ES2214211T3 - Procedimiento para fabricar un material multicapa y material multicapa. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar un material multicapa, especialmente como pieza premoldeada para un techo interno de automóvil, en el que un plástico espumado (14) es provisto de un refuerzo de fibra (1) y al menos una capa de cubierta (6, 10), siendo solicitado un velo fibroso (1) con una mezcla fluyente de componentes formadores de espuma y conducido después a través de una prensa de cinta (3), caracterizado porque se elige un velo de fibra de vidrio con un aglutinante termoplástico cuya temperatura vítrea está por debajo de una temperatura de reacción durante la formación de espuma.

Description

Procedimiento para fabricar un material multicapa y material multicapa.

La invención concierne a un procedimiento para fabricar un material multicapa, especialmente como pieza premoldeada para un techo interno de automóvil, con las características del preámbulo de la reivindicación 1. Asimismo, la invención concierne a un material multicapa, especialmente como pieza premoldeada para un techo interno de automóvil, con las características del preámbulo de la reivindicación 7.

Un campo de aplicación preferido de la invención es la fabricación de una pieza premoldeada para un techo interno de automóvil. Por consiguiente, la invención se explicará en este contexto. Sin embargo, puede ser aplicada también en otros casos, por ejemplo en revestimientos de espacios interiores de vehículos o en el revestimiento interior de recipientes.

Con el desarrollo del techo interno de automóvil de una sola pieza, que se le suministra como autoportante al fabricante de automóviles en forma de una pieza prefabricada preparada para su montaje, comenzó el desplazamiento del revestimiento decorativo puro hacia una unidad "multifuncional" que puede ser utilizada también, por ejemplo, para elementos indicadores ópticos o como elemento de revestimiento y alojamiento para un airbag de cabeza. El techo interno del automóvil se fabrica frecuentemente a base de un material multicapa que se presenta primero como un material plano puro y que luego es llevado a la forma "correcta" mediante aplicación de presión y calor.

El documento EP 0 248 199 B1 muestra un elemento de revestimiento multicapa con un núcleo de espuma de poliuretano en calidad de capa de soporte. A ambos lados de esta capa de soporte se encuentra una capa sobrepuesta consistente en una película de acrilonitrilo-butadieno-estireno. La capa de soporte de poliuretano se ha espumado aquí contra la capa sobrepuesta. En el lado visible se ha pegado una capa decorativa con ayuda de una película adhesiva. En este elemento de revestimiento se sustituyen por termoplásticos las fibras de vidrio empleadas hasta ahora.

El documento DE 35 16 132 C2 describe un revestimiento interno multicapa profundamente embutido para automóviles de turismo, especialmente un techo interno de automóvil, en el que se aplican velos de fibra de vidrio por ambos lados sobre una capa interior de material espumado. Al conformar un material de esta clase existe el riesgo de que se tensen las fibras de vidrio con demasiada fuerza y se originen así cavidades.

El documento DE 35 21 828 C2 describe un procedimiento para fabricar piezas moldeadas de espuma de poliuretano reforzadas con esterillas de velo fibroso que pueden emplearse, por ejemplo, como revestimientos interiores de vehículos automóviles.

A este fin, se coloca dentro de un útil de moldeo un par de esterillas de velo de fibra de vidrio con intercalación de una esterilla de velo de fibra de sisal y se introduce en la cavidad del útil de moldeo una mezcla de reacción que llena la cavidad dentro de las esterillas de velo fibroso y forma una espuma de poliuretano.

El documento GB 882 296 A muestra un procedimiento para fabricar un material multicapa en el que un plástico espumado es provisto de un refuerzo de fibra y de al menos una capa de cubierta, solicitándose un velo de fibra con una mezcla fluyente consistente en componentes formadores de espuma y conduciéndose después dicho velo a través de una prensa de cinta. Se obtiene entonces un material multicapa que presenta una capa de plástico espumado con una capa de cubierta en al menos un lado y un refuerzo de fibra, estando formado el refuerzo de fibra por un velo fibroso que se presenta en una forma parcialmente disuelta en la espuma. El velo fibroso puede estar provisto de un aglutinante. Sin embargo, la presencia de un aglutinante no es esencial. Se puede procurar también de otra manera que el velo se mantenga unido antes de la fabricación en forma de un cuerpo unitario, por ejemplo empleando fibras de una longitud suficiente.

