ES2213360T3 - Estratificado de refuerzo. - Google Patents
Estratificado de refuerzo.Info
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Abstract
Un estratificado de refuerzo para reforzar un sustrato, que comprende una capa portadora, una capa de espuma de refuerzo rígida asegurada a dicha capa portadora, una capa de espuma adaptable asegurada a dicha espuma rígida, comprendiendo dicha capa de espuma adaptable una capa de unión para asegurar dicho estratificado a un sustrato, siendo curables por calor dicha capa de espuma rígida y dicha capa de espuma adaptable, y comprendiendo dicha capa de espuma adaptable medios para absorber las tensiones de encogimiento debidas al curado por calor de dicha capa de espuma y al enfriamiento del sustrato.
Description
Estratificado de refuerzo.
La práctica usual para rigidizar paneles
exteriores de carrocería de automóvil consiste en hacerlo con un
polímero termocurable en forma de lámina situado por el interior de
un panel y en curado luego en un horno de pintura. El rigidizador
usual curado por calor se coloca como se coloca un papel para la
pared o como una capa aplicada por pulverización. La aplicación se
realiza en forma de hoja de una sola capa o de doble capa. La capa
principal es una capa termocurable, con o sin respaldo. Cuando se
utiliza respaldo, éste puede consistir en tela de fibra de vidrio,
malla metálica o una lámina. La pulverización se aplica en una sola
capa de polímero, sin respaldo. La capa de polímero tiene un grosor,
generalmente, de 0,5 a 2,55 mm (0,020 a 0,100 pulgadas).
En la industria de la automoción, cuando se
pintan las puertas de un vehículo durante el curado por calor, se
presenta un problema relacionado con la lectura a través de la
pintura debido al curado por calor del rigidizador del panel
metálico exterior de la carrocería y la dilatación y la contracción
del panel exterior metálico durante el ciclo de cocción de la
pintura. Sería deseable que pudieran ofrecerse técnicas para
eliminar o reducir los problemas de lectura a través de la
pintura.
El documento BE 882 163 describe un producto
estratificado que tiene una "piel" y que se produce de acuerdo
con la técnica de colada por expansión, interponiendo un material
flexible, expandible, que contiene celdas abiertas y empapado con
una resina termocurable por fuera del delgado exterior de la piel.
El material polímero es, también, termocurable y cuando se expande
ocupa el interior del molde y constituye la superficie interna del
material flexible expandido. La resina del material flexible
expandido cura después de haber curado el polímero. El material
polímero flexible sufre una compresión diferencial en proporción a
la diferente dilatación del material expandible y es retenido, por
tanto, en cualquier deformación del delgado exterior de la piel.
De acuerdo con el presente invento, se
proporciona un estratificado de refuerzo para reforzar un sustrato
que comprende una capa portadora, una capa de espuma de refuerzo
rígida asegurada a dicha capa portadora, una capa de espuma
adaptable asegurada a dicha espuma rígida, comprendiendo dicha capa
de espuma adaptable una capa de unión para asegurar dicho
estratificado a un sustrato, siendo termocurables dicha capa de
espuma rígida y dicha capa de espuma adaptable, y comprendiendo
dicha capa de espuma adaptable medios para absorber las tensiones de
encogimiento debidas al curado por calor de dicha capa de espuma y
al enfriamiento del sustrato.
Un objeto de este invento es proporcionar un
rigidizador para un panel de carrocería que suponga una mejora con
respecto a las prácticas usuales.
Otro objeto de este invento es eliminar la
aparición de sombras en la pintura o la deformación del metal
reduciendo las tensiones debidas al encogimiento por curado durante
el curado del polímero y del panel metálico.
Todavía otro objeto de este invento es
proporcionar tales técnicas que sean adaptables, en particular, a la
industria de la automoción.
De acuerdo con un aspecto de este invento, se
proporciona un rigidizador o refuerzo estratificado para un panel de
carrocería, que incluye dos capas de polímero montadas contra un
sustrato, con o sin respaldo. Preferiblemente, una de las capas de
polímero es una espuma adaptable que se dispondría directamente
contra el sustrato o miembro estructural que se refuerza. Una capa
de espuma rígida o exterior se asegura al otro lado de la capa de
espuma adaptable y un portador, tal como una lámina o respaldo de
fibra de vidrio, se asegura a la superficie exterior de la capa de
espuma rígida.
