ES2262563T3 - Miembro de refuerzo con un material de refuerzo estructural expansible termicamente y repisa direccional. - Google Patents

Miembro de refuerzo con un material de refuerzo estructural expansible termicamente y repisa direccional.

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ES2262563T3 ES01101687T ES01101687T ES2262563T3 ES 2262563 T3 ES2262563 T3 ES 2262563T3 ES 01101687 T ES01101687 T ES 01101687T ES 01101687 T ES01101687 T ES 01101687T ES 2262563 T3 ES2262563 T3 ES 2262563T3
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Abstract

Un miembro de refuerzo reforzado (75, 88) que comprende: un miembro estructural (22) que incluye un par de paredes espaciadas entre sí (26, 50) y que definen una cavidad (70) en el mismo; un miembro de refuerzo (20) recibido dentro de dicha cavidad y que interconecta dichas paredes (26, 50), incluyendo dicho miembro de refuerzo (20) un soporte (28), un elemento de material de refuerzo estructural (36, 38) provisto de un material de refuerzo estructural expansible térmicamente (30), una repisa (40, 42, 76) separada de dicho soporte (28) que tiene una plataforma (58, 78) que incluye al menos una abertura (72, 80) en la misma, para permitir comunicación entre el elemento de material estructural (36, 38, 86) y dicho soporte (28), y al menos una pared direccional (60, 62, 82) que forma ángulo oblicuo con dicha plataforma (58, 78) y un elemento de sujeción (74) que acopla dicho elemento de material de refuerzo estructural (36, 38, 86) y dicha repisa (40, 42, 76) a dicho soporte (28), en que al calentar dicho material de refuerzo estructural (30) hasta una temperatura mínima predeterminada, el material de refuerzo estructural (30) se expande a través de dicha abertura (72, 80) y liga dicho soporte (28) a dicho miembro estructural (22) y dicha pared direccional (60, 62, 82) inhibe la expansión del material de refuerzo estructural (30) más allá de ella.

Description

Miembro de refuerzo con un material de refuerzo estructural expansible térmicamente y repisa direccional.
Antecedentes del invento 1. Campo del invento
Este invento se refiere al uso de materiales de esponjamiento expansibles térmicamente, y en particular a materiales de refuerzo estructurales de esponjamiento expansibles térmicamente, los cuales van acoplados a un soporte que tiene una repisa de esponjamiento direccional montada sobre el mismo para dirigir el material de refuerzo estructural durante el esponjamiento a un área particular en un miembro estructural que lo rodea, comunicando una rigidez localizada adicional a bastidores, carriles, cavidades que rodean a estructuras, paneles, y a otros miembros estructurales. Tal miembro de refuerzo puede ser útil en aplicaciones para arquitectura, automoción, aviación, navales, o cualquiera otra en donde un mayor apoyo o un aumento de la rigidez reduzcan la vibración, el ruido y/o la propagación de la fatiga, o proporcione refuerzo para mejorar la resistencia estructural o para proporcionar gestión de la energía durante encuentros de choque, aplastamiento o impacto.
2. Descripción de la técnica anterior
Está reconocido desde hace largo tiempo que se pueden usar materiales esponjables para unir entre sí componentes separados. Se han usado esponjas (o espumas) estructurales, uretanos, y otros materiales de esponjamiento expansibles térmicamente para mejorar las características acústicas y proporcionar rigidez estructural. Se han ilustrado ejemplos de materiales de refuerzo estructurales expansibles térmicamente usados sobre soportes en el campo de la automoción en la Patente de EE.UU. Nº 5.194.199, concedida a Thum, en la Patente de EE.UU. Nº 5.344.208, concedida a Blen y otros, y en las Patentes de EE.UU. Números 5.575.526 y 5.755.486 concedidas a Wycach. Otro ejemplo del uso de materiales expansibles térmicamente sobre el soporte y usados principalmente como una composición para tabiques separadores, se ha ilustrado en la Patente de EE.UU. Nº 5.506.015, concedida a Otto y otros. Un ejemplo del uso de un material esponjable en una estructura de forma de viga, en un pilotaje, se ha ilustrado en la Patente de EE.UU. Nº 4.019.301 concedida a Fox y otros.