El documento US 5 258 089 A muestra un procedimiento del género expuesto para fabricar un material reforzado con fibra destinado a emplearse en automóviles. Un velo de fibra de vidrio pinchado con agujas, que contiene un aglutinante termoplástico, es provisto aquí de un substrato que contiene microcorpúsculos dilatables. Las fibras se calientan junto con los corpúsculos. Se dilatan entonces los microcorpúsculos y se funde el aglutinante. De este modo, se diluye la fuerza de retención mutua de las fibras unas contra otras.

La invención se basa en el problema de simplificar la fabricación de un material multicapa.

Este problema se resuelve en el procedimiento de la clase citada al principio con las características de la reivindicación 1.

Con esta ejecución se puede materializar un procedimiento continuo. Los componentes formadores de espuma, en tanto que se presenten aún en forma fluyente, pueden penetrar en el velo fibroso. En la formación subsiguiente de la espuma el velo fibroso se encuentra entonces en medio de la espuma. La dilatación de la espuma es definida por la prensa de cinta. La disposición de las fibras en medio de la espuma evita peligrosos y rígidos mazos de fibras y cantos que, por ejemplo, pueden conducir a considerables peligros de lesiones en el caso de una rotura del material después del disparo de un airbag de cabeza. Además, se aminora considerablemente el riesgo de que se produzcan daños durante procesos subsiguientes de conformación o prensado. Las fibras están dispuestas principalmente en posición centrada en la capa de espuma y, por tanto, son protegidas por esta capa. Cuando se elige un velo de fibra de vidrio con un aglutinante termoplástico cuya temperatura vítrea se encuentra por debajo de una temperatura de reacción durante la formación de espuma, el aglutinante pierde al menos en parte sus propiedades aglutinantes, es decir, su "fuerza de retención". Se producen así durante el espumado una disolución parcial de la trabazón íntima del velo y un "entremezclado" de la zona interior de la matriz de espuma con material fibroso. Esto mejora la posibilidad de formación de espuma, puesto que las burbujitas producidas pueden desalojar las fibras de vidrio que entonces no estén ya ligadas o no lo estén ya completamente, sin que éstas resulten dañadas. De este modo, las fibras resultan ser móviles durante el espumado, con lo que se aminoran el riesgo de daños durante una conformación posterior y el "desprendimiento" del refuerzo en las zonas de flexión y de cantos. Se mejoran la resistencia y la estabilidad del material. Se obtiene una matriz de espuma reforzada que presenta una insonorización mejorada y una seguridad pasiva mejorada, sin que haya que esperar mermas en la estabilidad o en otras propiedades. En particular, no se producen cantos afilados cuando se ha disparado un airbag de cabeza.

Como espuma pueden emplearse en principio todos los materiales formadores de espuma, especialmente poliuretano, en el que la mezcla fluyente se compone de poliol e isocianato y catalizadores correspondientes. Sin embargo, es posible también en principio el poliéster como material formador de espuma. El velo fibroso está formado preferiblemente como un velo de fibra de vidrio. Son posibles también velos de fibra de poliéster.

Preferiblemente, la capa de cubierta es estanca frente a la mezcla y a la espuma resultante de ella, y la capa de cubierta es conducida conjuntamente con el velo fibroso impregnado a través de la prensa de cinta. Con esta ejecución se impide un ensuciamiento de la prensa de cinta por parte de la espuma. Al mismo tiempo, se pega la capa de cubierta sólidamente con la espuma. Se obtiene así un material unido en forma muy íntima con buenas propiedades de uso. Habitualmente, ambos lados de la espuma son provistos de la capa de cubierta. Las capas de cubierta forman entonces las superficies exteriores de la capa de espuma.

