ES2247831T5

ES2247831T5 - Materiales de moldeo.

Info

Publication number: ES2247831T5
Application number: ES99952711T
Authority: ES
Inventors: Derek Ness; Peter Cronk
Original assignee: Gurit UK Ltd
Current assignee: Gurit UK Ltd
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2012-03-13
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: AU761069C; EP1128958A1; GB2364957A; WO2000027632A1; AU2005232257A1; ES2247831T3; DE69926527T3; GB0109465D0; EP1128958B2; EP1128958B1; GB2364957B; DK1128958T4; NZ511534A; DE69926527D1; DE69926527T2; AU2005232257B2; ATE301039T1; JP5054258B2; CA2350048A1; DK1128958T3

Abstract

Un material multicapa de moldeo que forma una preimpregnación preformada adaptado para su uso en múltiples capas, comprendiendo dicho material multicapa de moldeo una capa de material de resina, caracterizado porque la capa de material de resina comprende una primera capa fibrosa unida a la superficie superior del mismo y una segunda capa fibrosa unida a la superficie inferior del mismo poniendo en contacto la capa de resina y las respectivas capas fibrosas, con lo cual las superficies exteriores del material de moldeo están libres de resina y secas al tacto para permitir que el aire atrapado salga de dicho material multicapa de moldeo durante el tratamiento de dicho material.

Description

Materiales de moldeo

La presente invención se refiere a materiales de moldeo. Más particularmente, se refiere a materiales compuestosde moldeo que incluyen fibras en su estructura, las cuales proporcionarán un refuerzo al producto moldeado.

Históricamente, las piezas de moldeo se formaban a partir de resina bien sola o bien reforzada con fibras. Sinembargo, aunque en principio los productos eran satisfactorios, cuando las fibras se encontraban presentes, eradifícil controlar la proporción de resina respecto de las fibras de refuerzo y, de este modo, la calidad de los productosproducidos no era consistente. El procedimiento, por lo tanto se refinó de manera que el proveedor de la resinaproporcionó al productor del artículo moldeado un refuerzo preimpregnado conocido como “preimpregnado”. Elmoldeador puede entonces producir el artículo moldeado a partir del material preimpregnado confiando en que laproporción de resina respecto de la fibra es correcta. De este modo, la presente invención se dirige particularmentea preimpregnados preformados.

Se entenderá que convencionalmente los “preimpregnados” son materiales fibrosos compuestos que comprendenfibras insertadas en una matriz de resina y que se proporcionan en forma de, por ejemplo, láminas, tiras o rolloscontinuos, que entonces se pueden poner en contacto con un molde antes de que la resina se haya endurecido paraformar el producto moldeado. Un preimpregnado puede comprender fibras unidireccionales o las fibras pueden sermultidireccionales. En uso, se pueden laminar diversas capas de preimpregnado antes de endurecer para formar unproducto laminado.

La forma más básica de preimpregnado es una cinta o banda preimpregnada. Estas cintas o bandas comprenden fibras no-tejidas unidireccionales mantenidas juntas por resina. Estas bandas son atractivas ya que las fibras rectasproporcionan a la pieza de moldeo acabado buenas propiedades mecánicas. Además, el buen envasado de lasfibras reduce la cantidad de resina requerida en el producto laminado. Sin embargo, puesto que estas bandas tienenuna pequeña porosidad a través de su espesor, cuando se usan juntas múltiples capas, las cintas o bandas atrapan considerables volúmenes de aire, los cuales conducirán a huecos en el producto laminado endurecido.

Para el propósito de esta solicitud, el término preimpregnado se usará para referirse no solamente a materiales compuestos en los que las fibras están insertadas en la resina, sino también a los que están en contacto con ésta.

Una vez formadas, cuando los preimpregnados están laminados para producir un producto laminado grueso, sepueden producir ciertos inconvenientes y desventajas. Se entiende que, en general, un producto laminado gruesotiene un espesor superior a 2 mm y es preferentemente superior a 4 mm y se puede extender hasta 40 mm.

Una desventaja particular de tales productos gruesos es que se puede quedar atrapado aire, bien dentro de unacapa del material de moldeo o bien entre capas adyacentes. La presencia de aire intra-, inter-o intra-e inter-laminarpuede provocar huecos formados en el producto endurecido acabado. Tales huecos pueden dar como resultado queel producto laminado tenga propiedades mecánicas reducidas y pueden conducir a un fallo prematuro del material compuesto.

Se han sugerido muchas técnicas para reducir la formación de tales huecos. Una de tales técnicas es la delapelmazado frecuente al vacío en la que se depositan unas pocas capas en el molde y se consolidan usando el vacío antes de que otras capas de material de moldeo sean depositadas sobre el laminado formado en la primera etapa. Sin embargo, aunque esta técnica puede solucionar de alguna manera el problema de la formación dehuecos, seguirá comúnmente presente una proporción de huecos del 2 al 5 %. Además, la técnica de apelmazado alvacío, aunque eficaz en alguna medida, requiere mucha mano de obra y por lo tanto es costosa y, por consiguiente,no deseable.