Aunque en tales ejemplos ilustrativos se describen varios usos de materiales expansibles en aplicaciones de refuerzo, de tabicaje de separación y de sellado, se ha desarrollado la necesidad de un miembro de refuerzo simplificado que proporcione rigidez y refuerzo a un miembro estructural que lo rodee. En el contexto de la fabricación, se prefiere el uso de material de refuerzos expansibles que sean inicialmente secos y no pegajosos. Tales materiales tienen ventajas en cuanto a su transporte y manipulación; notablemente, ese tipo de material de refuerzo no se adhiere fácilmente a los recipientes de transporte, ni a los trabajadores, durante la fabricación y la instalación, ni a otras superficies críticas que puedan entrar en contacto con el material. Al no ser pegajosos, estos materiales no retendrán fácilmente la suciedad, el polvo, ni otros contaminantes. Además, estos materiales no se adhieren perjudicialmente con facilidad a un soporte situado dentro el miembro estructural, al cual ayuda a situarse en posición el miembro de refuerzo con anterioridad a la expansión del material de refuerzo.
Sumario del invento
El miembro de refuerzo del presente invento proporciona significativas ventajas sobre las anteriores combinaciones de soporte y material expansible en la fabricación, en la manipulación y en el uso, al producir esponjamiento direccional para orientar y localizar la expansión y la ligadura del material de refuerzo expansible térmicamente al miembro estructural. El miembro de refuerzo proporciona soporte a un miembro estructural adyacente a través del material de refuerzo esponjado situado en una repisa de esponjamiento direccional apoyada por el soporte, estando el soporte configurado para incluir un elemento de sujeción mecánico para acoplar el material de refuerzo estructural de esponjamiento expansible térmicamente y la repisa de esponjamiento direccional al soporte. La repisa de esponjamiento direccional tiene aberturas, con lo que el material de refuerzo se expande s su través durante el esponjamiento y se liga con ello al soporte, a la repisa de esponjamiento direccional y al miembro estructural que lo rodea, para proporcionar un miembro estructural reforzado. El soporte puede proporcionarse con varias configuraciones, y está preferiblemente diseñado para proporcionar una superficie de montaje que acopla el miembro estructural y sitúa apropiadamente el material de refuerzo y la repisa de esponjamiento direccional sobre la misma, y puede proporcionar refuerzo estructural adicional. El uso de elementos de sujeción mecánicos hace posible que el material de refuerzo estructural no pegajoso inicialmente y la repisa de esponjamiento direccional sean situados en varias posiciones y con varias orientaciones, con lo que tras la activación, el material de refuerzo puede esponjarse, expandiéndose con ello para ligar el soporte y la repisa de esponjamiento direccional a la estructura que los rodea.
Expresado en términos generales, el presente invento incluye un soporte que tiene al menos una, y preferiblemente dos o más superficies para recibir sobre ellas una repisa de esponjamiento direccional, y para acoplamiento al miembro estructural. La repisa de esponjamiento direccional incluye una plataforma y dos o más paredes orientadas angularmente con respecto a ella. La plataforma incluye al menos una abertura para permitir que el material de refuerzo de esponjamiento expansible térmicamente fluya a su través, con lo que se produce una ligadura entre el material de refuerzo y el soporte al cual está unida la repisa. Las paredes sirven para limitar y dirigir el material de refuerzo durante el esponjamiento, haciendo con ello que el material de refuerzo se aplique a, y ligue con, un área particular en el miembro estructural y además para proteger algunas áreas contra aplicación con el material de refuerzo después del esponjamiento y la expansión. Esto puede reducir la cantidad de material de refuerzo requerida para una aplicación particular. Proporcionando la repisa de esponjamiento direccional como un elemento separado del soporte, se puede usar el soporte para una diversidad de diferentes aplicaciones, simplemente sustituyendo diferentes repisas de esponjamiento direccional. El elemento de sujeción puede proporcionarse por separado, o bien como una parte del soporte, y aporta, preferiblemente una cierta plasticidad o capacidad para ceder, para permitir que el material se desplace al sufrir un impacto y para proporcionar tolerancias de fabricación. En una realización el elemento de sujeción puede estar previsto como una espiga de resina sintética que pasa a través del material, de la repisa de esponjamiento direccional, y a través de una abertura en el soporte. En otra realización, el elemento de sujeción puede estar previsto como una aleta que puede ser doblada para agarrar el material y mantenerlo sujeto, como también la repisa de esponjamiento direccional, al soporte. El miembro de refuerzo está recibido típicamente en un miembro estructural tal como un carril o perfil en U que proporcione una cavidad para recibir al miembro estructural en la misma, con el material de refuerzo en aplicación con el, o próximo al, miembro estructural antes de su activación.