Preferiblemente, se elige como capa de cubierta una película adhesiva y se conduce también otro material plano en el lado exterior a través de la prensa de cinta. La película adhesiva puede ser ya pegajosa por sí misma. Ahora bien, puede volverse pegajosa únicamente por efecto de las temperaturas de reacción que se presentan durante la formación de espuma. Por ejemplo, se puede emplear una película de PE modificado que se reblandezca a la temperatura de reacción y sirva entonces como pegamento para el material plano restante. Después de pasar por la prensa de cinta, es decir, prácticamente con un solo paso del procedimiento, está disponible el material multicapa.

Preferiblemente, se aplican como material plano un material de contratracción en un lado y un material decorativo en el lado opuesto. El material multicapa está entonces terminado ya para la transformación ulterior en un techo interno de automóvil o en otra pieza de revestimiento interior.

Preferiblemente, los componentes formadores de espuma se añaden tan poco antes de la prensa de cinta que la mayor parte de la formación de espuma tenga lugar dentro de dicha prensa de cinta. Se consiguen así varias ventajas. Por un lado, se puede controlar mejor la exactitud dimensional del material multicapa, ya que la prensa de cinta limita la dilatación de la espuma durante la reacción de espumado. Por otro lado, se necesita para el avance un menor consumo de fuerza, puesto que el material espumado no tiene ya que ser comprimido. Por último, se puede controlar también mejor la consistencia o la constitución interna de la espuma. Eventualmente, el velo fibroso es provisto ya de un primer componente a una mayor distancia de la prensa de cinta y un segundo componente es añadido sólo un poco antes cuanto este segundo componente, por ejemplo un catalizador, pone primero en marcha la reacción de espumado.

Ventajosamente, se elige un velo de fibra de vidrio con una proporción de aglutinante en el intervalo de 0,1% a 20%, especialmente 0,1% a 7%. Cuanto más baja sea la proporción de aglutinante tanto mejor pueden penetrar los componentes formadores de espuma en el velo de fibra de vidrio y atravesar éste. El aglutinante se presenta entonces principalmente sólo en los puntos de cruce entre fibras de vidrio. Por el contrario, los espacios intermedios entre las fibras de vidrio están libres para recibir los componentes formadores de espuma. Esto tiene, además, la ventaja de que se puede formar la espuma de modo que los poros entonces producidos se acumulen principalmente en los espacios intermedios entre las fibras de vidrio. Por tanto, las pequeñas "burbujas de gas" no son destruidas inmediatamente de nuevo por las fibras de vidrio. Se pueden obtener así materiales multicapa relativamente gruesos. Además, una baja proporción de aglutinante tiene aún la ventaja de que el velo de fibra de vidrio puede manejarse con más facilidad. En particular, puede ser desenrollado de un rollo.

El problema se resuelve en un material multicapa de la clase citada al principio con las características de la reivindicación 7.

Como se ha explicado más arriba en relación con el procedimiento de fabricación, un material multicapa de esta clase se caracteriza porque, por un lado, presenta una espuma reforzada con fibra que tiene un buen comportamiento de amortiguación de ruidos junto con una alta resistencia, pero que, por otro lado, se puede conformar y manejar aún en buenas condiciones. La disolución parcial del velo fibroso hace posible especialmente un buen comportamiento de conformación. El aglutinante mantiene unidas las fibras del velo fibroso después de la fabricación de este velo y en su transporte durante tanto tiempo como sea necesario. Por el contrario, cuando se coloque la espuma en torno a las fibras del velo, esta cohesión ya no es necesaria o no lo es ya en esta medida. El aglutinante puede reblandecerse entonces y aminorar o mermar su fuerza de retención, con lo que las fibras están después del espumado en una capa que es óptima para la espuma.

Preferiblemente, el velo fibroso presenta una proporción de aglutinante en el intervalo de 0,1 a 20%, especialmente 0,1 a 7%. Cuanto más baja sea la proporción de aglutinante tanto mejor puede penetrar la espuma en el velo fibroso.

Preferiblemente, la capa de cubierta está configurada como una película adhesiva sobre la cual está pegado un material plano adicional. Se obtiene así un material multicapa compacto y bien cohesionado que puede emplearse directamente para la fabricación de revestimientos internos.

