ES2335492T3

ES2335492T3 - Metodo de produccion de un producto formado de meterial compuesto reforzado con fibras.

Info

Publication number: ES2335492T3
Application number: ES03792742T
Authority: ES
Inventors: Tsuneo c/o Toyohashi Plants TAKANO; Kiharu c/o Toyohashi Plants NUMATA; Akihiro c/o Toyohashi Plants ITOU; Masato c/o Toyohashi Plants TAGUCHI; Junnichi c/o Toyohashi Plants MURAMATSU
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2010-03-29
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: US8790563B2; WO2004018186A1; JPWO2004018186A1; CA2495748A1; KR100643103B1; JP4022222B2; EP1535726A4; US20050253294A1; EP1535726A1; ATE447478T1; DE60329920D1; CN1675051A; EP1535726B1; KR20050058368A; CA2495748C; CN100540279C

Abstract

Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras moldeando simultáneamente una pluralidad de láminas de material preimpregnado cortadas en una forma predeterminada, caracterizado el método por incluir las etapas de: (1) formar una pluralidad de muescas o cortes en los materiales preimpregnados respectivos de modo que se forma al menos un conjunto de una aleta separada parcialmente y una parte residual para cada material preimpregnado; (2) disponer los materiales preimpregnados respectivos en partes predeterminadas de una matriz para prensa usando aletas parcialmente separadas de los materiales preimpregnados como piezas de colocación; (3) conformar una forma tridimensional deseada prensando las aletas parcialmente separadas de los materiales preimpregnados respectivos; y (4) conformar una forma tridimensional deseada como un todo solapando partes de borde de extremo de partes residuales sobre las aletas parcialmente separadas y prensándolas.

Description

Método de producción de un producto formado de material compuesto reforzado con fibras.

Campo técnico

La invención se refiere a un método de producción de un artículo moldeado tridimensional de un material compuesto reforzado con fibras, y particularmente a un método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras que es adecuado para producir de manera eficaz un artículo moldeado con una forma tridimensional con una alta curvatura y un buen aspecto usando una pluralidad de materiales preimpregnados.

Técnica anterior

De manera convencional, para conformar un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras con una forma tridimensional tal como una forma de tipo recipiente usando material preimpregnado obtenido impregnando una fibra de refuerzo con una resina de matriz, en el caso de que la forma tridimensional sea una forma moderadamente proyectada o rebajada con una pequeña curvatura, puede conformarse fácilmente prensando y extendiendo el material preimpregnado por ambos lados mediante una matriz para prensa que tiene una forma deseada.

Por ejemplo, en un método de producción de un palo de golf tal como se da a conocer en la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 6-98933 (documento de patente 1), cuando se moldea preliminarmente una parte de una cabeza de un palo de golf con una forma tridimensional, la parte de la cabeza se divide en una pluralidad de partes y las partes respectivas se moldean prensando material preimpregnado cortado en formas predeterminadas. Las partes respectivas de la cabeza moldeada preliminarmente de esta manera y una varilla preliminarmente moldeada se insertan en una matriz de moldeo hueca, se aplica presión a estos artículos preliminarmente moldeados desde el lado interno de los artículos para calentarlos y moldearlos. Por consiguiente, la varilla y las partes respectivas de la cabeza se juntan y se unen para producir un palo de golf.

Sin embargo, en el caso en el que un artículo moldeado tiene una forma no uniforme con una alta curvatura, es inevitable que, para un método de producción de un artículo moldeado tridimensional moldeando en prensa material preimpregnado usando una matriz para prensa, se formen arrugas moldeando en prensa un material preimpregnado de tipo lámina en una cara de matriz para prensa que tiene de manera similar una cara no uniforme con una alta curvatura. Por tanto, en el caso del moldeo de una forma tridimensional con una alta curvatura, se forman previamente muescas o cortes en los materiales preimpregnados, y los materiales preimpregnados se laminan y moldean de tal manera que las partes de borde de extremo de las muescas o los cortes se superponen de modo que no se forman arrugas.