El material de refuerzo es expansible térmicamente, ya sea por la energía térmica creada internamente, o ya sea por aplicación externa de calor para activar el material. Tal como aquí se usa, la expresión "expansible térmicamente" significa esponjar, y expandir con ello, tanto mediante energía térmica creada internamente como mediante la aplicación externa de calor para expandir y esponjar el material de refuerzo. El material de refuerzo expansible térmicamente es preferiblemente un material con base de resina sintética que se esponja al ser sometido a temperaturas que se consiguen durante la cochura en un proceso de fabricación (por ejemplo, tal como durante la etapa de cochura del recubrimiento de pintura y polvo en los procesos de fabricación de automóviles). Por consiguiente, la temperatura de expansión del material deberá ser de al menos aproximadamente 149ºC.
Las anteriores ventajas del presente invento podrán ser apreciadas fácilmente por quienes sean expertos en la técnica, si hacen referencia a los dibujos y a la descripción que sigue, los cuales están destinados a servir de ejemplos y no de limitación.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una vista en corte transversal vertical dado a través del miembro de refuerzo con la repisa de esponjamiento direccional en el mismo, mostrando el miembro de refuerzo recibido en la cavidad de un miembro estructural con el material de refuerzo expansible térmicamente recibido en la repisa de esponjamiento direccional acoplada a un soporte mediante un elemento de sujeción.
La Fig. 2 es una vista en corte transversal vertical del miembro de refuerzo dado a lo largo de la línea dado a lo largo de la línea 2-2 de la Fig. 1, mostrando un área rebajada en las paredes verticales de la repisa de esponjamiento direccional.
La Fig. 3 es una vista en corte transversal vertical del miembro de refuerzo de la Fig. 1 después de esponjar el material de refuerzo para ligar con el soporte, con la repisa de esponjamiento direccional y con el miembro estructural.
La Fig. 4 es una vista en corte transversal vertical similar a la de la Fig. 1, en la que se ha ilustrado una segunda realización del miembro de refuerzo con una repisa de esponjamiento direccional que tiene paredes divergentes que están orientadas formando un ángulo obtuso con respecto a la plataforma.
La Fig. 5 es una vista en corte transversal vertical similar a la de la Fig. 4, en la que se ha ilustrado el miembro de refuerzo de la misma después de esponjar el material de refuerzo para ligar con el soporte, con la repisa de esponjamiento direccional y con el miembro estructural;
La Fig. 6 es una vista en corte transversal vertical similar a la de la Fig. 1, en la que se ha ilustrado una tercera realización del miembro de refuerzo con una repisa de esponjamiento direccional que tiene paredes convergentes que están orientadas formando un ángulo agudo con la plataforma;
La Fig. 7 es una vista en corte transversal similar a la de la Fig. 6, en la que se ha ilustrado el miembro de refuerzo de la misma después de esponjar el material de refuerzo para ligar con el soporte, la repisa de esponjamiento direccional y el miembro estructural;
La Fig. 8 es una vista en despiece ordenado de una cuarta realización del miembro de refuerzo del presente invento, en la que la repisa de esponjamiento direccional está provista de una pared perimetral que encierra sustancialmente al material de refuerzo e inhibe la expansión lateral durante el esponjamiento, y de una pluralidad de perforaciones para permitir que el material de refuerzo ligue con el soporte;
La Fig. 9 es una vista en corte transversal vertical de la misma, mostrando un elemento de sujeción que asegura el material de refuerzo a la repisa de esponjamiento direccional; y
La Fig. 10 es una vista en corte transversal vertical similar a la de la Fig. 9, en la que se ha ilustrado el miembro de refuerzo después del esponjamiento del material de refuerzo para ligar con el soporte, con la repisa de esponjamiento direccional y con el miembro estructural.
Descripción de la realización preferida
Con referencia ahora a los dibujos, un miembro de refuerzo estructural 20 de acuerdo con el presente invento está configurado para ser situado en posición en un miembro estructural 22. El miembro estructural 22 puede incluir, por ejemplo, un canal 24 que tenga una pared de base y un par de paredes laterales verticales de un automóvil, usado como un miembro de bastidor, tal como un carril para el motor o lateral, y cubierto por una placa plana 26 para uso como bandeja para el suelo y que proporciona una pared superior que define una cavidad encerrada dentro del miembro estructural. Sin embargo, esta es tan solo una aplicación para el presente invento, el cual puede ser usado como un componente del fuselaje o del ala de un avión, como el casco o un mamparo de un barco o nave en aplicaciones navales, o bien como vigas o componentes de suelos, paredes o techos de un edificio.