El problema de la formación de huecos está particularmente exacerbado cuando se usa material pesado, porejemplo 1.200 g/m2 de cinta unidireccional de fibra de vidrio, en la producción de la pieza de moldeo. Se entenderáque es deseable utilizar materiales pesados en la producción de piezas de moldeo puesto que su uso favorece laproducción del producto acabado a partir de menos capas, con lo cual se reducen los costes tanto de mano de obra como de materiales. Sin embargo, cuando se usan materiales pesados de este tipo, la formación de huecos es particularmente dominante puesto que tales materiales son generalmente impermeables al movimiento del aire através de su espesor.

Se ha sugerido que intercalando capas secas de refuerzo entre las capas del preimpregnado de las que estácompuesto el laminado se puede reducir el problema de la formación de huecos. Sin embargo, aunque está técnicava de alguna manera encaminada a solucionar el problema de la formación de huecos, la presencia de las capas secas de refuerzo reduce el contenido relativo de resina del producto acabado, lo cual puede tener un efectoperjudicial sobre la resistencia en el producto acabado. Aunque es posible compensar la pérdida de resina delpreimpregnado respecto de las capas secas de refuerzo proporcionando resina adicional al preimpregnado, talesmateriales con mayor contenido de resina son difíciles de manejar a causa de su pegajosidad y su bajo recubrimiento. También es importante subrayar que hay una total coincidencia del preimpregnado rica en resina y de las capas secas a través de todo el laminado o se obtendrá como resultado zonas ricas en resina o pobres enresina.

Un montaje similar al laminado intercalado descrito anteriormente se presenta en el documento US-A-4 311 661.Este documento describe un procedimiento para producir un artículo compuesto de resina y fibras con un contenidorelativamente bajo de huecos. El procedimiento comprende la etapa de formación de un montaje sobre la superficiede un molde, comprendiendo el montaje capas individuales constituidas por una película de resina, capas fibrosasde refuerzo, una película porosa de intercalación y una capa de purga, que se depositan individualmente.

El documento DE-A-35 36 272 se refiere a un procedimiento de fabricación de una parte compuesta de un material preformado de moldeo en un molde.

Los inventores han descubierto ahora que los problemas anteriormente mencionados se pueden solucionarproporcionando un material de molde multicapa que comprende una capa de material de resina y unida a al menosuna superficie del mismo una capa fibrosa.

De este modo, de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un material de moldeomulticapa de preforma de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anexas.

En particular, se proporciona un material multicapa de moldeo que forma un preimpregnado preformado adaptadapara su uso en múltiples capas, comprendiendo dicho material multicapa de moldeo una capa de material de resina,caracterizado porque la capa de material de resina comprende una primera capa fibrosa unida a la superficiesuperior del mismo y una segunda capa fibrosa unida a la superficie inferior del mismo poniendo en contacto la capade resina y las respectivas capas fibrosas, con lo cual las superficies exteriores del material de moldeo estánexentas de resina y secas al tacto para permitir que el aire atrapado salga de dicho material multicapa de moldeodurante el tratamiento de dicho material.

La primera y la segunda capa fibrosa se pueden formar a partir de los mismos o diferentes materiales.

Típicamente, la capa fibrosa está parcialmente impregnada de resina. La capa fibrosa puede ser continua o discontinua. Además, la capa fibrosa se puede fabricar a partir de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras depolietileno, fibras de aramida, fibras naturales o fibras naturales modificadas. La capa fibrosa es preferentemente unpreimpregnado.

Las fibras de la capa o las capas fibrosas se eligen preferiblemente por ser unidireccionales. Cuando el material demoldeo de la presente invención comprende dos capas fibrosas unidas a las capas opuestas de la capa de resina,las capas fibrosas pueden estar orientadas en la misma dirección o en diferentes direcciones. En particular, laorientación de las fibras de los recubrimientos del material de sándwich puede ser 0º, 90º, 0º/90º, +/-45º o casiisótropa o 0º/+45º/-45º.

El material de resina comprende un polímero termoendurecedor. Se puede usar cualquier resina apropiada determoendurecimiento en la producción del material de moldeo de la presente invención. Particularmente, lossistemas apropiados de moldeo incluyen los sistemas epoxídicos, de poliéster, éster de vinilo, poliimida, éster decianato, fenólicos y de bismaleimida. Las resinas epoxídicas apropiadas incluyen diglicidil éteres de bisfenol A, diglicidil éteres de bisfenol F, resinas epoxídicas de novolac y éteres de N-glicidilo, ésteres de glicidilo, glicidil éteresalifáticos y cicloalifáticos, glicidil éteres de aminofenoles, glicidil éteres de cualquier fenol sustituido, monómeros que contienen grupo metacrilato (tales como metacrilatos de glicidilo, acrilatos epoxídicos e hidroxiacrilatos) y lasmezclas de los mismos. También se incluyen las mezclas modificadas de los polímeros de termoendurecimientomencionados arriba. Estos polímeros se modifican típicamente por adición de goma o de termoplástico.

