ES2332369T3

ES2332369T3 - Textil tejido, a base de hilos de vidrio, destinado a formar unos refuerzos para piezas moldeadas.

Info

Publication number: ES2332369T3
Application number: ES04816512T
Authority: ES
Inventors: Michel Serillon
Original assignee: Chomarat Composites SAS
Current assignee: Chomarat Composites SAS
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2024-12-06
Also published as: ATE444387T1; EP1694892B1; CA2547620A1; WO2005061769A1; FR2864112B1; NO20062927L; DE602004023420D1; EP1694892A1; FR2864112A1; JP2007514876A; US20070117486A1; MXPA06006767A; BRPI0417454A; CN1894452A

Abstract

Textil tejido (1), a base de hilos de alta tenacidad y en particular de hilos de vidrio, destinado a formar unos refuerzos para unas piezas obtenidas mediante moldeo por transferencia de resina (RTM), que comprende en el sentido trama unos hilos (3) no perpendiculares a los hilos de urdimbre (2), caracterizado porque la relación Tc.Dc/Tt. Dt está comprendida entre 0,2 y 0,8, en la que: T c representa el título de los hilos de urdimbre (2), Tt representa el título de los hilos de trama (3), D c representa el número de hilos de urdimbre (2) por unidad de longitud, Dt representa el número de hilos de trama (3) por unidad de longitud.

Description

Textil tejido, a base de hilos de vidrio, destinado a formar unos refuerzos para piezas moldeadas.

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de los textiles técnicos. Más precisamente, la misma se refiere a los textiles empleados para formar unos refuerzos en unas piezas obtenidas mediante moldeo, y más precisamente mediante las técnicas de moldeado por transferencia de resina, técnicas conocidas bajo la denominación RTM.

La invención prevé más precisamente la realización de refuerzos multiaxiales, es decir que poseen unos hilos orientados según por lo menos tres direcciones.

Técnicas anteriores

De manera general, las piezas obtenidas por moldeo RTM presentan una resistencia mecánica que está definida por la estructura de un refuerzo textil integrado. Es por lo que se prefiere emplear unos refuerzos denominados "multiaxiales", es decir que presentan por lo menos tres direcciones de resistencia privilegiadas. En efecto, dichos refuerzos confieren una mejor rigidez que los refuerzos unidireccionales, incluso bidireccionales, realizados por tejido de hilos de urdimbre y trama perpendiculares.

Hasta el presente, ya se han propuesto varios tipos de refuerzos multiaxiales. Así, se conoce, en particular a partir del documento EP 0 193 479 del solicitante, unos textiles tejidos que comprenden unos hilos de urdimbre y de trama no perpendiculares. La inclinación no perpendicular de los hilos de trama y de urdimbre se obtiene por un arrollado desplazado a la salida del telar de tejer. Para que estas operaciones sean posibles, generalmente es necesario que los hilos de urdimbre sean particularmente finos en comparación con los hilos de trama, para permitir la deformación del tejido antes de su arrollado. A continuación, es posible combinar las direcciones de refuerzo superponiendo dos capas de estos textiles, disponiendo los hilos de trama de forma simétrica con respecto a la dirección común de los hilos de urdimbre. Se asocia a continuación este conjunto con el tejido que comprende los hilos de urdimbre de mayor título, para obtener un refuerzo trididirecional. El ensamblaje de estas diferentes capas puede realizarse por costura o pegado.

Sin embargo, este tipo de refuerzo adolece de ciertos inconvenientes. En efecto, para realizar unos refuerzos tradicionales, es necesario ensamblar tres capas diferentes, lo que hace la fabricación relativamente larga y por lo tanto costosa. El refuerzo obtenido presenta asimismo un espesor relativamente importante, lo que puede perturbar las operaciones ulteriores de moldeado, en particular a causa de dificultades de difusión de la resina. Por otra parte, el refuerzo así obtenido se compone por lo tanto de una pluralidad de capas que contribuyen para cada una a la resistencia mecánica en un eje determinado. Dicho de otro modo, la dirección de rigidización no es homogénea en el espesor del refuerzo.