El miembro de refuerzo 20, como se ha ilustrado en las Figs. 1-3, incluye en líneas generales un soporte 28, material de refuerzo estructural de esponjamiento expansible térmicamente 30, el elemento de sujeción 32, y al menos una repisa de esponjamiento direccional 34. El material de refuerzo se proporciona preferiblemente como elementos de material de refuerzo individualizados 36 y 38, recibidos en respectivas repisas de esponjamiento direccional 40 y 42, cada una acoplada al soporte mediante un elemento de sujeción antes de la activación. Los elementos de material de refuerzo 36 y 38 son con ello retenidos en posiciones lo suficientemente próximas al miembro estructural 22 como para permitir que el material de refuerzo se esponje, se expanda y ligue con el soporte 28, las respectivas repisas de esponjamiento direccional 40 y 42, y el miembro estructural 22.
Expuesto con mayor detalle, el soporte 28 puede estar provisto de una variedad de configuraciones de chapa metálica, tales como de acero o de aluminio, de resina sintética, tal como de nilón, o de otro material que tenga temperatura de fusión más alta que la temperatura de cochura a la cual se somete el miembro de refuerzo. Como se ha ilustrado, el soporte 28 es un miembro alargado que es de sección transversal de forma de C y que tiene un brazo superior 44 que tiene una primera superficie sustancialmente plana 45 y un brazo inferior 48 que tiene una segunda superficie sustancialmente plana 47, estando dispuestos el brazo superior y el brazo inferior en planos paralelos espaciados entre sí y unidos por una pared de conexión 48 orientada esencialmente perpendicular a ellos. Aunque se ha ilustrado según una orientación vertical conectando la placa plana 26 con la pared de base 50 del canal 24, puede apreciarse que la indicación de superior o inferior se hace con fines ilustrativos, y que el soporte 28 puede ser situado transversalmente o bien según varias orientaciones. Cada uno del brazo superior 44 y el brazo inferior 48 incluye un agujero 52 a su través.
Una composición particularmente preferida para uso como material 30 es la comercializada con el nombre de Sika-Reinforcer (Sika Corporation, Madison Heights, Michigan, EE.UU.). Expuesto con mayor detalle, el material más preferido 30 comprende: desde aproximadamente el 20-30% en peso de un copolímero en bloque de estireno-butadieno-estireno (SBS) (por ejemplo, el Fina Clear 530®); desde aproximadamente el 5-20% en peso de un poliestireno (por ejemplo, el Fina Crystal® y el Fina Crystal 535®); desde aproximadamente el 30-45% en peso de una resina epoxi líquida basada en el Bisfenol A (por ejemplo, el Araldite 6010® y el Epon 71®); desde aproximadamente el 0,5-5% en peso de un pigmento, tal como el negro de carbón; hasta aproximadamente el 5% en peso de caucho de butadieno acrilonitrilo (Nipol 1411); desde aproximadamente el 1-10% en peso de sílice amorfa hidratada (HiSil 233); desde aproximadamente el 10-20% en peso de microesferas de vidrio (Scotchlite S60); desde aproximadamente el 0,1-5% en peso de un agente de soplado, tal como la azodicarbonamida (por ejemplo, el Celogen AZ765®, el Celogen AZ754® y el Celogen AZ130®); desde aproximadamente el 0,1-5% en peso de un catalizador, tal como la N, N, dimetil fenil urea (U406); desde aproximadamente el 0,1-5% en peso de un agente de curado, tal como la dicianodiamida (DDA10); y hasta aproximadamente un 5% en peso de un "rebotador", tal como el óxido de zinc, para disminuir la temperatura de soplado, en que todos los porcentajes en peso son sobre la base del peso total del material tomado como el 100% en peso.
Una composición particularmente preferida del material 30 comprende aproximadamente el 12,94% de poliestireno, aproximadamente el 23,22% de copolímero en bloque SBS, aproximadamente el 0,57% de negro de carbón, aproximadamente el 1,90% de caucho de butadieno acrilonitrilo, aproximadamente el 4,28% de sílice amorfa hidratada. aproximadamente el 38,07% de resina epoxi líquida basada en Bisfenol A, aproximadamente el 14,75% de microesferas de vidrio, aproximadamente el 0,40% de óxido de zinc, aproximadamente el 2,85% de dicianodiamida, aproximadamente el 0,38% de N, N, dimetil fenil urea, y aproximadamente el 0,57% de azodicarbonamida. En ciertas aplicaciones, para las que se desee una mayor resistencia a la compresión y un menor esponjamiento y expansión, se puede ajustar lo expuesto en lo que antecede de tal modo que se reduzca el poliestireno hasta aproximadamente el 12,63%, se reduzca el copolímero en bloque de SBS hasta aproximadamente el 22,59%, y se aumente el caucho de butadieno acrilonitrilo hasta aproximadamente el 2,85%.