De acuerdo con otro aspecto de este invento, el
estratificado de refuerzo para una parte o sustrato se prepara a
partir de un respaldo o miembro rigidizador que tiene una espuma
expandible asegurada al mismo. De acuerdo con el invento, la lectura
a través se controla merced a diversas técnicas alternativas. Por
ejemplo, la lectura a través puede controlarse no teniendo bordes
longitudinales paralelos. Esto puede conseguirse disponiendo de
configuraciones onduladas y/o en dientes de sierra en dos y/o en
cuatro bordes opuestos. Otra técnica pata controlar la lectura a
través sería mediante el grosor del material polímero y punzonando o
realizando agujeros a través de todas las capas de polímero y de
respaldo. El diseño de los agujeros puede ser ordenado o uniforme o
puede tener una imagen escalonada o aleatoria.
Las Figuras 1 y 2 son vistas en sección, en
alzado, de rigidizadores de la técnica anterior;
la Figura 3 es una vista en sección, en alzado,
de un rigidizador tricapa para panel de carrocería, de acuerdo con
este invento;
la Figura 4 es una vista en perspectiva que
ilustra el rigidizador de la Figura 3 empleado para aplicación a una
puerta de automóvil;
las Figuras 5-7 son vistas en
sección de diversas configuraciones basadas en la sección
A-A de la Figura 4;
la Figura 8 es una vista en alzado lateral que
muestra el interior de una puerta de vehículo con un estratificado
de refuerzo montado en ella, de acuerdo con otro aspecto de este
invento;
la Figura 9 es una vista en sección tomada en la
Figura 8 por la línea 9-9;
la Figura 10 es una vista en alzado frontal de
una forma de estratificado de refuerzo; y
la Figura 11 es una vista similar a la de la
Figura 10 de una forma modificada de estratificado de refuerzo.
Las Figuras 1-2 ilustran
prácticas usuales para rigidizar paneles exteriores de carrocerías
de automóvil. Como en ella se muestra, se proporciona un sustrato 1
de metal sobre el que se une un polímero 2. La aplicación del
polímero 2, que puede ser un polímero termocurable en forma de hoja
puede realizarse utilizando una técnica del tipo del empapelado de
paredes, como se muestra en la Figura 1, o puede aplicarse por
pulverización, como se muestra en la Figura 2. En la práctica
ilustrada en la Figura 1, un respaldo 3 de fibra de vidrio cubre el
polímero 2. Una vez aplicado el polímero 2, se le cura entonces
mediante calor en un horno. Cuando se utiliza una aplicación del
tipo de empapelado, puede aplicarse una hoja de una sola capa o de
doble capa. La capa principal sería una capa temocurable, con o sin
respaldo. En la alternativa de la Figura 2 se aplica una sola capa
de polímero sin respaldo. Cuando se utilice un respaldo, éste puede
ser tela de fibra de vidrio, malla metálica, o una lámina.
Generalmente, la capa de polímero tendría un grosor de 0,5 a 2,55 mm
(0,020 a 0,100 pulgadas).
Los rigidizadores usuales para paneles tales como
los mostrados en las Figuras 1 y 2, encogen al curar. Debido a su
buena adherencia, se generan tensiones de encogimiento por curado en
el sustrato 1 al que está unido el rigidizador. En consecuencia, la
pintura de la cara opuesta del sustrato 1 adoptaría un diseño que
reflejaría las tensiones inducidas en el sustrato.
La Figura 3 ilustra un rigidizador 4 de acuerdo
con este invento. Como en ella se muestra, una capa 5 de espuma
adaptable es aplicada directamente contra el panel o sustrato 1 de
metal. Una capa 6 de espuma rígida es aplicada contra la capa 5 de
espuma adaptable. La Figura 3 ilustra, asimismo, una lámina o
respaldo de fibra de vidrio o portador 7 en la cara exterior de la
capa 6 de espuma rígida. Esto da como resultado un rigidizador 4
para panel de carrocería en forma de estratificado tricapa.
Cuando el rigidizador tricapa 10 cura, la primera
capa interna 5 no puede transmitir las tensiones de encogimiento al
sustrato 1 y la capa 5 no puede evitar que el panel metálico
exterior se encoja cuando se le saca del horno, porque no es rígido
después del curado. La segunda capa 6 es rígida, tras el curado,
pero la transmisión al sustrato de sus tensiones de encogimiento es
bloqueada por la primera capa adaptable. El respaldo o portador 7 se
utiliza para proporcionar rigidez adicional.