Por ejemplo, en el caso de conformar una forma semiesférica, tal como se ilustra en la figura 10, se corta en primer lugar el material preimpregnado para dar una forma circular y, dejando una parte central 3a de un material preimpregnado circular 3, se forma radialmente una pluralidad de muescas 3b a intervalos iguales, o alternativamente, tal como se ilustra en la figura 11, dejando una parte central 4a de un material preimpregnado circular 4, se forma radialmente una pluralidad de cortes 4b a intervalos iguales. Sucesivamente, teniendo las partes centrales 3a, 4a del material preimpregnado circular 3, 4 ajustadas en una parte superior de una matriz para prensa (una tercera matriz para prensa que va a describirse más adelante) 20 una parte proyectada semiesférica 20a tal como se ilustra en la figura 6 o teniendo ajustadas en la parte central inferior de una matriz para prensa (una cuarta matriz para prensa que va a describirse más adelante) 21 una parte cóncava semicircular 21a tal como se ilustra en la figura 7, el material preimpregnado se lamina en la matriz para prensa semiesférica 20 ó 21. En este caso, las partes de borde de extremo adyacentes de las muescas 3b o los cortes 4b se superponen. A continuación, se coloca la matriz para prensa homóloga y se lleva a cabo el moldeo en prensa para obtener un artículo moldeado con una forma semiesférica como un
todo.

De manera convencional, la etapa de colocar el material preimpregnado en la matriz para prensa y solapar las partes de borde de extremo de las muescas o los cortes se lleva a cabo en general de manera manual. Por tanto, mediante el método mencionado anteriormente, se obtiene un artículo moldeado con calidad insuficiente en cuanto a la estabilidad y también insatisfactorio en cuanto a la uniformidad y productividad. Además, en el momento de colocar la matriz para prensa homóloga para llevar a cabo el moldeo en prensa, en el caso en el que el solapamiento de las partes de borde de extremo de las muescas o los cortes sea insuficiente o inestable, tiende a producirse arrugamiento en las partes de borde de extremo debido al arrastre de las mismas y también se desordena la disposición de la fibra de refuerzo. Por tanto, el método mencionado anteriormente se considera difícil de emplear para producir un artículo moldeado que se requiere que tenga una alta resistencia y un buen aspecto.

El documento EP 0319895 A2 da a conocer un método de conformado de un material laminado termoplástico que tiene un espesor de material laminado deseado, a partir de una pluralidad de capas de material compuesto termoplástico precurado al menos parcialmente, que comprende las etapas de: (a) colocar una pluralidad de capas de material compuesto termoplástico precurado parcialmente, no pegajoso, una encima de otra, (b) colocar una bolsa de vacío sobre la pila de láminas y herramienta de conformado, (c) aplicar presión a la bolsa de vacío para reducir el volumen de la pila de láminas, (d) tensionar la bolsa de vacío para eliminar las arrugas y (e) sellar la bolsa de vacío a la herramienta de conformado.

El documento FR 1092605 da a conocer también un método para conformar un artículo reforzado con fibras en una forma predeterminada prensando una pluralidad de láminas de material preimpregnado.

La invención se ha realizado de modo que se solucionan los problemas mencionados anteriormente, y un objeto de la invención es proporcionar un método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras que tiene una forma tridimensional mediante prensado usando material preimpregnado cortado en una forma predeterminada, que es un método de producción estable y eficaz de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras que tiene calidad uniforme sin arrugas, y proporcionar un artículo preliminarmente moldeado y un artículo moldeado acabado mediante el método.