El material 30 puede ser formado mezclando para ello el copolímero en bloque de SBS con una pequeña parte (aproximadamente un 1/40-avo de la cantidad total) de la resina epoxi líquida basada en el bisfenol A en una mezcladora calentada hasta que la temperatura en la mezcladora llegue a ser de aproximadamente 116-127ºC (la temperatura de la mezcla dentro de la mezcladora sea de al menos aproximadamente 80ºC), y la mezcla sea sustancialmente homogénea, en cuyo momento se añade el poliestireno en la mezcladora y se continúa el mezclado. Después de sustancialmente mezclado el poliestireno con la mezcla de copolímero en bloque de SBS/resina epoxi, se añade lentamente en la mezcladora el resto de la resina epoxi basada en bisfenol A, deteniendo y volviendo a poner en marcha la mezcladora las veces que sea necesario, siendo mezclados los ingredientes a fondo, hasta obtener una mezcla sustancialmente homogénea. Se mete la cantidad deseada de la mezcla en una mezcladora calentada (puesta a una temperatura de aproximadamente 121ºC) y se comienza el mezclado. Mientras se mezcla, se añaden el negro de carbón y el caucho en la mezcladora, y se detiene la mezcladora una vez obtenida una mezcla homogénea dentro de la mezcladora. Se añade a la mezcladora ya sea la sílice u ya sean las microesferas de vidrio, y se reanuda el mezclado y se continúa hasta que la mezcla se haga homogénea. Este paso se repite, añadiendo el otro de la sílice o las microesferas de vidrio.
Se fija después la temperatura de la mezcladora en una temperatura por debajo de 71ºC, se añaden el agente, o agentes, de soplado, el catalizador (o catalizadores), el "rebotador", y el agente (o agentes) de curado, y se reanuda el mezclado y se continúa solamente hasta que la mezcla se haga homogénea. Después se extruye preferiblemente la mezcla resultante en forma de cordones (a una temperatura del extruidor de 77º-82ºC y con velocidades de rotación del husillo de aproximadamente 400 rpm), y se corta en pastillas. Las pastillas se moldean después por inyección a una temperatura de aproximadamente 82º-93ºC usando equipo de moldeo por inyección diseñado para conformar con la forma deseada los elementos 36 y 38 de material estructural a ser unidos a las respectivas repisas de esponjamiento direccional 40 y 42. Cada uno de los elementos de material de refuerzo 36 y 38 se ha ilustrado con la forma de un bloque rectangular que tiene al menos un paso 54 a su través, incluyendo el paso un rebajo 56.
Las repisas de esponjamiento direccional 40 y 42 pueden hacerse de chapa metálica, tal como de acero o de aluminio, o alternativamente de nilón o de otro material de resina sintética que tenga un punto de fusión más alto que la temperatura del horno de cochura a la cual se somete el material 30. Las repisas de esponjamiento direccional 40 y 42 incluyen cada una, una plataforma 58 formada de preferencia integralmente con paredes 60 y 62 dispuestas formando ángulo oblicuo con respecto a la misma. La plataforma 58 incluye al menos una abertura 64 situada en coincidencia con el paso 54 y el agujero 62. Como se ha ilustrado en las Figs. 1 y 3, las paredes 60 y 62 pueden estar orientadas en ángulo recto con la plataforma 58 para dirigir el material de refuerzo esponjable hacia arriba; como se ha ilustrado en la Fig. 3. Se puede disponer un área aliviada 66 a lo largo del margen distante 68 de las paredes 60 y 62 si se desea una expansión lateral localizada durante el esponjamiento. El margen distante 68 puede extenderse más alto que el grosor del material de refuerzo para dejar espacio para la expansión del material de refuerzo durante el esponjamien4to, que de no hacerse así podría hacer que se deformasen los miembros estructurales de pare delgada. Las paredes 60 y 62 de una repisa de esponjamiento direccional inferior 42 pueden soportar con ello al material de refuerzo o bien, como alternativa, el material de refuerzo 20 puede ser acoplado a la placa plana 32 por soldadura, con remaches, con tornillos, con adhesivo, o con otros elementos de sujeción y ser con ello asegurado contra movimiento dentro de la cavidad 70 del miembro estructural hasta la activación del material de refuerzo 30. Cada repisa incluye al menos una, y preferiblemente una pluralidad de aberturas 72 en la misma, con lo que al calentar para fundir y activar al material de refuerzo 30, el material de refuerzo 30 entrará en contacto directo con el soporte 28 para asegurar una buena ligadura entre el soporte 28 y el miembro estructural 22.