Se describe seguidamente la invención con más detalle haciendo referencia a un ejemplo de ejecución preferido en unión del dibujo. Muestran en éste:

la figura 1, un dispositivo para fabricar un material multicapa y

la figura 2, una vista en sección transversal ampliada a través del material multicapa.

Un velo 1 de fibra de vidrio es alimentado desde una posición de reserva no representada con detalle, por ejemplo un rollo de reserva, a través de un rodillo de desvío 2, a una prensa de cinta 3 que presenta una distancia definida entre dos cintas 4, 5. Eventualmente, las cintas pueden ser soportadas aún por superficies de apoyo de una manera no representada con detalle. Se alimentan a la rendija entre las dos cintas 4, 5 no sólo el velo 1 de fibra de vidrio, sino también, desde abajo, una primera película 6 de un polietileno modificado (PE) y un material de contratracción 7, por ejemplo un material no tejido de poliéster. La película 6 se alimenta aquí delante de una posición 8 en la que se aplican materiales formadores de espuma en forma líquida sobre el velo de fibra de vidrio. Estos materiales pueden consistir, por ejemplo, en poliol e isocianato y catalizadores correspondientes, que forman una espuma de poliuretano durante su reacción. Estos materiales se preparan antes en un mezclador 9. En lugar de una espuma de poliuretano se puede emplear también una espuma de poliéster.

Se alimentan también desde arriba una película 10 de un poliéster modificado y, además, un material decorativo 11.

Se ha representado que el mezclador 9 está dispuesto delante de la entrada de la prensa de cinta y que la mezcla de componentes formadores de espuma entra en la rendija de la prensa de cinta 3 a través de una tubería de alimentación 12. Naturalmente, el mezclador 9 puede estar dispuesto también lateralmente junto a la prensa de cinta 3 para mantener corto el recorrido de alimentación.

El velo de fibra de vidrio presenta un peso por unidad de superficie en el intervalo de 25 a 450 g/m^{2}, preferiblemente 250 a 350 g/m^{2}. Se ha fabricado de manera convencional y se ha solicitado con un aglutinante termoplástico en el intervalo de 0,1 a 20%, preferiblemente 0,1 a 7%, referido al peso total del velo. El espesor del velo está en el intervalo de 1 a 5 mm.

Las dos películas 6, 10 son estancas frente a los componentes formadores de espuma y frente a la espuma. Impiden que la espuma ensucie la prensa de cinta o que el líquido se infiltre hacia abajo. Cuando se solicita el velo 1 de fibra de vidrio con los componentes formadores de espuma, por ejemplo con una mezcla de poliol e isocianato y catalizadores correspondientes, esta mezcla fluyente puede atravesar entonces el velo 1 de fibra de vidrio, pero no puede escurrir hacia abajo, ya que queda retenida allí por la película 6 de PE modificado. La aplicación de los componentes formadores de espuma se efectúa tan poco antes de la prensa de cinta 3 que la formación de espuma tenga lugar únicamente en la zona comprendida entre las cintas 4, 5. Por tanto, las dos cintas 4, 5 limitan la expansión de la espuma.

Durante la formación de la espuma, o, dicho más exactamente, durante la reacción química ligada a ella o previa a ella, se origina una elevada temperatura de reacción. El velo 1 de fibra de vidrio está provisto de un aglutinante termoplástico cuyo punto o temperatura vítreo es más bajo que la temperatura de reacción de la espuma. Se puede tratar también, por ejemplo, de un poliéster modificado. A consecuencia de la elevada temperatura de reacción se sueltan las uniones en los puntos de cruce entre las distintas fibras de vidrio. Por tanto, las fibras de vidrio pueden ser desplazadas durante la formación de espuma, de modo que, por ejemplo, se pueden formar las burbujitas individuales en la espuma, sin que éstas sean destruidas inmediatamente por fibras de vidrio. Se obtienen un óptimo casi natural en la disposición de las fibras de vidrio en la espuma y un entremezclado completo de la zona interior de la matriz de espuma así formada con el material fibroso. Esto evita los peligrosos y rígidos haces de fibras y cantos, que podrían conducir a considerables riesgos de lesiones, por ejemplo al producirse una rotura.