El sistema de resinas puede también incluir aditivos importantes para la producción de la pieza de moldeo tal comoendurecedores. Se pueden incluir otros aditivos para efectuar la pieza de moldeo acabada tal como pigmentos,aditivos de estabilización a la radiación ultravioleta, aditivos resistentes a la humedad, antifúngicos y retardantes de llama. Cualquiera que sean los aditivos añadidos, es importante garantizar que la viscosidad de la resina essuficientemente baja durante las etapas de endurecimiento y de consolidación. En caso contrario, no empapara las capas secas.

La capa o las capas de fibras se pueden formar a partir de cualquier fibra apropiadas. Las fibras apropiadasincluyen fibras de vidrio, fibras de carbono y fibras poliméricas tales como fibras de polietileno y fibras de aramida. Las fibras de vidrio apropiadas incluyen las fabricadas a partir de vidrio E, vidrio S, vidrio C, vidrio T o vidrio R. Las fibras de aramida incluyen las vendidas con las denominaciones comerciales KEVLAR y TWARON HM. Las fibras dearamida de calidad balística se pueden utilizar cuando se requiere esta característica debido al uso deseado delproducto acabado. También se pueden usar las fibras orgánicas y las fibras orgánicas modificadas tales como elyute o el cáñamo.

La capa fibrosa puede comprender fibras de sólo un tipo o se pueden combinar diferentes tipos de fibra en la capafibrosa.

Las fibras se pueden usar solas o en combinación. Las fibras se pueden usar en forma de tejido, fieltro de vidrio,fieltro continuo, telas tejidas, telas cosidas o simples mechas. Se puede usar cualquier tamaño apropiado de fibra. Son preferentes, particularmente, los hilos de vidrio E que tienen un diámetro de filamento de 5 a 13 !m y 11 a 136 tex o mechas de vidrio E con un diámetro de filamento de 10 a 16 !m y 600 a 2400 tex. El material fibroso se puedepreformar antes de depositarse sobre la capa de resina o alternativamente, las fibras sueltas se pueden depositarsimplemente sobre la capa de resina.

Típicamente dichas capas fibrosas se mantienen en dicha capa de resina mediante la pegajosidad inherente de lascapas adyacentes de la capa de resina.

La capa fibrosa unida a una superficie es preferentemente un material tejido y la capa unida a la superficie opuestaes preferentemente no tejido.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento para formar unmaterial multicapa tal como se ha descrito en el primer aspecto poniendo la capa fibrosa en contacto con la capa deresina.

El material de la presente invención se puede fabricar por cualquier procedimiento apropiado. Sin embargo, sonpreferentes, en particular, las técnicas de termoimpregnación.

Preferentemente el procedimiento incluye la etapa de procesar al vacío dichos materiales multicapa de manera quese permita que el aire atrapado salga del material.

Típicamente la resina se mezcla con un catalizador y uno o más aditivos, y se reviste sobre un soporte antes deentrar en contacto con la capa fibrosa.

En un procedimiento, la resina mezclada con el catalizador y cualesquiera aditivos se reviste preferentemente sobreun soporte, tal como un sustrato de papel siliconado, antes de entrar en contacto con la capa fibrosa. La resina sereviste preferentemente sobre el sustrato usando un material de carga convencional. El revestimiento se depositapreferiblemente sobre el sustrato a una temperatura elevada. La temperatura seleccionada dependerá de la resinausada, aunque habrá una temperatura apropiada en los alrededores de los 60ºC.

Se puede usar cualquier catalizador apropiado. El catalizador se seleccionará para corresponder a la resina usada.Un catalizador apropiado para su uso con una resina epoxídica es un agente endurecedor de dicianodiamida. Elcatalizador se puede acelerar. Cuando se usa un catalizador de dicianodiamida, se puede usar una urea sustituida como acelerador. Los aceleradores apropiados incluyen Diuron, Monuron, Fenuron, Clortoluron, bisurea de toluenodiisocianato y otros homólogos sustituidos. El agente endurecedor epoxídico se puede seleccionar entreDapsona, (DDS), diamino-difenil-metano (DDM), complejo de BF3-amina, imidazoles sustituidos, anhídridos acelerados, metafenilenodiamina, diamino difeniléter, polieteraminas aromáticas, productos de adición de aminas alifáticas, sales de aminas alifáticas, productos de adición de aminas aromáticas y sales de aminas aromáticas.Igualmente apropiados para los sistemas que contienen una funcionalidad acrilato son los fotoiniciadores de radiación ultravioleta tales como los que liberan un ácido de Lewis o Bronstead al ser irradiados. Los ejemplosincluyen sales de triarilsulfonio que poseen aniones tales como tetrafluoroborato o hexafluoroborato.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención se proporciona un artículo de fabricación producido apartir del material de moldeo del primer aspecto o fabricado según el procedimiento del segundo aspecto. Preferentemente, el artículo tiene un contenido de huecos inferior al 2 %. Más preferentemente, el contenido dehuecos del artículo es inferior al 0,5 %.