La capa 5 de espuma adaptable absorbe las
tensiones de encogimiento debidas al curado de las capas
termocurables. Las grandes tensiones de encogimiento de la capa
rígida 6 no son transmitidas al sustrato metálico 1 ya que la capa
rígida 6, con su respaldo 7, aportará rigidez al panel. Grosores
típicos de las capas son de 1-1,5 mm para la capa
adaptable 5 y 25,4-50,8 mm (1-2,0
pulgadas) para la capa rígida 6, teniendo la capa 7 de respaldo un
grosor de 0,05-0,255 mm (0,002-0,004
pulgadas). Para las capas 5 y 6 pueden utilizarse cualesquiera
materiales adecuados. Sin embargo, ambas capas de polímero deben ser
químicamente compatibles, pues de lo contrario se vería comprometido
el producto curado terminado de cualquier capa. Se hace referencia a
la patente norteamericana núm. 5.575.526 y a la patente
norteamericana núm. 6.482.496. Ambas patentes divulgan materiales
adecuados que pueden utilizarse para la capa de espuma con el fin de
crear una espuma estructural rígida y materiales para el portador.
Los materiales específicos no son críticos siempre que se comporten
en la manera pretendida, a saber, siempre que la capa 5 sea
adaptable mientras que la capa 6 tenga rigidez. La capa adaptable 5
puede tener características similares a las del caucho, tal como los
materiales empleados usualmente para las juntas de la puerta de las
neveras o las tiras de las puertas de los automóviles. La capa 5
puede ser pegajosa o no.
La Figura 4 ilustra el estratificado 4 con
respaldo de lámina de este invento, utilizado para aplicación en
puertas de automóviles. Las Figuras 5-7 ilustran en
sección distintas posibles configuraciones para tales aplicaciones.
Como es evidente a partir de las Figuras 3 y 5, el rigidizador 4
tricapa de polímero puede tener un grosor uniforme con capas planas,
como se ilustra en la Figura 3.
Sin embargo, la Figura 5 ilustra un panel 1 de
puerta con una configuración en curva somera. El parche o
rigidizador 4 se adaptaría a esa configuración. La Figura 5 muestra
el rigidizador 4 con un grosor uniforme. Las Figuras
6-7, sin embargo, muestran variaciones que podrían
incorporarse y que exigirían un grosor no uniforme. Como se ilustra,
el portador o respaldo en lámina 7 incluye una sección 7A de canal
exterior que forma una nervadura o reborde en combinación con la
parte extendida 8 de las capas de espuma 5, 6. Las capas de espuma
5, 6 podrían preverse como dos pares de hojas separados que apoyasen
unas contra otras en la sección 7A de canal. Por ejemplo, la Figura
6 muestra las dos capas de espuma 5 apoyadas una contra otra en la
superficie 5A. El respaldo 7 de lámina puede estar formado, también,
por dos capas que apoyen en el centro del canal 7A.
La Figura 7 muestra extensiones de extremo o
pestañas 7B para el respaldo 7 de lámina con pestañas 9 de extremo
adaptables para el par de capas de espuma 5, 6 en combinación con
una extensión central 7C del respaldo 7 de lámina y una extensión
central 9A de las capas de espuma 5, 6 para acomodar una nervadura
1A del panel 1. La previsión de estas extensiones hacia fuera tiene
como consecuencia la formación de secciones nervadas que aportan al
panel todavía más rigidez que un estratificado completamente plano
y/o uniforme en virtud del incremento de sección y de la
redistribución del refuerzo ofrecido por el estratificado con
respaldo de lámina lejos del eje neutro del panel. Así, las Figuras
6-7 ilustran que el rigidizador 4 incluye rebordes
de rigidización, mientras que la Figura 7 incluye, también, pestañas
de extremo de rigidización.
Las Figuras 8-11 se refieren a
otro aspecto de este invento, proyectado para enfrentarse a los
problemas relacionados con la lectura a través de la pintura que
provocan la formación de sombras o la deformación metálica. Las
técnicas implicadas en las Figuras 8-11 pueden
utilizarse en combinación con la estructura estratificada tricapa de
las Figuras 3-7 o puede utilizarse por separado de
esas características.
En general, el invento ilustrado en las Figuras
8-11 incluye proporcionar un rigidizador
estratificado o estratificado de refuerzo para una pieza o sustrato.
Los materiales del estratificado y del sustrato al que habría de
aplicarse y los usos del invento pueden ser los expuestos con
respecto a las Figuras 3-7.