Por otra parte, se conocen otros tipos de refuerzos realizados según unas técnicas conocidas bajo la denominación de "crossply". Estos textiles se obtienen mediante la superposición de dos capas de hilos que pueden presentar unos títulos similares, que son dispuestos por unos tramadores multidireccionales. Estas diferentes capas, que no están entrelazadas sino simplemente superpuestas, son a continuación solidarizadas unas a las otras por unas operaciones de costura según las técnicas conocidas bajo la denominación de Malimo. Estos refuerzos denominados "crossply" son interesantes porque integran unos hilos de orientaciones diferentes, que son asociados por una operación única de costura. Sin embargo, la superposición de estas diferentes capas hace que la orientación de la rigidización no sea homogénea en el seno del espesor del refuerzo. Además y sobre todo, la costura de las diferentes capas entre sí limita en gran manera la deformabilidad del refuerzo, e impide por lo tanto su empleo para realizar unas piezas de geometrías complejas, o que incluyen más generalmente unas rupturas de pendiente importantes.

Por otra parte, se conoce a partir del documento US nº 4.055.697, un refuerzo realizado a base de tejidos cuyos hilos de trama presentan una orientación no perpendicular a los hilos de urdimbre. Este tipo de refuerzo destinado a mejorar las propiedades mecánicas en unas direcciones predeterminadas no es satisfactorio en términos de deformabilidad.

Uno de los objetivos de la invención es proporcionar un refuerzo para unos moldeados RTM, que se pueda realizar con un número de etapas de fabricación limitado. Otro objetivo es obtener un refuerzo que presente una rigidización multiaxial y repartida en el mismo interior del refuerzo. Otro objetivo es permitir obtener unos refuerzos de gran masa de superficie sin multiplicar el número de capas necesarias para su realización. Otro objetivo de la invención es obtener unos refuerzos que combinen a la vez un alto poder de rigidización, y una gran capacidad de ser deformados cuando tienen lugar operaciones de moldeado ulteriores.

Exposición de la invención

La invención se refiere por lo tanto a un textil tejido, a base de hilos de vidrio, o más generalmente de hilos de alta tenacidad tales como aramida o carbono, que está destinado a formar unos refuerzos para unas piezas obtenidas mediante moldeo por transferencia de resina (o RTM). Este textil tejido comprende en el sentido trama unos hilos que no son perpendiculares a los hilos de urdimbre.

De acuerdo con la invención, este textil se caracteriza porque la relación \frac{T_{c} \cdot D_{c}}{T_{t} \cdot D_{t}} está comprendida entre 0,2 y 0,8, en la que:

T_{c} representa el titulo de los hilos de urdimbre,

T_{t} representa el título de los hilos de trama,

D_{c} representa el número de hilos de urdimbre por unidad de longitud,

D_{t} representa el número de hilos de trama por unidad de longitud.

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Dicho de otro modo, la invención consiste en utilizar, para formar unos refuerzos, unos textiles tejidos que comprenden, contrariamente a la técnica anterior, unos hilos de urdimbre de título relativamente importante. Así pues, se ha constatado que era posible realizar por tejido unos tejidos que incluyen no solamente unos hilos de trama, sino también unos hilos de urdimbre de título importante.

En otros términos, el textil de acuerdo con la invención comprende, en el sentido urdimbre, unos hilos que representan entre 15 y 45% de la masa de superficie de la capa textil considerada. Esto representa una fracción netamente más importante que la observada en los textiles tejidos con hilos de trama y de urdimbre no perpendiculares, tal como el descrito en la patente EP 193 479. Contrariamente a las ideas recibidas, se ha observado que era posible deformar dicho textil a la salida del telar de tejer para obtener la inclinación no perpendicular entre los hilos de urdimbre y los hilos de trama.

Esta deformación puede ser facilitada por ciertos esquemas de armadura, y en particular en el caso en que se emplean unas armaduras de la familia sargada, y en particular unos sargados 2 ligado 2, o 3 ligado 1.

