ES2201971T3 - Hilo para unir las fibras de un producto semiacabado de fibras, asi como producto semiacabado de fibras y procedimiento para fabricar materiales compuestos de fibras. - Google Patents
Hilo para unir las fibras de un producto semiacabado de fibras, asi como producto semiacabado de fibras y procedimiento para fabricar materiales compuestos de fibras.Info
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Abstract
Utilización de hilos para unir las fibras de un producto semiacabado en materiales compuestos de fibras, estando configurados los hilos de tal manera que se descomponen durante la fabricación del material compuesto de fibras mediante inserción del semiacabado de fibras en material de matriz y ya no existen como fase propia entre el material de matriz y el semiacabado de fibras en el material compuesto de fibras.
Description
Hilo para unir las fibras de un producto
semiacabado de fibras, así como producto semiacabado de fibras y
procedimiento para fabricar materiales compuestos de fibras.
La invención se refiere a un hilo para unir las
fibras de un producto semiacabado, para su utilización en
materiales compuestos de fibras. Además, la invención se refiere a
un producto semiacabado de fibras para su utilización en materiales
compuestos de fibras, uniéndose entre sí puntos de cruce de fibras
con hilos y un procedimiento para fabricar materiales compuestos
de fibras, compuestas por un material de matriz y semiacabado de
fibras que están insertado en el material de matriz, estando unidas
entre sí las fibras del semiacabado de fibras mediante hilos.
Los materiales compuestos de fibras son
materiales que están compuestos por un material de matriz, por
ejemplo por una matriz de polímeros como fase continua y fibras de
refuerzo allí entrelazadas como fase discontinua. Mediante las
fibras de refuerzo introducidas en el material de matriz, mejoran
las propiedades del material de matriz, es decir, del plástico. En
particular puede modificarse ventajosamente la resistencia y la
rigidez del material.
Como fibras de refuerzo se utilizan un producto
semiacabado de fibra en forma de una configuración superficial de
fibras. Un tal semiacabado de fibras se denomina también estructura
plana textil y puede dividirse en tres grupos:
- a)
- fibra no tejida;
- b)
- sistemas que no forman mallas (tejidos, estructuras textiles, trenzado de fibras);
- c)
- sistemas que forman mallas (géneros de malla, géneros de punto).
En función de la estructura o bien de la
fabricación de estas estructuras planas, se realiza para estos
distintos tipos una fijación diferente de las fibras de refuerzo
propiamente dichas. Debido a su estructura, no necesitan por ejemplo
los géneros de malla, géneros de punto y tejido ninguna fijación
adicional. Las fibras no tejidas, por el contrario, pueden estar
cosidas o bien fijadas mediante aglutinantes. Para el manejo de
estructuras textiles que se forman mediante superposición de
sistemas de hilos de distinta orientación, es necesaria una fijación
de los puntos de cruce de las fibras individuales.
Tras la impregnación y el endurecimiento o bien
la solidificación del material de la matriz, sigue existiendo el
hilo en forma de fibra como fase adicional en el material compuesto
y tiene una correspondiente superficie límite respecto al material
de matriz. Por ejemplo, en la FR A 2 594 852 se da a conocer un
tejido en el que los hilos de refuerzo se mantienen juntos mediante
hilos de unión que pueden fundirse térmicamente calentando el
tejido, se funden los hilos de unión con los hilos de refuerzo y se
cubren. Los propios hilos de refuerzo, no obstante, siguen
existiendo en el tejido fundidos con los hilos de unión, como fase
adicional.
Por la EP 310 200 A2 se conoce un tejido que
tienen hilos de elevado punto de fusión e hilos de bajo punto de
fusión. Calentando el tejido hasta una gama de temperaturas que se
encuentra por encima del punto de fusión de los hilos de bajo punto
de fusión y por debajo del punto de fusión de los hilos de alto
punto de fusión, se distribuyen uniformemente en el tejido los
hilos de bajo punto de fusión y se entrelazan en el material de
matriz. También aquí los hilos de bajo punto de fusión siguen
existiendo como fase adicional en el material compuesto y forman una
superficie límite respecto al material de matriz.