De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento para formar el artículode fabricación del tercer aspecto en el cual el material de moldeo se pone en contacto con un molde y se permiteque endurezca.

La invención se va a describir ahora a título de ejemplo con referencia a los dibujos de ejemplo anexos en loscuales:

La figura 1 es un diagrama esquemático de un material de moldeo de tres capas según la presente invención;

La figura 2 es un diagrama esquemático del aparato usado en la producción de artículos de moldeo usando elmaterial de moldeo de la presente invención; y

La figura 3 es un diagrama esquemático de un aparato alternativo.

Tal como se representa en la figura 1, el material de moldeo de la presente invención 1, comprende una películacentral de resina 2 que tiene capas fibrosas 3 y 4 situadas en caras opuestas del mismo.

En uso, este material 1 se deposita sobre la superficie de la herramienta 4. El material se puede laminar con otrosmateriales de la presente invención o con preimpregnados convencionales. En la disposición representada en lafigura 2, se intercalan dos capas de material de moldeo de acuerdo con la presente invención con capas depreimpregnado convencional 5. Esta pila está preferiblemente envuelta por una película no perforada 6, un materialtranspirable 7 y una película de vacío 8. La película de vacío 8 se sella en el mecanizado mediante una cintaadhesiva 9 y el aire es evacuado durante el procedimiento de endurecimiento a través de la línea de vacío 10.

El endurecimiento se efectúa preferentemente a temperatura superiores a la temperatura ambiente.

Las mechas de vidrio 11 se pueden utilizar para ayudar a purgar el aire perimetral. Las mechas de vidrio son particularmente ventajosas cuando se usa un modo de purga cero de procesamiento. Las mechas de vidrio seponen a través de la película no perforada para ayudar a la evacuación del aire de la pila de laminados. Además,para ayudar a la eliminación del aire, las mechas de vidrio se pueden poner a través de la película no perforada en elcentro del panel. Éstas permiten que el aire sea purgado desde el centro del panel y también actúa de conexiónentre los materiales de moldeo de la presente invención en el laminado en el eje Z, con lo cual se ayuda, además, a la evacuación del aire.

Cuando se fabrican laminados en sándwich en una operación es beneficioso tener agujeros para la purga del aire enel núcleo. Estos permiten que el aire se escape del laminado subyacente previniendo de este modo cualquier atascodel material bajo el bloque de espuma. Se pueden usar cortes de sierra en la cara inferior del núcleo alrededor delperímetro para eliminar cualquier efecto de atasco del borde del núcleo. Los cortes de sierra son típicamente de unaprofundidad de 12 mm por un ancho de 1 mm y 8 cm de largo con una separación entre cada uno de 8 cm.

El aparato representado en la figura 3 es muy similar al de la figura 2 pero es apropiado para su uso con una pila grande de laminados.

Un programa de endurecimiento apropiado implica mantener la temperatura en un punto en el cual la viscosidad dela resina sea baja, por ejemplo, 1 Pa (10 poise) a 10 Pas (100 poise) durante un periodo de 4 horas, y permanezcabaja durante un tiempo suficiente para que la resina empape las fibras de la capa o las capas fibrosas. Un programade endurecimiento típico sería elevar de 25 ºC a 70 ºC, un intervalo a 70 ºC durante cuatro horas, elevar a 85 ºC y a continuación mantener a 85 ºC durante 10 horas. En este programa una viscosidad de resina típica caería a 4 Pas (40 poise) y al final del intervalo de cuatro horas se habría elevado solamente a 10 Pas (100 poise). Las velocidades de elevación a 70 ºC o 85 ºC no son críticas. Sin embargo, estarán normalmente en el intervalo de 0,1 a 10 ºC/min.

Ejemplo 1

Un preimpregnado de acuerdo con la presente invención se formó depositando un refuerzo tejido unidireccional devidrio E de 500 g/m2 sobre los lados opuestos de una capa de 430 g/m2 de resina. Esta preimpregnado se intercaló con capas de cinta de preimpregnado convencional de vidrio E 1200 con un contenido de resina del 30 % en peso.En ambos tipos de preimpregnado la resina usada fue la SP Systems SE90 disponible en SP Systems of StructuralPolymer (Holdings) Limited de la Isla de Wight. La resina es un preimpregnado epoxídica no endurecida, conendurecimiento entre 85 y 120 ºC, de flujo elevado, endurecida por un agente endurecedor de dicianodiamida. Lapreimpregnado SE90 es un preimpregnado epoxídica.

La pila de laminados se cubrió entonces con una cubierta provisional de nailon y una película de liberación microperforada, una capa de 150 g de material de transpiración no tejido y una bolsa de vacío de nailon impermeable.