Así, es por lo tanto posible realizar unos refuerzos asociando por lo menos dos capas textiles como las descritas anteriormente y superponiéndolas. Así, estas dos capas son asociadas de tal manera que los hilos de urdimbre de estas dos capas sean paralelos, presentando los hilos de trama entonces una inclinación simétrica con respecto a esta dirección de los hilos de urdimbre, de una capa a la otra. Se obtiene así un refuerzo que presenta una rigidez importante en por lo menos tres direcciones. Es importante observar que los hilos de urdimbre de las dos capas superpuestas participan cada uno en la resistencia mecánica en la dirección de la urdimbre. Dicho de otro modo, cada una de las capas contribuye a la resistencia global en el sentido de la urdimbre. En otros términos, la resistencia mecánica en el sentido de la urdimbre está repartida sobre el espesor del refuerzo.

Asimismo, por oposición a las estructuras del tipo crossply, los hilos dirigidos según las tres direcciones son accesibles sobre las caras exteriores del refuerzo, y pueden por lo tanto recibir la resina cuando tiene lugar el moldeado.

En la práctica, es posible asociar un número de capas variable según el tipo de refuerzo que se desea obtener. Así, es posible asociar dos capas superpuestas, cuya inclinación de los hilos de trama con respecto a los hilos de urdimbre es próxima a 60º. En este caso, la relación \frac{T_{c} \cdot D_{c}}{T_{t} \cdot D_{t}} definida anteriormente está comprendida sustancialmente entre 0,3 y 0,8. Es preferentemente próxima a 0,5. Dicho de otro modo, en cada una de las capas elementales del refuerzo, la urdimbre representa sustancialmente entre 25 y 45% de la masa de superficie global de la capa elemental, y preferentemente representa un tercio de esta masa de superficie. Así, cuando dos capas elementales son asociadas para formar el refuerzo global, cada una de las capas contribuye en la mitad a la resistencia en el sentido urdimbre. La masa de superficie de los hilos de urdimbre y de los hilos de trama en cada una de las direcciones a 60º es por lo tanto sustancialmente idéntica.

También es posible asociar tres capas elementales para formar un refuerzo cuatridireccional. En este caso, las dos capas externas presentan unos hilos de trama inclinados con respecto a los hilos de urdimbre. Estas dos capas externas toman en sándwich una capa de textil tejido cuyos hilos de urdimbre y de trama son perpendiculares. En este caso, cada una de las capas externas presenta una relación \frac{T_{c} \cdot D_{c}}{T_{t} \cdot D_{t}} como se ha definido anteriormente, comprendida entre 0,2 y 0,8, y sustancialmente próxima a 0,33. Haciendo referencia a la masa de superficie global de una capa elemental, esto viene a decir que la urdimbre representa entre 15 y 45%, y preferentemente 25% aproximadamente. Así, en el caso en que las capas exteriores presentan unos hilos de trama orientados a 45º, se obtiene un refuerzo cuatridireccional simétrico. Las tres capas así asociadas participan ventajosamente en un tercio aproximadamente en la rigidez global del refuerzo.

En la práctica, las capas ensambladas para formar estos refuerzos pueden serlo de diferentes maneras, y en particular por costura o pegado. En el caso preferido de un pegado, se utilizará ventajosamente como agente de pegado un material de la misma naturaleza química que el empleado cuando tiene lugar el procedimiento de moldeado ulterior. En efecto, en este caso, la deformabilidad del refuerzo está optimizada puesto que cuando tiene lugar el moldeado, el agente de pegado se reblandece, y permite el desplazamiento de las diferentes capas unas con respecto a las otras.

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Breve descripción de los dibujos

La forma de realizar la invención, así como las ventajas que se desprenden, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción del modo de realización siguiente, con el apoyo de las figuras adjuntas, en las que:

La figura 1 es una vista por encima de una capa elemental realizada de acuerdo con la invención.

La figura 2 es una vista por encima de un refuerzo formado por dos capas análogas a la de la figura 1.

La figura 3 es una vista análoga de un refuerzo que incorpora tres capas, y del que las capas externas son similares a las de la figura 1.