Se ha comprobado que los hilos, debido a las
distintas propiedades físicas del material del hilo en comparación
con el material de matriz y con el propio material de repuesto, así
como a una posiblemente insuficiente fijación de los hilos al
material de matriz, pueden ser lugares de faltas y posibles puntos
de inicio de daños. Si a través de la superficie límite de los hilos
se llega a deshacer la superficie de los hilos de costura del
material de matriz, entonces son de esperar correspondientemente,
como en otros poros, especialmente cuando existe una solicitación
dinámica del material compuesto de los hilos, inicios de daños en
una gran superficie y posiblemente un deterioro completo del
compuesto de fibras.
Además, en materiales de matriz que para la
infiltración o bien endurecimiento han de ser sometidos a una
elevada temperatura por encima de la temperatura ambiente o bien de
la temperatura de almacenamiento del semiacabado de fibras, persiste
el problema de que desde el momento en que se alcanza una
temperatura que depende del estirado o bien del temperado de las
fibras, debido a los esfuerzos de encogimiento de los hilos, se
inducen distorsiones o deformaciones en los propios hilos de
refuerzo. Este peligro de distorsión del semiacabado de fibras se
produce siempre que se presenta un encogimiento de los hilos antes
de la gelatinización o solidificación del material de matriz
propiamente dicha.
Por lo tanto, para evitar los problemas antes
citados era tarea de la presente invención poner a disposición un
material compuesto de fibras mejorado.
La tarea se resuelve utilizando hilos que se
obtienen de tal manera que se descomponen durante la fabricación del
material compuesto de fibras mediante inserción del semiacabado de
fibras en el material de matriz, no formándose ya ninguna capa
límite entre el material de matriz y el semiacabado de fibras. Se
propone así descomponer los hilos una vez el semiacabado de fibras
se ha alojado en el material de matriz. Entonces los hilos sólo
sirven para el manejo del semiacabado de fibras.
La descomposición de los hilos puede realizarse
mediante la correspondiente elección del material de los hilos de
manera tal que los hilos se deshagan en el material de matriz. Para
cada material de matriz ha de elegirse por tanto un material de hilo
adecuado, que además debe presentar la suficiente resistencia
mecánica para la fijación de las fibras de refuerzo del semiacabado
de fibras.
También puede considerarse una elección del
material de los hilos orientada a que los hilos se fundan a una
temperatura de fabricación para el material compuesto de fibras
superior a la temperatura ambiente o de almacenamiento. El punto de
fusión de los hilos puede por ejemplo encontrarse en la temperatura
de endurecimiento para el material de matriz o en la temperatura de
impregnación del material compuesto de fibras.
Como materiales para los hilos, que se funden a
la temperatura de impregnación, pueden utilizarse ventajosamente
copolímeros, especialmente a base de poliamida o poliéster.
En un procedimiento correspondiente para la
fabricación de materiales compuestos de fibras, se descomponen los
hilos tras la inserción del semiacabado de fibras en el material de
matriz de tal forma que los hilos ya no forman ninguna capa límite
entre el material de matriz y el semiacabado de fibras.
Mediante la descomposición de los hilos, éstos ya
no existen como fase propia en el material compuesto de fibras. Así
no pueden ser los lugares de falta ni posibles puntos de iniciación
de daños que se dan en los hilos tradicionales con la
correspondiente superficie límite respecto al material de matriz.
Además, se evitan mediante el proceso de descomposición de los
hilos distorsiones o deformaciones del semiacabado de fibras, tales
como las que pueden presentarse en los hilos tradicionales debido a
los esfuerzos de encogimiento de los hilos a las temperaturas
elevadas de fabricación del material compuesto de fibras.
Además y debido a la correspondiente
compatibilidad del material del hilo de costura con el material de
matriz, es posible mejorar el comportamiento del material compuesto
de fibras en solicitaciones por impacto.