Se aplicó un vacío del 90 % y el conjunto se calentó desde la temperatura ambiente hasta 70 ºC a una velocidad de0,3 ºC/min. La temperatura se mantuvo entonces a 70 ºC durante 4 horas. La temperatura se elevó hasta 120 ºC y acontinuación se mantuvo durante una hora. El laminado se enfrió entonces hasta la temperatura ambiente y ellaminado se desmoldeó y se examinó.

Durante el examen se observó que las capas secas de refuerzo estaban completamente empapadas y el laminadoestá libre de aire atrapado.

El contenido de huecos del laminado se determinó midiendo la gravedad específica de la muestra pesándola en elaire y en el agua. El laminado se introdujo a continuación en un horno a 650 ºC para quemar la resina. A partir de lapérdida de peso y de las densidades de la resina y del vidrio, se calculó el contenido de huecos. Las medicionesmostraron que el contenido de huecos era inferior al 0,25 %. La fracción final del volumen de fibras era del 56 %.

Aunque el material de moldeo de la presente invención tiene típicamente dos o tres capas, se entenderá que unmaterial de moldeo multicapa de acuerdo con la presente invención, se puede suministrar al fabricante en unarealización que comprende más de tres capas debido a la combinación de diversas capas del material de moldeo dela presente invención.

El material de moldeo multicapa comprende tres capas, en el cual una capa central tiene una capa fibrosa unida a uno de los dos lados.

En una realización alternativa, el material de moldeo multicapa comprende cinco capas en las cuales las dos capas exteriores son capas fibrosas secas fijadas por su superficie interior a una capa de película de resina. Las capas depelícula de resina están ellas mismas adheridas a otra capa fibrosa seca que forma la capa central (quinta). Lascapas de resina de este material multicapa se pueden formar a partir de diferentes resinas.

Igualmente se pueden formar estructuras multicapa mayores en las cuales las capas fibrosas secas están fijadas auna capa de película de resina. De nuevo, las capas de película de resina de este material multicapa se puedenformar a partir de diferentes resinas.

De este modo, la superficie exterior del material de moldeo está libre de resina y por lo tanto está seca al tactodebido a la presencia de dos capas fibrosas y se puede, por lo tanto, manejar con facilidad.

Sin desear quedar ligado a ninguna teoría, se cree que cuando el material de la presente invención se usa solo,laminado con otras capas del material de moldeo de la presente invención o se lamina con capas de preimpregnadoconvencional, la capa fibrosa del material de la presente invención se consigue de una manera similar a las capassecas de refuerzo de los sistemas convencionales, porque permite que el aire atrapado salga del laminado.

Una ventaja particular de la realización de la presente invención es que la cantidad de resina presente en el materialde moldeo multicapa se puede controlar de manera que cuando el material se endurece, la cantidad correcta deresina fluirá dentro de las capas fibrosas secas y no habrá reducción en el contenido de resina endurecida.

El material de moldeo de la presente invención ofrece sorprendentemente una serie de ventajas sobre los materialesde moldeo convencionales. Una ventaja particular de la presente invención es que el material de moldeo muestracaracterísticas de manejo mejoradas cuando se compara con las de los materiales convencionales en que es másflexible, es decir, tiene un recubrimiento mejorado y se puede, por lo tanto, usar en la producción de materiales demoldeo más complejos. Se ha descubierto que el material de moldeo de la presente invención que tiene un peso defibra de 3.500 g/m2 tiene un mejor recubrimiento que un preimpregnado convencional comparable con un peso de fibra de 1.700 g/m2.

Además, se ha descubierto que el material de moldeo de la presente invención muestra una tendenciaconsiderablemente inferior a conectar detalles en un material de moldeo. Sin ánimo de adherirse a ninguna teoría,se cree que esto es debido a las capacidades de los pliegues a deslizarse los unos sobre los otros durante las etapas de consolidación y endurecimiento. Además, incluso si no se produce la conexión, el material de moldeo dela presente invención tiende a rellenar cualquier área conectada con resina en lugar de dejar un hueco en ellaminado. De nuevo, sin ánimo de adherirse a ninguna teoría, se cree que esto es debido al hecho de que el huecopotencial ha sido evacuado por las excelentes propiedades de transporte del aire del material de la invención y deeste modo la resina puede llenar el hueco potencial puesto que no hay aire atrapado. Por este medio se puedeobtener un producto acabado de gran calidad.

Esto está en oposición con los materiales convencionales, donde se pueden observar las imperfecciones en lasuperficie del material de moldeo en áreas complejas de molde, tales como las esquinas debido a la conexión deáreas del molde por el material de moldeo. Por lo tanto, es posible usar el material de moldeo de la presenteinvención en la producción de formas más complejas de las que se han podido conseguir hasta ahora.

