por la presencia preponderante de las fibras sintéticas con ondulación permanente. Para algunas aplicaciones, sigue siendo deseable aumentar sensiblemente las características mecánicas del artículo compuesto, particularmente su resistencia a la ruptura o a la flexión.

Según una técnica conocida desde hace mucho tiempo y descrita en el documento FR 1 394 271 A, y recuperada más recientemente en el documento EP 1 125 728 A1, mechas de fibras de vidrio paralelas, obtenidas de una bobina o «roving», son dispuestas lado a lado formando una napa y pegadas sobre un soporte de fibras tejido o no tejido que las une. Dichas mechas dispuestas lado a lado constituyen una estructura continua en forma de banda,

con un peso de 5 a 15 g/m2.

Se denomina hilo a un conjunto de filamentos unitarios de vidrio, que tienen generalmente un diámetro de 5 pm a 24 pm. Un hilo comprende generalmente del orden de 4 filamentos. Se denomina mecha a un conjunto de hilos. Una mecha comprende generalmente aproximadamente 5 hilos.

El inconveniente de esta técnica conocida sigue siendo la presencia necesaria de un pegamento para garantizar la cohesión del producto de refuerzo durante sus manipulaciones antes del moldeo por inyección. En efecto, el pegamento es susceptible de reducir la capacidad de penetración de la resina durante el moldeo, y de reducir la resistencia mecánica a corto o largo plazo del artículo compuesto obtenido del moldeo.

Hasta ahora, en los refuerzos coherentes a base de mechas unidireccionales de fibras de vidrio, las mechas están ensambladas por costura, lo que es un procedimiento relativamente lento, existiendo la necesidad de aumentar sensiblemente la velocidad de producción de los refuerzos textiles, para alcanzar velocidades de más de 1 m/min.

La presente invención aborda estas dificultades y permite resolverlas.

CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN

El problema propuesto por la presente invención es aumentar sensiblemente la resistencia mecánica de los artículos compuestos realizados a partir de refuerzos de moldeo con fibras de vidrio, conservando simultáneamente las propiedades de coherencia, de flexibilidad y de deformabilidad de los refuerzos de moldeo antes del modelo, y conservando buenas propiedades de penetración y de impresión de la resina durante el moldeo.

Simultáneamente, la presente invención se refiere a desarrollar un refuerzo de moldeo que se pueda producir a gran velocidad, alcanzando velocidades de más de 1 m/min.

Además, la presente invención propone mejorar, en caso necesario, la regularidad de la superficie de los artículos compuestos realizados por moldeo de los refuerzos de moldeo.

Preferentemente, la presente invención pretende también permitir la elaboración de productos de refuerzo en banda continua, que pueden disponerse en bobinas, y que se pueden recortar o trocear sin riesgo de deshilachado o de degradación de los bordes.

Para alcanzar estos objetivos así como otros, la presente invención propone un refuerzo de moldeo en napa a base de fibras, que comprende:

- una primera capa de fibras,

- al menos una capa de unión de tramos de fibras con superficie termofusible, unida a la primera capa de fibras,

- al menos algunos de los tramos de fibras con superficie termofusible penetran según una parte de su longitud en la primera capa de fibras y se adhieren parcialmente entre sí y a las fibras de la primera capa de fibras,

y en el que la primera capa de fibras comprende mechas de hilos de vidrio paralelas y dispuestas lado a lado en napa, formando de este modo una capa de refuerzo.

Las fibras con superficie termofusible de la capa de unión garantizan la unión eficaz de las mechas de hilos de vidrio sin aporte exterior de pegamento, mientras conservan una flexibilidad y una regularidad del refuerzo de moldeo, y sin deformar o romper los hilos de vidrio.

Simultáneamente, dicha estructura de refuerzo de moldeo puede elaborarse a gran velocidad, debido a que la interpenetración de las fibras con superficie termofusible puede obtenerse mediante una etapa de agujeteado ligero, que es mucho más rápida que el procedimiento de costura.

