CONSTRUCCIÓN TIPO SÁNDWICH COMO UN PANAL PARA LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ.

Una construcción tipo sándwich para aplicaciones de automoción que consiste en un núcleo de panal cubierto en ambos lados con una capa de piel que se caracteriza porque cada una de las capas de piel consiste en una banda de filamentos de dos componentes de poliéster hilados por fusión colocados al azar,

que se solapa cruzada y se perfora para formar una estera no tejida y que se comprime durante el moldeo de la construcción tipo sándwich para formar una capa de piel compacta con filamentos unidos, que se une al núcleo

La presente invención se refiere a una construcción tipo sándwich para la industria automotriz y un método para producirla. Los paneles tipo sándwich se hacen generalmente de pieles o capas de cara que se unen a los lados 5 opuestos de un material de núcleo, como un panal, para formar un panel tipo sándwich.

En la industria automotriz, los paneles tipo sándwich se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en las que se requiere alta resistencia y peso ligero. Por ejemplo, se utilizan paneles tipo sándwich con un núcleo de panal de papel o termoplástico y con pieles reforzadas con una estera de fibra de vidrio o natural en los paneles de techo, tapas duras, estantes de paquetes, cubiertas de rueda de repuesto y conjuntos de suelo de equipaje. Las construcciones tipo sándwich utilizan el hecho de que el núcleo de un panel que se carga en flexión no soporta muchas tensiones en el plano y no proporciona la superficie de la pieza. El material del núcleo en la construcción tipo sándwich en conjunto suele ser relativamente grueso y tiene una densidad mucho menor en comparación con las pieles. El requisito mecánico principal para la capa de núcleo es evitar el movimiento de las pieles relativamente entre sí (en el plano y fuera del plano). Se requieren suficientes propiedades de compresión fuera del plano del núcleo del sándwich para soportar las pieles con el fin de mantener su distancia del eje neutro, para evitar que se comben y limitar sus deformaciones debido a las cargas locales fuera del plano. Además, se exigen suficientes propiedades de cizalla del núcleo fuera del plano para restringir el desplazamiento en el plano de las pieles entre sí debido a los momentos de flexión y las cargas transversales. La capa de núcleo, además, puede tener funciones adicionales, por ejemplo el aislamiento térmico y acústico o absorción de energía durante impactos. Las capas de piel en las construcciones tipo sándwich soportan las tensiones de tracción/compresión en el plano y las tensiones de cizalla en el plano. Por lo general son relativamente delgadas y tienen una alta rigidez y fuerza. Además de altas propiedades mecánicas en el plano por peso, el material de la piel por lo general tiene que cumplir también otros requisitos como bajos costes, alta calidad superficial y buena resistencia al impacto.

El material del núcleo estructurado se puede diferenciar en tres grupos diferentes:

25 -Soporte puntual, por ejemplo, un núcleo textil, que es un soporte totalmente abierto,

- Soporte en una dirección, por ejemplo, tipos de núcleo ondulado, que se abre a un lado, y

- Soporte en dos direcciones, por ejemplo, el núcleo tipo panal, que se abre sólo en la dirección del espesor.

Los materiales de núcleo estructural, especialmente los núcleos de panal, no se han utilizado intensamente en aplicaciones de automoción, principalmente debido a su alto precio. Algunos recubrimientos de techo se hacen con núcleos ondulados. Sin embargo el panal es un material de núcleo popular en esas áreas, en las que su alta relación de resistencia frente a peso y resistencia a fallos por fatiga se convierten en las características más importantes. Para hacer núcleos de panal se ha utilizado una amplia variedad de productos como metales y materiales compuestos.

Ahora se han establecido nuevos procesos que utilizan materiales termoplásticos baratos, lo que reduce el precio del material del núcleo. Uno de los procesos bien desarrollados es la producción de un panal tubular a través de un bloque de tubos extruidos (WO 99/41061). Después de que los tubos son extruidos, posteriormente se apilan y se sueldan entre sí. Algunos materiales plásticos extruidos conocidos son por ejemplo el polipropileno (PP) y el policarbonato (PC).

Otro núcleo extruido de fuera del plano es el panal hexagonal producido por las empresas Induplast/Nidacore (WO

40 87/00119). Después de que se extruyen pequeños bloques de panales, se sueldan a bloques más grandes y se cortan para tener el panal de tamaño preferido.

El documento W09716304 describe una manera diferente de producir panales, por ejemplo hechos de PP o panales de tereftalato de polietileno (PET). Cada panal se crea por separado mediante soldadura de contacto con herramientas móviles. Con este método también es posible producir un panal termoplástico a partir de telas no

45 tejidas. Otros tipos de métodos de producción se basan en la tecnología de expansión, en la que una pila de tiras soldadas se expande para formar la estructura de panal real, por ejemplo, W00151273. Un proceso de producción adicional para estructuras de panales utilizando un material de tira es un proceso de tejido como se describe en el documento W00100397.