Como se muestra en las Figuras
8-9, la pieza o sustrato 10 que se refuerza, es una
puerta de un vehículo. Un estratificado 12 de refuerzo se monta en
la puerta, de preferencia generalmente en el área central de la
puerta. El estratificado puede tener cualquier tamaño y forma
adecuados. En la realización preferida, el estratificado es de forma
generalmente rectangular, con ciertas modificaciones que se
describirán posteriormente. El estratificado 12 comprende un
respaldo 14 y una capa de espuma expandible 16 unida íntimamente. La
capa de espuma 16 puede ser una única capa de espuma estructural
rígida, tal como en mi solicitud y en mi patente antes indicadas o
puede adoptar la forma de dos capas, como se ilustra, por ejemplo en
la Figura 3. La capa 16 está dispuesta contra el sustrato 10. Cuando
el invento se utiliza en la industria de la automoción, la Figura 9
muestra esquemáticamente una boquilla 18 de pulverización de pintura
que aplica un diseño de pintura 20 para crear una capa de pintura 22
sobre el sustrato 10. Cuando la pieza 10 se encuentra en un horno de
pintura en el que cura el polímero 16, podría presentarse un
problema relacionado con la lectura a través de la pintura de los
rigidizadores de paneles metálicos de carrocería exteriores
térmicamente curados. El presente invento proporciona varias
técnicas para eliminar o reducir tal lectura a través de la
pintura.
La Figura 10 ilustra una práctica del invento
cuando el estratificado tiene un par de bordes laterales
longitudinales 26, 26 interconectados por un par de bordes extremos
transversales 24, 24. Como en ella se muestra, los bordes extremos
opuestos 24, 24 tienen una configuración lineal, no recta, que forma
crestas y valles. Específicamente, en la realización ilustrada en la
Figura 10, los bordes 24, 24 tienen una construcción en dientes de
sierra. Los bordes intermedios 26, 26 se ilustran como bordes
rectos, paralelos entre sí. Sin embargo, ha de comprenderse que los
bordes 26, 26 también pueden tener una forma no recta, por ejemplo,
una construcción en dientes de sierra, de manera que los cuatro
bordes tengan crestas y valles. Alternativamente, los bordes 26, 26
pueden tener la construcción en dientes de sierra y los bordes 24,
24 pueden ser bordes rectos, paralelos.
La Figura 11 ilustra una variación en la que los
bordes longitudinales 28, 28 tienen crestas y valles, con una
configuración ondulada. Los bordes intermedios 30, 30 se ilustran
rectos y paralelos. Sin embargo, el invento puede ser llevado a la
práctica similarmente cuando los bordes 30, 30 tienen, también, una
construcción ondulada, como los bordes 28, 28 o cuando la
construcción ondulada es la de los bordes 30, 30, siendo los bordes
28, 28 rectos y paralelos.
La Figura 8 ilustra la posibilidad adicional de
que los bordes 24 sean en dientes de sierra y los bordes 28
ondulados. Así, dentro de las amplias prácticas del invento, puede
utilizarse cualquier disposición para crear crestas y valles,
incluyendo diferentes formas de estructuras para conseguir las
crestas y los valles a lo largo de bordes diferentes.
De acuerdo con otra práctica del invento, la
lectura a través se controla mediante el grosor del material
polímero y punzonando o formando de otra manera agujeros a través de
todas las capas de polímero y de respaldo. La Figura 10, por
ejemplo, muestra un diseño de agujeros 32 en forma de agrupación
uniforme u ordenada en la que todos los agujeros están dispuestos en
filas y columnas rectas, en línea unos con otros. La Figura 11, sin
embargo, muestra los agujeros 34 en filas y columnas rectas
escalonadas. El invento puede llevarse también a la práctica cuando
los orificios adoptan un diseño aleatorio, en lugar de estar
dispuestos en filas y columnas.
Cuando se proporcionan agujeros a través del
estratificado 12, éste puede incluir, opcionalmente, bordes no
rectos tales como las formaciones en dientes de sierra y onduladas
u, opcionalmente, el estratificado podría tener algunos de sus
bordes, o todos ellos, rectos.
El invento puede llevarse a la práctica formando
la capa de respaldo 14 con la configuración deseada, que incluye los
bordes no rectos. El polímero o espuma no expandida puede aplicarse
entonces como recubrimiento o de otra manera a toda la superficie
del respaldo 14, para formar el estratificado 12. El estratificado
12 se montaría entonces en el sustrato 10 poniendo la capa 16 de
polímero contra el sustrato 10. Al activarse el polímero, la espuma
se expandería y desplazaría hacia fuera a la capa de respaldo 14,
alejándola del sustrato 10. La espuma se expandería, también, hacia
fuera más allá de los bordes del respaldo 14. Las diversas técnicas
empleadas para llevar a la práctica el invento tendrían como
consecuencia la reducción o la eliminación del sombreado de la
pintura o de la deformación del metal, reduciendo las tensiones por
encogimiento generadas durante el curado del polímero. Aunque el
invento se ejecuta en la práctica con un polímero termoexpandible,
también puede ser realizado con otros tipos de polímeros
expandibles, tales como los activados químicamente, al igual que en
la aplicación antes mencionada.