Preferentemente, los tramos de fibras con superficie termofusible que penetran en la capa de refuerzo están relativamente separados unos de otros, siendo esta separación igual o superior al paso de las agujas de un agujeteado ligero: la densidad superficial de dicho agujeteado ligero es de aproximadamente 5 a 1 penetraciones de aguja por cm2 de capa de refuerzo. De ello resulta una reducción de las tensiones de flexión ejercidas sobre las fibras de vidrio, y una reducción... [Seguir leyendo]

1. Refuerzo de moldeo (1) en forma de napa a base de fibras, que comprende:

- una primera capa de fibras (2),

- al menos una capa de unión (3) de tramos de fibras (3a) con superficie termofusible, unida a la primera capa de fibras (2),

- al menos algunos (3b) de los tramos (3a) de fibras con superficie termofusible que penetran según una parte de su longitud en la primera capa de fibras (2) y adhiriéndose parcialmente entre sí y a las fibras de la primera capa de fibras (2),

caracterizado porque la primera capa de fibras (2) comprende mechas (2a, 2b, 2c) de hilos de vidrio (2a, 2b, 2c) paralelas y dispuestas lado a lado constituyendo una napa, formando de este modo una capa de refuerzo.

2. Refuerzo de moldeo, según la reivindicación 1, caracterizado porque las mechas (2a, 2b, 2c) de hilos de vidrio tienen un título de 24 a 48 tex aproximadamente.

3. Refuerzo de moldeo, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los hilos de vidrio (2a, 2b, 2c) de las mechas (2a, 2b, 2c) están formados por un conjunto de filamentos que tienen un diámetro unitario comprendido entre aproximadamente 14 pm y aproximadamente 17 pm.

4. Refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los hilos de vidrio (2a, 2b, 2c) de las mechas (2a, 2b, 2c) tienen un título unitario de 4 a 8 tex aproximadamente.

5. Refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los tramos de fibras penetrantes se distribuyen según una densidad superficial de 5 a 1 tramos por cm2 de refuerzo de moldeo.

6. Refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende una capa intermedia (5) de hilos de vidrio entre la capa de refuerzo (2) y la capa de unión (3).

7. Refuerzo de moldeo, según la reivindicación 6, caracterizado porque la capa intermedia (5) comprende una capa (5a) de hilos de vidrio de 16 a 2 tex aproximadamente, paralelos y orientados perpendicularmente a las mechas (2a, 2b 2c), y/o una capa (5b) de fibras de vidrio cortadas de 5 mm de longitud aproximadamente, a granel en todas las orientaciones, según un gramaje de 5 a 8 g/m2 aproximadamente.

8. Refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la capa de refuerzo (2) está unida a una sola capa de unión (3) de fibras con superficie termofusible.

9. Refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la capa de refuerzo (2) está unida a dos capas de unión (3,4) de fibras con superficie termofusible, dispuestas a una y otra parte de la capa de refuerzo (2).

1. Refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque presenta un gramaje comprendido entre 4 y 18 g/m2.

11. Refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1, caracterizado porque está en forma de banda continua dispuesta en forma de bobina, estando las mechas (2a, 2b, 2c) formadas por hilos de vidrio continuos (2a, 2b, 2c) y estando orientadas en el sentido de la longitud de la banda.

12. Refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1, caracterizado porque está en forma de banda continua dispuesta en forma de bobina, estando las mechas (2a, 2b, 2c) formadas por hilos de vidrio troceados de 1 a 1 cm de longitud y orientados en el sentido de la longitud de la banda.

13. Procedimiento de fabricación de un refuerzo de moldeo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende las etapas de:

a) sobre un soporte, depositar lado a lado una pluralidad de mechas (2a, 2b, 2c) de hilos de vidrio paralelos, para formar una napa de mechas de hilos de vidrio que constituyen una capa de refuerzo (2),

b) depositar, sobre la capa de refuerzo (2), un velo de fibras químicas con superficie termofusible (3a), que constituyen una capa de unión (3),

c) efectuar un agujeteado ligero para hacer penetrar a los tramos (3b) de fibras con superficie termofusible de la capa de unión (3) en la capa de refuerzo (2),

d) calentar el conjunto a una temperatura suficiente para ablandar y hacer pegajosas a las fibras con superficie termofusible (3a),

e) calandrar en frío el conjunto.

14. Procedimiento, según la reivindicación 13, caracterizado porque, durante la etapa c) de agujeteado ligero, se utilizan agujas (8) cuyas barbas de arrastre (8a, 8b) están colocadas en un plano diametral paralelo a la dirección (D) de los hilos de las mechas de hilos de vidrio (2a, 2b, 2c).

15. Aplicación de un refuerzo de moldeo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, a la fabricación de palas de aerogenerador u otras piezas compuestas largas.