La invención se describe a continuación con más
detalle.
Para un mejor manejo, se unen entre sí el
semiacabado de fibras con los hilos en los puntos de cruce de fibras
individuales. De esta manera, pueden fijarse determinadas formas del
semiacabado de fibras y drapearse correspondientemente el
semiacabado de fibras. Además, una estructura textil de esteras de
fibras fijada de esta manera mediante hilos, es más transportable,
debido a la fijación de los puntos de cruce.
En la fabricación de materiales compuestos de
fibras se aloja en un material de matriz un semiacabado de fibras
fijado mediante hilos. El material de matriz puede ser por ejemplo
un aglutinante duroplástico, como por ejemplo resinas de PF, MF, UF,
UP y EP. Pueden utilizarse también aglutinantes termoplásticos PA,
PC, POM, PET, PBT, PP y ABS. Mediante la inserción del semiacabado
de fibras en estos materiales de matriz polímera, se mejoran sobre
todo las propiedades mecánicas y térmicas del material de base, como
por ejemplo la resistencia a la tracción y a la rotura, el módulo E,
la resistencia térmica y la estabilidad de dimensiones. El grado de
mejora de estas propiedades que puede alcanzarse en cada caso
depende de la adherencia entre el material de matriz y el
semiacabado de fibras, es decir, de los procesos en la capa límite.
Se propone por lo tanto que los hilos que son necesarios para la
fijación del semiacabado de fibras se descompongan en el material
compuesto de fibras y con ello ya no formen ninguna capa limite.
La descomposición de los hilos puede suceder, por
un lado, porque los mismos se deshagan en el material de matriz.
Pero también pueden emplearse ventajosamente
combinaciones de materiales de hilos con material de matriz en los
que los materiales de hilos se fundan a la temperatura de
endurecimiento del material de
matriz.
matriz.
Además pueden emplearse ventajosamente
combinaciones de materiales de hilos y material de matriz en los que
el material de los hilos se funde a la temperatura para la
impregnación del material compuesto de fibras.
Claims (10)
1. Utilización de hilos para unir las fibras de
un producto semiacabado en materiales compuestos de fibras, estando
configurados los hilos de tal manera que se descomponen durante la
fabricación del material compuesto de fibras mediante inserción del
semiacabado de fibras en material de matriz y ya no existen como
fase propia entre el material de matriz y el semiacabado de fibras
en el material compuesto de fibras.
2. Utilización de hilos según la reivindicación
1, caracterizada porque, los hilos pueden deshacerse en el
material de matriz del material compuesto de fibras.
3. Utilización de hilos según la reivindicación
1, caracterizada porque, los hilos pueden fundirse a la
temperatura de endurecimiento del material de matriz.
4. Utilización de hilos según la reivindicación
1, caracterizada porque, los hilos pueden fundirse a la
temperatura de la impregnación de los materiales compuestos de
fibras.
5. Utilización de hilos según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque, los hilos son
un copolímero.
6. Utilización de hilos según la reivindicación
5, caracterizada porque, el copolímero está compuesto a base
de poliamida o poliéster.
7. Procedimiento para la fabricación de
materiales compuestos de fibras, compuestos por un material de
matriz y por un semiacabado de fibras que se inserta en el material
de matriz, con las etapas
- unión de las fibras del semiacabado de fibras
en los puntos de cruce de fibras individuales entre sí con hilos
- inserción del semiacabado de fibras en el
material de matriz,
caracterizado porque la descomposición de
los hilos tras la inserción del semiacabado de fibras en el
material de matriz de tal manera que los hilos ya no existen como
una fase propia entre el material de matriz y el semiacabado de
fibras en el material compuesto de
fibras.
fibras.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque los hilos se deshacen en el material de
matriz.
9. Procedimiento según la reivindicación 7, en el
que se calienta el material compuesto de fibras para la
impregnación, caracterizado porque los hilos se funden a la
temperatura para la impregnación del material compuesto de
fibras
10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque los hilos se funden a la temperatura
para el endurecimiento del material de matriz.
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