En los preimpregnados convencionales que se han procesado bajo consolidación al vacío, es importante evitar lasáreas secas de las fibras de refuerzo puesto que generalmente no se empapan completamente durante la producción del preimpregnado, lo cual puede dar como resultado unas zonas de debilidad en los productosacabados. Sin embargo, cuando se usan los materiales de moldeo de la presente invención, la capa fibrosa no seempapa específicamente durante la producción del preimpregnado sino que se emparará completamente durante elprocesamiento.

Puesto que el material de moldeo mejorado de la presente invención muestra estas características mejoradas, esposible usar preimpregnados más pesados que las que han sido posibles utilizar usando tecnología convencional depreimpregnado. Con la tecnología convencional, incluso cuando se producen pesos pesados, son difíciles demanejar y por lo tanto no son deseables. Sin embargo, puesto que los materiales de moldeo de la presenteinvención muestran características de recubrimiento mejoradas, incluso los preimpregnados más pesados se pueden manejar con facilidad.

En una realización de la invención las propiedades adhesivas de la capa de resina pueden ser suficientes pararetener la capa fibrosa como quiera que esté formada en posición. En otra realización la capa fibrosa puede estarretenida contra la capa de resina mediante un adhesivo. Se entenderá que el adhesivo no previene el desplazamiento de la resina dentro de la capa fibrosa durante la producción del producto.

La presencia del agente de pegajosidad/aglomerante sirve para una serie de funciones. En primer lugar, puedeproporcionar un grado de pegajosidad a las superficies del material, ayudando por lo tanto a las capas adyacentesde material a mantenerse juntas durante el procesamiento.

En segundo lugar, la presencia del agente de pegajosidad/aglomerante sirve para estabilizar las capas fibrosas y deeste modo mejorar la integridad de la superficie del preimpregnado. Esto es particularmente importante cuando lascapas fibrosas sobre las caras de la impregnación mejorada están hechas a partir de mechas o estopas puras defibras en lugar de materiales tejidos o cosidos. El material de esta realización puede tener características mejoradasde manejo y puede ser menos probable que sea dañado al ser manejado antes del moldeo.

Cuando está presente un agente de pegajosidad/aglomerante, también sirve de agente de endurecimiento entrepliegues, lo que puede proporcionar mejoras significativas en la energía de fractura entre pliegues.

La disposición de la estructura de las fibras en la capa fibrosa o de la propia capa fibrosa se puede alterardependiendo de las propiedades requeridas que se van a mostrar en el producto final acabado. Por ejemplo, cuandoel producto ha de ser un molde compuesto de compresión de gran rendimiento, es preferible usar áreas discretas derefuerzo en lugar de longitudes continuas. Convencionalmente, estas pequeñas áreas son de una dimensión aproximada de 300 mm x 300 mm. Aunque el uso de materiales fibrosos con áreas discretas de refuerzo ofrece una serie de ventajas, en el pasado no han sido generalmente aceptados por los fabricantes puesto que su uso requieremucha mano de obra. Este es particularmente el caso cuando la pieza de moldeo es de gran dimensión y comprende diversas capas. A este respecto, se observará que en la fabricación de, por ejemplo herramientas compuestas, la pieza de moldeo se puede hacer con aproximadamente 20 capas y tener entre 20 y 50 m2 de superficie.

Los paneles discretos de material fibroso usados para formar la capa fibrosa del material de moldeo de la presenteinvención son preferiblemente cuadrados de 300 mm x 300 mm. Cuando el material de moldeo comprende dos capas fibrosas situadas sobre caras opuestas de la capa de resina, los paneles discretos se disponenpreferiblemente de manera que las uniones entre los paneles sobre la capa superior estén escalonadas a partir delas que están entre los paneles en la capa inferior. De este modo no se pone en peligro la resistencia inherente delmaterial.

Se entenderá que un material de moldeo de acuerdo con la presente invención se puede formar fácilmentedepositando piezas de material fibroso, del tamaño deseado, sobre la capa de resina. De este modo de acuerdo conuna realización alternativa adicional de la presente invención se proporciona un material de moldeo en el cual la ocada capa fibrosa comprende piezas discretas de material fibroso.

La ventaja asociada a los materiales formados de esta manera es que el fabricante puede aplanar simplemente elmaterial y se elimina la necesidad de fijar por separado, por ejemplo, cuadrados de material fibroso. Como con losmateriales convencionales, los materiales con estas superficies discretas de fibra se hunden para adaptarse al perfilde la herramienta y se minimiza el riesgo de conectar áreas del molde que conducen a la formación de huecos. Lalongitud reducida de las fibras presente en un material de este tipo reduce también las tensiones que pueden surgiren el laminado acabado. Estas tensiones son el resultado de la contracción térmica o de endurecimiento y puedendar como resultado la delaminación o incluso el cambio de forma de la herramienta.

En una realización alternativa se proporciona un material de moldeo para su uso en la producción de una capa desuperficie que comprende una capa de resina con una capa fibrosa unida a cada superficie de la misma. El material unido a una superficie es preferiblemente un material tejido y la capa unida a la superficie opuesta es preferiblemente un material no tejido. Una capa fibrosa ligera, típicamente de 20 g/m2.