Si bien se ha descrito el invento particularmente
con respecto a su uso preferido para el refuerzo de puertas de
vehículos, el concepto del invento puede aplicarse al refuerzo de
otras partes. Por ejemplo, el invento puede utilizarse para techos,
tapas de compartimientos y parachoques de vehículos. Asimismo, el
invento puede utilizarse para reforzar piezas no pertenecientes a
vehículos. Similarmente, aunque el invento se ejecuta en la práctica
para soportar un sustrato metálico, pueden emplearse otros sustrato,
como se expone en las aplicaciones anteriormente mencionadas. El
respaldo 14 es, de preferencia, una delgada hoja de metal, tal como
una hoja de aluminio. Sin embargo, el invento puede ser llevado a la
práctica con otros materiales de respaldo tales como los descritos
en las aplicaciones antes citadas.
La provisión de las diversas técnicas para
controlar la lectura a través de la pintura puede incorporarse en
refuerzos de rigidización que incluyen las características añadidas
de las aplicaciones antes indicadas o que, simplemente, son parte de
una estructura básica que comprende un respaldo y un estratificado
de espuma.
Claims (19)
1. Un estratificado de refuerzo para reforzar un
sustrato, que comprende una capa portadora, una capa de espuma de
refuerzo rígida asegurada a dicha capa portadora, una capa de espuma
adaptable asegurada a dicha espuma rígida, comprendiendo dicha capa
de espuma adaptable una capa de unión para asegurar dicho
estratificado a un sustrato, siendo curables por calor dicha capa de
espuma rígida y dicha capa de espuma adaptable, y comprendiendo
dicha capa de espuma adaptable medios para absorber las tensiones de
encogimiento debidas al curado por calor de dicha capa de espuma y
al enfriamiento del sustrato.
2. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 1, en el que dicha capa portadora es un respaldo en
forma de hoja.
3. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 1 o en la reivindicación 2, en combinación con dicho
sustrato, y en el que dicha espuma adaptable está íntimamente unida
al citado sustrato.
4. Un estratificado como se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas
capas de espuma y dicha capa portadora incluyen al menos una
nervadura.
5. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 4, en el que dicho sustrato incluye una nervadura en
línea con la citada nervadura de dichas capas de espuma y dicha capa
portadora.
6. Un estratificado como se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas
capas de espuma y dicha capa portadora incluyen pestañas de
extremo.
7. Un estratificado como se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho
sustrato es una pieza de un vehículo seleccionada del grupo que
consiste en una puerta, un techo, una tapa de un compartimiento y un
parachoques.
8. Un estratificado como se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el dicho
estratificado tiene un par de bordes laterales longitudinales
interconectados por un par de bordes extremos transversales y en el
que al menos unos de dicho par de bordes laterales y de dicho par de
bordes extremos, tienen forma no recta y ondulada.
9. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 8, en el que dicha forma ondulada tiene un diseño de
crestas y valles unidos para formar un diseño suavemente
ondulado.
10. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 8, en el que dicha forma ondulada tiene un diseño de
crestas y valles en forma de dientes de sierra.
11. Un estratificado como se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que dichos bordes
no rectos y ondulados son dichos bordes laterales.
12. Un estratificado como se reivindica en una
cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que dichos bordes
no rectos y ondulados son dichos bordes extremos.
13. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 12, en el que dichos bordes laterales también son no
rectos y ondulados.
14. Un estratificado como se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye un
diseño de agujeros que atraviesan dicho estratificado por
completo.
15. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 14, en el que dicho diseño de agujeros comprende una
pluralidad de filas y columnas de agujeros uniformemente alineadas y
equiespaciadas.
16. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 14, en el que dicho diseño de agujeros comprende una
pluralidad de agujeros dispuestos en filas y columnas
escalonadas.
17. Un estratificado como se reivindica en la
reivindicación 14, en el que dicho diseño de agujeros presenta una
disposición aleatoria.
18. Un estratificado como se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en combinación
con dicho sustrato, y en el que dicha capa de espuma adaptable o
dicha capa de espuma está íntimamente unida al citado sustrato.
19. Un estratificado como se ha reivindicado en
una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho
sustrato es una puerta de automóvil.
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