Descripción de la invención

Una característica de la invención es básicamente un método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras moldeando simultáneamente una pluralidad de láminas de material preimpregnado cortado en una forma predeterminada, incluyendo el método las etapas de:

(1) formar una pluralidad de muescas o cortes en los materiales preimpregnados respectivos de modo que se forma al menos un conjunto de una aleta separada parcialmente y una parte residual para cada material preimpregnado;

(2) disponer los materiales preimpregnados respectivos en partes predeterminadas de una matriz para prensa usando las aletas parcialmente separadas de los materiales preimpregnados como piezas de colocación;

(3) conformar una forma tridimensional deseada prensando las aletas parcialmente separadas de los materiales preimpregnados respectivos; y

(4) conformar una forma tridimensional deseada como un todo solapando partes de borde de extremo de las partes residuales en las aletas parcialmente separadas y prensándolas.

El artículo moldeado del material compuesto reforzado con fibras producido mediante el método de la invención incluye no sólo el producto final en sí sino también un artículo preliminarmente moldeado antes del conformado para que sea el producto final juntando y uniendo otra parte o conformándolo adicionalmente mediante otro método. Solapar y disponer una pluralidad de materiales preimpregnados en la invención significa que se superpone y se dispone una pluralidad de láminas cuando se fijan en una matriz y también incluye solapar de manera sucesiva las láminas mientras se coloca cada lámina una a una en la matriz; o laminar una pluralidad de materiales preimpregnados antes de que se fijen en una matriz y entonces colocar el material laminado resultante en la matriz mientras se coloca el material laminado.

Además, un método de formación respectiva de al menos un conjunto de la aleta separada y la parte residual para cada material preimpregnado puede ser un método de formación de al menos un conjunto de la aleta separada y la parte residual para cada material preimpregnado estratificando una pluralidad de materiales preimpregnados cortados en una forma predeterminada para obtener un material laminado y formar una muesca o un corte en el material laminado, o un método de formación de al menos un conjunto de la aleta separada y la parte residual para cada material preimpregnado formando una muesca o un corte de manera separada en cada material preimpregnado.

En el caso del método anterior, las aletas parcialmente separadas y las partes residuales se forman simultáneamente en la pluralidad de materiales preimpregnados para dar como resultado una productividad mejorada. Por otra parte, en el caso del último método, aunque la muesca o el corte se forman para cada material preimpregnado uno a uno, resulta fácil conformar un forma deseada de la aleta parcialmente separada para cada material preimpregnado tal como se describe a continuación en el presente documento.

Según el método de producción mencionado anteriormente, las aletas parcialmente separadas, separadas por muescas o cortes, se prensan para moldear una forma tridimensional y entonces las partes de las partes residuales se colocan sobre partes de las aletas separadas y se prensan independientemente, de modo que el trabajo de moldeo puede resultar fácil. Además, incluso en el caso de sujeción con abrazaderas, no se producen ni arrugas ni irregularidades de la disposición de la fibra de refuerzo atribuidas al estirar los bordes de extremo de las muescas o los cortes.

Es deseable que las muescas o los cortes de una pluralidad de materiales preimpregnados que van a superponerse se formen de modo que sean al menos dos posiciones diferentes. Cuando los materiales preimpregnados respectivos se superponen tras el conformado de la forma tridimensional, incluso si se forma una separación en las muescas o los cortes de cada material preimpregnado, el uso de una pluralidad de tales materiales preimpregnados evita la formación de partes con aumento parcial de espesor y proporciona todo el cuerpo completamente libre de huecos, puesto que entre los materiales preimpregnados respectivos, las partes solapadas de partes de las aletas separadas no están floqueadas debido a su desviación, contribuyendo de ese modo de manera considerable y eficaz a la mejora del aspecto y la resistencia.

Además, según la invención, es preferible conformar la forma de la aleta parcialmente separada de cada material preimpregnado para que sea aproximadamente similar a o igual a la de otro material preimpregnado entre una pluralidad de materiales preimpregnados. Además, es preferible formar las muescas o los cortes para las aletas parcialmente separadas de los materiales preimpregnados respectivos que van a superponerse en la misma posición de tal manera que la anchura de las aletas parcialmente separadas, que están colocadas más cerca del lado de la cara cóncava mediante prensado, sea más ancha. El moldeo en tales condiciones hace posible llevar a cabo simultáneamente un moldeo mediante una serie de etapas y al mismo tiempo llevar a cabo un moldeo modificando de manera apropiada la diferencia de curvatura entre el lado de la cara interna y el lado de la cara externa en el caso en el que el número de láminas objeto que van a superponerse sea grande.