Los materiales de moldeo de la presente invención se pueden formar fácilmente poniendo en contacto la capa deresina con la o cada capa fibrosa.

El peso de la resina revestida sobre el soporte dependerá de las propiedades requeridas del preimpregnado acabada. Sin embargo, el peso va generalmente de 20 a 1.200 g/m2.

El sustrato revestido puede pasar sobre una placa de enfriamiento a aproximadamente 50 ºC para reducir latemperatura de la resina.

Cuando se desea formar un material de moldeo con capas fibrosas situadas sobre ambos lados de la capa deresina, hay diversos procedimientos disponibles. En un procedimiento, se forman dos preimpregnados tal como seha descrito anteriormente, los sustratos se retiran y las dos preimpregnados se combinan entonces con los dos ladosresinosos colocados juntos de tal manera que los lados fibrosos están situados el uno aparte del otro para que deeste modo estén sobre las caras exteriores del sándwich resultante. Cuando las dos capas de resina se unifican, elmaterial de moldeo resultante tiene una capa de resina central unida sobre cada cara a una capa fibrosa.

En una disposición alternativa, un material de moldeo que comprende una capa de resina y una única capa fibrosaproducida tal como se ha descrito anteriormente es girada de manera que descansa sobre la capa fibrosa seca, seretira el soporte y entonces se puede colocar una capa fibrosa sobre la superficie de resina expuesta.

En un procedimiento alternativo para formar el material de moldeo multicapa, se reviste una tela o un tejido portadorsobre ambos lados con una película de resina y se combinan las capas fibrosas secas sobre cada cara de la películade resina.

En un procedimiento alternativo adicional, se deposita una capa fibrosa tal como un soporte y la capa de resina sereviste entonces sobre el mismo. La segunda capa fibrosa se puede entonces depositar fácilmente sobre la superficie expuesta.

El procedimiento se puede mecanizar y puede ser un procedimiento por lotes o un procedimiento continuo.

Los resultados particularmente mejorados en el procesamiento del material de la presente invención se puedenobtener si se tiene cuidado de garantizar que las capas fibrosas secas están en contacto con un sistema de vacío para garantizar que el aire arrastrado puede ser totalmente evacuado. Un procedimiento para obtener el contactoentre las capas fibrosas secas y el sistema de vacío es cortar el material de moldeo de la presente invención másgrande de lo que es convencional y a continuación unirlo al sistema de vacío a través de un medio que deja pasar elaire. Los medios apropiados incluyen un material transpirable no tejido, un material transpirable tejido o cordones oestopas fibrosos secos. Los materiales transpirables apropiados no tejidos incluyen material afieltrado de nailon de150 g/m2.

Las dos superficies tejidas se empapan generalmente durante el procedimiento de consolidación. Se puede usarcualquier material textil tejido apropiado. Sin embargo, en una realización particularmente preferida se selecciona elmaterial por tener una buena estabilidad a la luz y por mejorar el aspecto del producto acabado.

Una vez se ha formado el material de moldeo de la presente invención, puede enrollarse. Puede usarse un materialde intercalado. Un material particularmente adecuado de intercalado es un intercalado de polietileno.

El material de moldeo de la presente invención se puede almacenar fácilmente hasta que se necesite. La vida útildependerá del sistema de resina. Es preferible que el material se almacene a temperaturas inferiores a cero (más preferiblemente -18 ºC a -4 ºC). A temperatura ambiente, el producto tiene una vida útil de entre 5 y 55 días,dependiendo del sistema de resina y del peso de la fibra. Después de concluir el periodo de vida útil, el productotodavía se puede usar pero tiene las características y las propiedades de los preimpregnados convencionales.

Los materiales de moldeo de la presente invención o fabricados según el segundo aspecto de la presente invenciónse pueden usar solos, laminados con otras capas de material de moldeo de la presente invención o laminados conmateriales de preimpregnado convencionales. Los materiales se pueden procesar por cualquier procedimientoapropiado y se endurecen preferiblemente mediante una técnica de procesamiento al vacío para formar laminadosde alta calidad.

Otra ventaja del material de moldeo de la presente invención es que la sección gruesa, es decir, la que tiene un espesor superior a 4 mm, preferiblemente aproximadamente 10 mm, se puede producir en una única operación sinningún requisito de etapas intermedias de apelmazado de consolidación.

Cuando se va a revestir una superficie vertical de molde, se usa preferentemente una combinación del material demoldeo de la presente invención con preimpregnados convencionales puesto que la gran pegajosidad del materialconvencional ayudará a mantener el material de la presente invención en su sitio. Alternativamente, se puede usarun material de moldeo de la presente invención revestido con agente de pegajosidad/aglomerante.