Forma de realizar la invención

El textil ilustrado en la figura 1 ilustra un textil (1) realizado por tejido de hilos de urdimbre (2) y de trama (3) a base de hilos de vidrio. En la práctica, los hilos (o roving) (2) utilizados para los hilos de urdimbre presentan un titulo comprendido entre 300 y 2.400 tex. Se pueden contar entre 0,5 y 2 hilos/cm. En trama, los hilos (o roving 3) utilizados presentan un título superior, típicamente del orden de 600 a 4.800 tex. Se cuentan en trama aproximadamente 0,4 a 2,5 hilos/cm. El la práctica, los números de hilos por centímetro se dan antes de deformación, y los valores observados en las capas obtenidas después de deformación se deducen de ello por unas relaciones trigonométricas, en función del ángulo de inclinación.

En el ejemplo ilustrado en la figura 1, los hilos de urdimbre y de trama forman entre ellos un ángulo de 60º, pero esta inclinación puede ser diferente, y elegida en función del número de capas asociadas para formar un refuerzo.

Así, en el ejemplo ilustrado en la figura 2, el refuerzo (10) comprende dos capas similares asociadas. Estas dos capas (11, 12) son solidarizadas de tal manera que las direcciones de sus hilos de urdimbre (13, 14) son perfectamente idénticas (y por lo tanto a 0º de la dirección de los hilos de urdimbre considerada como la dirección de referencia). De esta manera, los hilos de trama (15) de la capa superior (11) (a -60º de la dirección de referencia) son simétricos de los hilos de trama (16) de la capa inferior (12) (a + 60º de la dirección de referencia) con respecto a la dirección urdimbre (13, 14). El conjunto así realizado presenta una estructura triaxial simétrica, en tres direcciones desplazadas una de la otra en 60º.

La figura 3 ilustra otro ejemplo de realización de un refuerzo formado por tres capas diferentes (21, 22, 23). Las capas externas (21, 23) están formadas por tejido de hilos de urdimbre y trama que presentan entre ellos un ángulo de 45º. Estas dos capas (21, 23) están orientadas de tal manera que los hilos de trama (24) (a -45º de la dirección de referencia) de la capa superior (21) son simétricos de los hilos de trama (25) (a +45º de la dirección de referencia) de la capa inferior (23) con respecto a la dirección común de los hilos de urdimbre (26). Estas dos capas (21, 23) están separadas por una capa intermedia (22) formada por un tejido clásico, es decir con hilos de urdimbre (27) y de trama (28) perpendiculares (a 0º y 90º de la dirección de referencia).

En un ejemplo de realización particular, los hilos de urdimbre (26) de la capa superior (21) presentan un título de 1.200 tex, y están presentes con concurrencia de 2,55 hilos/cm. De esta manera, los hilos de urdimbre (26) de la capa superior presentan una masa de superficie de aproximadamente 305 g/m^{2}. Los hilos de trama (24) presentan a su vez un título de 4.800 tex, con una densidad de 1,90 hilos/cm, que representan por lo tanto una masa de superficie del orden de 916 g/m^{2}. Los hilos de urdimbre (26) representan por lo tanto sustancialmente un cuarto de la masa de superficie de la capa superior (21). La capa inferior (23) presenta la misma composición que la capa superior (21), pero orientada simétricamente, con un ángulo de 45º opuesto.

La capa intermedia (22) comprende unos hilos de urdimbre (27) de un título de 1200 tex, con una densidad de 2,50 hilos/cm, que corresponden por lo tanto a una masa de superficie en urdimbre del orden de 300 g/m^{2}. Los hilos de trama (28) presentan un título de 4800 tex que están presentes con concurrencia de 1,90 hilos/cm, que representan por lo tanto una masa de superficie de 912 g/m^{2}.

Las diferentes capas (21, 22, 23) están asociadas entre ellas por unas capas de agente ligante (30, 31), típicamente a base de polvo de resina epoxi, o de polvo de resina poliéster, con concurrencia de 5 g/m^{2} por capa. La o las caras exteriores de refuerzo pueden recibir también la misma resina que las capas (30, 31), permitiendo así la unión eventual en caliente y por presión, con otros eventuales refuerzos.