El elemento de sujeción 32 puede ser una espiga de empuje de nilón 74, como se ha ilustrado, o como alternativa otros elementos de sujeción. La espiga de empuje de nilón 74 es barata, fácil de instalar y comunica resiliencia frente a los impactos.
En uso, el miembro de refuerzo 20 se acopla preferiblemente a la placa 26 mediante remaches o similares, y luego se sitúa en posición en la cavidad 70 del miembro estructural 22 al ser colocada la placa 26 en relación de recubrimiento con el canal 24. Al calentar el miembro estructural en un horno de cochura hasta una temperatura de al menos 149ºC, y preferiblemente de aproximadamente 163ºC, durante un período de aproximadamente 10 minutos, el material de refuerzo se activará, fundiéndose, esponjándose y expandiéndose. Las repisas de esponjamiento direccional 40 y 42 hacen que los elementos de material de refuerzo 36 y 38 sean dirigidos contra un lugar opuesto en el miembro estructural y se oponga al flujo lateral y a la expansión del material de refuerzo. Fluyendo al interior de las aberturas 72, el material de refuerzo liga el soporte 28 directamente al miembro estructural 22, sin requerir que el elemento de sujeción 32 soporte todo el esfuerzo de cualquier fuerza aplicada entre ellos. Después se deja que el miembro estructural reforzado 75 resultante se enfríe a la temperatura ambiente.
En las Figs. 4 y 5 se ha ilustrado una segunda realización del miembro de refuerzo 20A que es similar en todos los aspectos a la descrita en lo que antecede, excepto en que en vez de extenderse en ángulo recto con la plataforma 58, las paredes 60A y 62A de las repisas de esponjamiento direccional 40A y 42A divergen y están orientadas formando un ángulo obtuso en relación con la plataforma 58. Como resultado, se permite que el material esponjable 30 de cada elemento 36 y 38 se aplique a, y ligue con, un área más amplia de la superficie opuesta del miembro estructural 75A.
En las Figs. 6 y 7 se ha ilustrado una tercera realización del miembro de refuerzo 20B, la cual es también similar en todos los aspectos a la descrita en lo que antecede, excepto en que en vez de extenderse en ángulo recto o formando ángulos obtusos con la plataforma 58, las paredes 60B y 62B de las repisas 40B y 42B, convergen y están orientadas formando ángulos agudos en relación con la plataforma 58. Como resultado, el material esponjable 30 de cada elemento 36 y 38 está obligado a aplicarse y a ligar con un área más estrecha en la superficie opuesta del miembro estructural 22, para proporcionar un miembro estructural reforzado 75B. Tal área de aplicación más estrecha podría desearse, por ejemplo, cuando se dispongan aberturas en el miembro estructural que estén próximas a uno de los elementos de material de refuerzo 36 y 38, pero deban permanecer abiertas y sin llenarse, o bien cuando componentes que sean sensibles, o que deban ser retirados a continuación, hayan de estar situados próximos al miembro de refuerzo 22 y, por consiguiente, protegidos contra aplicación cuando el material de refuerzo se esponje y se expanda.
En las Figs. 8, 9 y 10, se ha ilustrado una cuarta realización del miembro de refuerzo 20C, la cual es similar a la representada en las Figs. 1-3 pero en la que se han previsto dos repisas de esponjamiento direccional 76 en cada uno del brazo superior y el brazo inferior del soporte 28, teniendo cada una de las repisas de esponjamiento direccional 76 una plataforma 78 que presenta una pluralidad de aberturas 80 y una pared perimetral 82 que rodea el margen lateral 84 de la plataforma 78. El material de refuerzo 30 está previsto como elementos de material de refuerzo individualizados 86, los cuales están adaptados para recibir espigas de empuje 74, como se ha descrito en lo que antecede, para sujetar el soporte 28, las repisas 76, y los elementos 86 juntos, antes del esponjamiento, la expansión y la ligadura, para proporcionar un miembro de refuerzo reforzado 88, como se ha ilustrado en la Fig. 10. El uso de las repisas de esponjamiento direccional 76 en el miembro de refuerzo 20C hace posible un control más preciso de la dirección del esponjamiento y de la ligadura del material de refuerzo 30, y puede ser especialmente beneficioso cuando el soporte esté doblado transversalmente en una dirección vertical para evitar el flujo del material de refuerzo a lo largo de un plano inclinado, o bien cuando sea necesario que intervalos espaciados longitudinalmente a lo largo del miembro de refuerzo permanezcan libres de material de refuerzo.