Los procesos de conformación o prensado subsiguientes son menos críticos para el material así formado, puesto que las fibras de refuerzo situadas principalmente con trabazón íntima en posición centrada y la "movilidad" de las fibras existente a altas temperaturas aminoran el riesgo de daños y el "desprendimiento" de las fibras de refuerzo en las zonas de flexión y de cantos.

Debido a la elevada temperatura de reacción se reblandecen también las películas 6, 10 de PE. Estas no sólo se unen así de manera muy sólida e íntima con la espuma, sino que sirven al mismo tiempo también como substrato de pegado para los materiales de contratracción 7 y la capa decorativa 11.

Se fabricó de la manera expuesta un velo de fibra de vidrio con 280 g/m^{2} y 135 cm de anchura según métodos conocidos y este velo fue provisto de 3% de un aglutinante termoplástico. Las fibras de vidrio tienen un diámetro en el intervalo de 8 a 16 \mum, preferiblemente 13 \mum, y una longitud media de 16 mm. El espesor del velo es de 2,8 mm. Se determinó la resistencia con un valor de 180 N/5 cm. El velo así fabricado fue solicitado con una mezcla de poliol, isocianato y catalizador y alimentado, junto con dos películas de PE, a la prensa de cinta 3 de 35 m de longitud. La longitud de avance fue de 23 m/min. El espesor ajustado fue de 4 mm.

Después de la prensa de cinta 3, el material así formado puede ser cortado en placas con ayuda de un dispositivo de corte 13. Las placas así fabricadas pudieron conformarse bien sin que se presentaran daños. Después de practicar un corte en cruz, resultaron esquinas relativamente blandas que tenían un buen comportamiento de recuperación elástica.

La figura 2 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal correspondiente al fragmento II según la figura 1. Se presenta aquí un núcleo 14 de espuma de PU en el que están empotradas fibras de vidrio en calidad de material de refuerzo.

Claims (9)

1. Procedimiento para fabricar un material multicapa, especialmente como pieza premoldeada para un techo interno de automóvil, en el que un plástico espumado (14) es provisto de un refuerzo de fibra (1) y al menos una capa de cubierta (6, 10), siendo solicitado un velo fibroso (1) con una mezcla fluyente de componentes formadores de espuma y conducido después a través de una prensa de cinta (3), caracterizado porque se elige un velo de fibra de vidrio con un aglutinante termoplástico cuya temperatura vítrea está por debajo de una temperatura de reacción durante la formación de espuma.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de cubierta (6, 10) es estanca frente a la mezcla y a la espuma obtenida de ésta, y la capa de cubierta (6, 10) es conducida junto con el velo fibroso impregnado (1) a través de la prensa de cinta (3).

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se elige una película adhesiva en calidad de capa de cubierta (6, 10) y se conduce también otro material plano (7, 11) en el lado exterior a través de la prensa de cinta (3).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se aplica como material plano un material de contratracción en un lado y un material decorativo en el lado opuesto.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se añaden los componentes formadores de espuma tan poco antes de la prensa de cinta (3) que la mayor parte de la formación de espuma tenga lugar dentro de dicha prensa de cinta (3).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se elige un velo (1) de fibra de vidrio con una proporción de aglutinante en el intervalo de 0,1% a 20%, especialmente 0,1% a 7%.

7. Material multicapa, especialmente como pieza premoldeada para un techo interno de automóvil, que presenta una capa (14) de plástico espumado con una capa de cubierta (6, 10) en al menos un lado y un refuerzo fibroso (1), estando formado el refuerzo fibroso por un velo fibroso (1) que se presenta en la espuma en una forma parcialmente disuelta, caracterizado porque el velo fibroso presenta un aglutinante termoplástico con una temperatura vítrea que está por debajo de una temperatura de reacción durante la formación de espuma.

8. Material según la reivindicación 7, caracterizado porque el velo fibroso (1) presenta una proporción de aglutinante en el intervalo de 0,1 a 20%, especialmente 0,1 a 7%.

9. Material según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la capa de cubierta (6, 10) está configurada como una película adhesiva sobre la cual va pegado un material plano adicional (7, 11).