El refuerzo global (20) presenta una masa de superficie del orden de 3.600 g/m^{2}. La misma es sustancialmente de 910 g/m^{2} para los hilos orientados a 0º, +45º, +90º y -45º con respecto a la dirección de los hilos de urdimbre. Se observará que los hilos paralelos a la dirección de la urdimbre están repartidos sobre las tres capas del refuerzo.

Se desprende de la descripción anterior que la invención de acuerdo con la invención presenta la ventaja de poseer varias direcciones de rigidez privilegiada, con un número de capas necesarias que es inferior al observado en las soluciones de la técnica anterior. Posee además una gran deformabilidad, en particular cuando tiene lugar un preconformado en caliente: en efecto, el reblandecimiento por calentamiento (a unas temperaturas del orden de 120ºC) de la resina de unión entre las capas, permite el deslizamiento de las capas de refuerzo entre ellas, y la aptitud de cada capa para deformarse individualmente, hacen que el conjunto o refuerzo sea deformable fácilmente.

Claims

1. Textil tejido (1), a base de hilos de alta tenacidad y en particular de hilos de vidrio, destinado a formar unos refuerzos para unas piezas obtenidas mediante moldeo por transferencia de resina (RTM), que comprende en el sentido trama unos hilos (3) no perpendiculares a los hilos de urdimbre (2), caracterizado porque la relación T_{c.}D_{c}/T_{t}. D_{t} está comprendida entre 0,2 y 0,8, en la que:

T_{c} representa el título de los hilos de urdimbre (2),

T_{t} representa el título de los hilos de trama (3),

D_{c} representa el número de hilos de urdimbre (2) por unidad de longitud,

D_{t} representa el número de hilos de trama (3) por unidad de longitud.

2. Textil tejido según la reivindicación 1, caracterizado porque la inclinación de los hilos de trama (3) con respecto a los hilos de urdimbre (2) está comprendida entre 30 y 80º.

3. Textil tejido según la reivindicación 1, caracterizado porque la armadura de tejido es del tipo sargado, en particular sargado 2 ligado 2.

4. Refuerzo (10) formado por lo menos por dos capas textiles según una de las reivindicaciones 1 a 3, superpuestas (11, 12), cuyos hilos de urdimbre (13, 14) son paralelos de una capa (11) a la otra (12), y cuyos hilos de trama (15, 16) presentan una inclinación simétrica con respecto a la dirección de los hilos de urdimbre (13, 14), de una capa a la otra.

5. Refuerzo (10) según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende dos capas superpuestas, de las que cada una presenta una relación \frac{T_{c} \cdot D_{c}}{T_{t} \cdot D_{t}} comprendida entre 0,3 y 0,8, y preferentemente es próxima a 0,5.

6. Refuerzo (10) según la reivindicación 5, caracterizado porque la inclinación de los hilos de trama (15, 16) con respeto a los hilos de urdimbre (13, 14) es próxima a 60º.

7. Refuerzo (10) según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende tres capas superpuestas (21, 22, 23), a saber dos capas (21, 23) según la reivindicación 1, que presentan unos hilos de trama (24, 25) inclinados con respecto a los hilos de urdimbre (26), y una capa (22) de textil tejido a base de hilos de vidrio, con hilos de urdimbre (27) y de trama (28) perpendiculares, presentando cada una de estas capas (21, 23) una relación \frac{T_{c} \cdot D_{c}}{T_{t} \cdot D_{t}} comprendida entre 0,2 y 0,8, y preferentemente próxima a 0,33.

8. Refuerzo según la reivindicación 7, caracterizado porque los hilos de trama (24, 25) de las capas inclinadas (21, 23) presentan una inclinación próxima a 45º.

9. Refuerzo según la reivindicación 4, caracterizado porque las capas son ensambladas por pegado.

10. Refuerzo según la reivindicación 9, caracterizado porque el pegado se realiza por un material de la misma naturaleza química que el del procedimiento de moldeo.