Aunque en lo que antecede se han descrito formas preferidas del invento, ha de reconocerse que tal exposición se ha hecho únicamente a modo de ilustración, y no deberá ser utilizada para interpretar en un sentido limitador el alcance del presente invento. Quienes sean expertos en la técnica pueden fácilmente hacer modificaciones evidentes en las realizaciones que han servido de ejemplos, tal como aquí se han expuesto en lo que antecede, sin desviarse del espíritu del presente invento.
Los inventores declaran por la presente su intención de confiar en la Doctrina de Equivalentes para determinar y establecer el alcance razonablemente equitativo de su invento, en cuanto pertenezca a cualquier aparato que no rebase materialmente el alcance del invento, pero que esté fuera del alcance literal del mismo, tal como se ha expresado en las reivindicaciones que siguen.

Claims (22)

1. Un miembro de refuerzo reforzado (75,88) que comprende:
un miembro estructural (22) que incluye un par de paredes espaciadas entre sí (26,50) y que definen una cavidad (70) en el mismo;
un miembro de refuerzo (20) recibido dentro de dicha cavidad y que interconecta dichas paredes (26,50), incluyendo dicho miembro de refuerzo (20) un soporte (28), un elemento de material de refuerzo estructural (36,38) provisto de un material de refuerzo estructural expansible térmicamente (30), una repisa (40,42,76) separada de dicho soporte (28) que tiene una plataforma (58,78) que incluye al menos una abertura (72,80) en la misma, para permitir comunicación entre el elemento de material estructural (36,38,86) y dicho soporte (28), y al menos una pared direccional (60,62,82) que forma ángulo oblicuo con dicha plataforma (58,78) y un elemento de sujeción (74) que acopla dicho elemento de material de refuerzo estructural (36,38,86) y dicha repisa (40,42, 76) a dicho soporte (28), en que al calentar dicho material de refuerzo estructural (30) hasta una temperatura mínima predeterminada, el material de refuerzo estructural (30) se expande a través de dicha abertura (72,80) y liga dicho soporte (28) a dicho miembro estructural (22) y dicha pared direccional (60,62,82) inhibe la expansión del material de refuerzo estructural (30) más allá de ella.
2. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 1, en el que dicho soporte (28) incluye al menos un brazo (44,46) que tiene una superficie sustancialmente plana (45,47) y dicha plataforma (58,78) de dicha repisa (40,42,76) es sustancialmente paralela a dicha superficie plana (45,47).
3. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 2, en el que dicho soporte (28) incluye un segundo brazo (46) que tiene una superficie sustancialmente plana (47), la cual es sustancialmente paralela a dicha superficie (45) de dicho primer brazo (44) y está espaciada de la misma, estando dicho primer brazo (44) y dicho segundo brazo (46) interconectados por una pared (48).
4. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 3, en el que dicho miembro reforzado incluye un segundo elemento de material de refuerzo estructural (38) de dicho material de refuerzo estructural expansible térmicamente (30) y una segunda repisa (42) que tiene una plataforma (58) que incluye al menos una abertura (72) en la misma, para permitir comunicación entre el elemento de material estructural (38) y dicho soporte (28), y al menos una pared que horma un ángulo oblicuo (60,62) en relación con dicha plataforma (58), y un segundo elemento de sujeción (74) que acopla dicho segundo elemento (38) de material de refuerzo estructural y dicha repisa (42A,42B) a dicho soporte (28).
5. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones 2-4, que incluye una pluralidad de elementos de material de refuerzo estructural (36) de dicho material de refuerzo estructural expansible térmicamente (30), estando cada uno de dicha pluralidad de elementos de material de refuerzo estructural (36) situado en posición sobre una plataforma (58) de una repisa respectiva (40,42,76) y acoplado mediante un elemento de sujeción (32) a dicho primer brazo (44) en relación de espaciado longitudinalmente a lo largo del mismo.
6. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha repisa incluye una segunda pared direccional (60,62) orientada oblicuamente en relación con dicha plataforma (58), estando situado dicho elemento de refuerzo de material estructural (36,38) sobre dicha plataforma (58) en aplicación con dicha primera y con dicha segunda paredes direccionales (60,62) después de la expansión de dicho material de refuerzo estructural (30).
7. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 6, en el que dicha primera pared direccional (60) y dicha segunda pared direccional (62) son sustancialmente perpendiculares a dicha plataforma (58).
8. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 6, en el que dicha primera pared direccional (60B) y dicha segunda pared direccional (62B) están orientadas formando un ángulo agudo con dicha plataforma
(58).
9. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 8, en el que dicha primera pared direccional (60B) es opuesta a dicha segunda pared direccional (62B), convergiendo cada una de dichas paredes direccionales (60B, 62B) la una hacia la otra.
10. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 6, en el que dicha primera pared direccional (60A) y dicha segunda pared direccional (62A) están orientadas formando un ángulo obtuso con dicha plataforma (58).
11. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 10, en el que dicha primera pared direccional (60A) es opuesta a dicha segunda pared direccional (62A), divergiendo cada una de dichas paredes direccionales (60,62) con respecto a la otra.
12. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones 6-11, en el que cada una de dichas paredes direccionales primera y segunda (60,62,82) presenta un borde alejado de dicha plataforma (58) y en la que dicho borde alejado está situado más próximo a dicho miembro estructural (22) que dicho elemento de refuerzo de material estructural (36,38) antes de la expansión de dicho material de refuerzo estructural (36,38).
13. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha plataforma incluye un margen lateral (84) y dicha pared direccional (82) está prevista como una pared perimetral (82) que rodea sustancialmente a dicho margen lateral (84), con dicho elemento de material de refuerzo estructural (86) recibido dentro de dicha pared perimetral (82).
14. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho material de refuerzo (30) comprende un copolímero en bloque de SBS, un poliestireno, un caucho, una resina epoxi líquida basada en Bisfenol A, negro de carbón, sílice, microesferas de vidrio, un agente de soplado, un catalizador, y un agente de curado.
15. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho elemento de sujeción (74) es una espiga de empuje.
16. Un miembro de refuerzo estructural (20) adaptado para recepción en una cavidad (70) de un miembro estructural (22), comprendiendo dicho miembro de refuerzo (20):
un soporte (28) que tiene un primer brazo (44) que presenta una primera superficie (45), un segundo brazo (46) que presenta una segunda superficie (47), y una pared de interconexión (48) que separa dicha primera superficie (45) de dicha segunda superficie (47),
una primera repisa (40,76) separada de dicho soporte (28) y que tiene una plataforma (58,78) y al menos una pared direccional que forma un ángulo oblicuo (60,62,82) con dicho soporte (28),
un primer elemento de material de refuerzo estructural (36,86) provisto de un material de refuerzo estructural expansible térmicamente (30) recibido en dicha plataforma (58,78); y
un elemento de sujeción (74) que acopla dicho primer elemento de refuerzo de material estructural (36) y dicha primera repisa (40) a dicha primera superficie (45) de dicho primer brazo (44).
17. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 16, que incluye una segunda repisa (42) separada de dicho soporte (28) y que tiene una plataforma (58,78) y una pared direccional (60,62,82), y un segundo elemento de material de refuerzo estructural (38,86) recibido en dicha segunda repisa (42) y acoplado a dicho segundo brazo (46) por un segundo elemento de sujeción (74).
18. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 17, en el que dicha primera repisa (40,78) está situada en dicho primer brazo (44) para dirigir el esponjamiento de dicho primer elemento de material de refuerzo (36,86) hacia fuera de dicho segundo brazo (46).
19. Un miembro de refuerzo estructural según la reivindicación 17 ó 18, en el que dicha segunda repisa (42) está situada en dicho segundo brazo (46) para dirigir el esponjamiento de dicho segundo elemento de material de refuerzo (38,86) hacia fuera de dicho primer brazo (44).
20. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones 16 a 19, en el que dicha plataforma (58,78) incluye al menos una abertura (72,80) para hacer posible el paso de dicho material de refuerzo estructural (36,38,86) a su través durante el esponjamiento.
21. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones 16 a 20, en el que dicha repisa (40,42) incluye paredes direccionales opuestas primera y segunda (60,62)que forman ángulos oblicuos con dicha plataforma (58,78), estando recibido dicho elemento de material de refuerzo estructural (36,38,86) en dicha plataforma (58,78) entre dichas paredes direccionales (60,62).
22. Un miembro de refuerzo estructural según una de las reivindicaciones 16 a 21, en el que dicho material de refuerzo (30) comprende un copolímero en bloque de SBS, un poliestireno, un caucho, una resina epoxi líquida basada en bisfenol A, negro de carbón, sílice, microesferas de vidrio, un agente de soplado, un catalizador, y un agente de curado.
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