Otro proceso de producción, como se describe en el documento W00032382, para estructuras de panal se basa en

50 el uso de películas termoplásticas. La película se forma en primer lugar en una unidad conformadora rotatoria y, además, se pliega para formar la estructura de panal. Finalmente la estructura plegada se suelda entre sí para establecer la estructura y obtener el producto final.

Las aplicaciones para estos núcleos de panal tubular así como otros panales extruidos fuera del plano se han utilizado en una variedad de aplicaciones estructurales, por ejemplo, una cubierta de rueda de repuesto de automóvil, donde el núcleo tubular de PP se combina con pieles de PP reforzadas con fibra de vidrio. Las propiedades mecánicas dependen en gran medida de la densidad del núcleo y el diámetro de los tubos. Una consideración importante en la formación de cualquier panel tipo sándwich es la forma en que las hojas de cara se unen al panal. Por lo general se utiliza un adhesivo para unir la capa de cara al núcleo. El adhesivo debe unir rígidamente los revestimientos o pieles al núcleo con el fin de que las cargas sean transmitidas desde un revestimiento a otro y permitir que la estructura cumpla con todas las suposiciones implícitas aceptadas en los métodos utilizados de cálculo de tensiones. Si el adhesivo falla, la resistencia del panel se ve gravemente comprometida. El adhesivo es especialmente crítico en los paneles tipo sándwich que utilizan un panal como núcleo debido al área superficial relativamente pequeña en la que los bordes del panal hacen contacto con las hojas de cara.

Por ejemplo el documento WO 97/32752 describe un panel tipo sándwich para un recubrimiento de techo con un núcleo de panal y una capa no tejida perforada aplicada a ambos lados del núcleo. Las capas no tejidas perforadas se forman preferiblemente con un poliéster 100% mezclado de fibras combinadas de bajo punto de fusión y alto punto de fusión. El material del panal se hace preferentemente de poliéster. Los paneles tipo sándwich comprenden una o más capas adicionales a cada lado

Uno de los procedimientos de aplicación de hojas de cara compuestas a un panal implica la formación de una hoja pre-impregnada que incluye por lo menos una capa fibrosa de refuerzo y una matriz de resina sin curar. Pre20 impregnado (Prepreg) es un término de la técnica utilizado en la industria de materiales compuestos para identificar una estera, tela, material no tejido, estopa o fibras que ha sido impregnado previamente con resina y que está listo para el curado final. Normalmente se agrega una película adhesiva al conjunto de núcleo pre-impregnado y luego se une al panal mediante curado de la resina pre-impregnada y la resina adhesiva a la temperatura requerida. La película adhesiva puede aplicarse como una capa de lonas separadas o como una parte integral de la hoja preimpregnada.

Los paneles tipo sándwich de panal se utilizan en muchas aplicaciones en las que la rigidez y la resistencia estructural del panel son consideraciones primordiales. Además, los paneles tipo sándwich de panal también se utilizan ampliamente en la industria automotriz cuando la ligereza es de primordial importancia. Como resultado, ha sido y sigue siendo un esfuerzo coordinado el reducir el peso de los paneles tipo sándwich de panal sin sacrificar la resistencia estructural. Un área que ha sido investigada para reducir el peso, es la eliminación de las capas adhesivas independientes. Esto se ha logrado haciendo las hojas de cara a partir de materiales compuestos que son auto-adhesivos. Las resinas utilizadas en estos elementos pre-impregnados auto-adhesivos debe cumplir el doble requisito de proporcionar resistencia estructural adecuada sin dejar de ofrecer una adecuada adherencia al panal.

Un método... [Seguir leyendo]

1. Una construcción tipo sándwich para aplicaciones de automoción que consiste en un núcleo de panal cubierto en ambos lados con una capa de piel que se caracteriza porque cada una de las capas de piel consiste en una banda de filamentos de dos componentes de poliéster hilados por fusión colocados al azar, que se solapa cruzada y se perfora para formar una estera no tejida y que se comprime durante el moldeo de la construcción tipo sándwich para formar una capa de piel compacta con filamentos unidos, que se une al núcleo.

2. La construcción de tipo sándwich de acuerdo con la reivindicación 1, con la que el núcleo es una construcción tipo panal de poliéster.

3. La construcción de tipo sándwich de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, con la que los filamentos hilados por 10 fusión tienen un diámetro en el intervalo de 16 a 37 micrones.

4. La construcción de tipo sándwich de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, con la que las capas de piel tienen un peso por área de entre 400 y 1200 gm-2.

5. La construcción de tipo sándwich de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, con la que las capas de piel tienen un espesor de 1-3 mm, preferiblemente 1-2,5 mm.

15 6. Un producto de automoción con una construcción tipo sándwich de una de las reivindicaciones anteriores, utilizado como piso, estante de paquetes, cuerpo inferior, cubierta de motor, cubierta de compartimento de motor o protector de motor.

7. Un producto de automoción de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende una capa adicional de alfombra hecha de una alfombra de pelo insertado o una alfombra no tejida.

20 8. Un producto de automoción de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende, por lo menos parcialmente, una pantalla térmica.