El material de moldeo de la presente invención es particularmente apropiado para su uso en combinación con lacinta de preimpregnado. La combinación del material de moldeo de la presente invención y la cinta de preimpregnado es particularmente ventajosa puesto que el material de la presente invención permite que la cintatranspire de manera que reduce la formación de huecos o incluso la elimina. Además, la realización permite inclusousar cintas de baja calidad con fibras seca o parcialmente empapadas puesto que al endurecerse las fibras seempaparan completamente para, de este modo, formar un laminado de gran calidad.

En uso, una vez que las capas del laminado se han depositado dentro del molde, la resina se endurece. Es deseableseleccionar un programa de endurecimiento, con lo cual la temperatura se mantiene en un punto en el cual laviscosidad de la resina es baja. El programa de endurecimiento seleccionado dependerá de la resina usada.

Si fuese necesario se puede aplicar un revestimiento a la pieza de moldeo. El revestimiento puede comprender unsistema convencional de revestimiento con gel. Los sistemas apropiados de revestimiento de gel incluyen resinaepoxídica con la incorporación de una variedad de materiales de carga y pigmentos. Los revestimientos de gel de poliéster o éster de vinilo también se pueden usar.

Aunque estos revestimientos de gel proporcionan resultados satisfactorios, requieren mucha mano de obra. Se ha descubierto actualmente que se puede obtener un revestimiento mejorado mediante el uso de un material de moldeomodificado de la presente invención, el cual se usa como la capa más cercana al molde. El material de moldeo

5 modificado comprende una capa de resina con un material textil tejido ligero sobre una cara y una tela no tejida sobre la otra cara. Este material aplicado a una herramienta con el material textil tejido orientado hacia el molde yapoyado con un material de moldeo convencional o un material de moldeo de acuerdo con la presente invenciónproporciona una superficie de gran calidad sustancialmente libre de poros o porosidad de superficie.

El material de moldeo de la presente invención se puede usar solo o laminado con una o más capas de material de10 moldeo de acuerdo con la presente invención o materiales de moldeo convencionales.

Los materiales de moldeo de la presente invención se pueden usar en la producción de una gran gama deproductos. Los ejemplos incluyen los productos usados en la industrial naval, tales como cascos de barcos, mástiles,piezas de repuestos para barcos; la industria aerospacial tales como piezas de fuselaje; la industrial del motor talescomo piezas de la carrocería de coches, furgonetas o camiones; la industria deportiva tal como tablas de surf, tablas

15 de windsurf y otros equipamientos deportivos tales como bicicletas o palos de hockey, y los usados en otras industrias tales como las herramientas de materiales compuestas, los tubos de materiales compuestos y palas deturbinas tales como las usadas en los aerogeneradores.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Un material de moldeo multicapa que forma un preimpregnado preformado adaptada para su uso enmúltiples capas, comprendiendo dicho material multicapa de moldeo una capa de material de resina, caracterizado porque la capa de material de resina comprende una primera capa fibrosa unida a la superficie superior del mismo y una segunda capa fibrosa unida a la superficie inferior del mismo poniendo en contacto la capa de resina y lasrespectivas capas fibrosas, con lo cual las superficies exteriores del material de moldeo están exentas de resina y secas al tacto para permitir que el aire atrapado salga de dicho material de moldeo multicapa durante el procesamiento de dicho material.
2.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera y la segunda capa están formadas a partir del mismo material.
3.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera y la segunda capa están formadas a partir de diferentes materiales.
4.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la o cada capa fibrosa está parcialmente impregnada de resina.
5.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la capa fibrosa es continua.
6.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa fibrosa es discontinua.
7.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material de resina es un polímero de termoendurecible.
8.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el polímero determoendurecible se selecciona a partir de sistemas epoxídicos, de poliéster, éster de vinilo, poliimida, éster decianato, fenólicos y de bismaleimida, las modificaciones de los mismos y las mezclas de los mismos.
9.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la o cada capa fibrosa está formada a partir de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras depolietileno, fibras de aramida, fibras naturales o fibras naturales modificadas.
10.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque las fibras de la capa o las capas fibrosas son unidireccionales.
11.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 caracterizado porque las fibras de la capa o las capas fibrosas son de material textil tejido.
12.

Un material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en elque dichas capas fibrosas están sujetas a dicha capa de resina por la pegajosidad inherente de las superficiesadyacentes de la capa de resina.
13.

Un material de moldeo multicapa para su uso en la producción de una capa de superficie que comprendeun material de moldeo multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12
14.

Un material de moldeo multicapa para usar en la producción de una capa de superficie de acuerdo con lareivindicación 13, en el que una capa fibrosa tejida está unida a una superficie y una capa fibrosa no-tejida estáunida a la superficie opuesta.
15.

Un procedimiento para formar un material multicapa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones1 a 14, poniendo las capas fibrosas en contacto con la capa de resina.
16.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque la resina mezclada con uncatalizador y cualesquiera aditivos está revestida sobre un soporte antes de ser puesta en contacto con la capafibrosa.
17.

Un procedimiento para formar un artículo de fabricación en el que el material de moldeo de una cualquierade las reivindicaciones 1 a 14 se pone en contacto con un molde y se deja que endurezca.