Además, según la invención, es preferible que los bordes de extremo de las muescas o los cortes que forman las aletas parcialmente separadas respectivas de materiales preimpregnados se hagan aproximadamente paralelos o más estrechos hacia a una parte de circunferencia externa. Con esta constitución puede evitarse el arrugamiento de un artículo moldeado debido a la interferencia de las aletas parcialmente separadas y la matriz para prensa.

Además, en una pluralidad de materiales preimpregnados que van a laminarse, es preferible formar las muescas o los cortes de los materiales preimpregnados respectivos a una distancia de 2 mm o mayor entre los extremos de punta en el lado central.

En el moldeo de la invención, las partes residuales se colocan sobre las aletas parcialmente separadas. En el caso en el que las posiciones de extremo terminales de las muescas o los cortes sean coincidentes en un estado en el que se superpone una pluralidad de materiales preimpregnados, puesto que es difícil colocar las partes sobre partes residuales sobre las aletas parcialmente separadas en las posiciones de extremo terminales debido a la interferencia de la plura-
lidad de materiales preimpregnados, pueden formarse aberturas en las posiciones de extremo terminales tras el moldeo.

Para evitar tales aberturas, es preferible mantener los extremos de punta de las muescas o los cortes respectivos de una pluralidad de materiales preimpregnados a intervalos de 2 mm o mayores entre sí en el lado central. Si cada uno de los intervalos pasa a ser de aproximadamente 2 mm o menores, los extremos terminales de las muescas o los cortes de los materiales preimpregnados respectivos se concentran alrededor de un punto y la denominada abertura tras el moldeo converge. Una abertura de este tipo puede dar como resultado una reducción considerable de la resistencia de un producto que va a obtenerse.

Manteniendo los extremos de punta de las muescas o los cortes respectivos de una pluralidad de materiales preimpregnados a intervalos de 2 mm o mayores entre sí hace posible cubrir la abertura formada en un material preimpregnado con otro material preimpregnado, y proporciona de ese modo un artículo moldeado con buen aspecto como artículo moldeado completo y alta resistencia. La distancia de los extremos terminales separados entre sí puede determinarse de manera apropiada dependiendo de la curvatura de un artículo moldeado que va a obtenerse. Es suficiente que no se pongan en contacto entre sí los extremos terminales de las muescas o los cortes de diferentes materiales preimpregnados, y particularmente, si la distancia es de 5 mm o mayor, un problema de este tipo tal como se describe apenas se produce incluso en el caso de un artículo moldeado con una alta curvatura.

Como fibra de refuerzo en la invención, se prefiere usar para el material preimpregnado una fibra de refuerzo seleccionada del grupo que consiste en fibra de carbono, fibra de vidrio y fibra orgánica (incluyendo fibra de aramida y fibra de PBO). Además, es preferible usar el material preimpregnado de materiales unidireccionales o materiales textiles en los que la fibra de refuerzo está dispuesta en una dirección. Sin embargo, los materiales de la fibra de refuerzo y la estructura del material preimpregnado pueden seleccionarse de manera apropiada dependiendo de los usos y la resistencia requerida del artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras, y la laminación puede llevarse a cabo combinando de manera apropiada las direcciones de las fibras.

Como resina de matriz en la invención, es preferible si se usa una resina epoxídica excelente en la resistencia de adhesión a una fibra de refuerzo, puesto que un producto final está dotado de una alta resistencia. Particularmente, se prefiere usar una composición de resina epoxídica que comprende los siguientes componentes A, B, C y D:

componente A: una resina epoxídica;

componente B: un compuesto de amina (componente B-1) que tiene al menos un átomo de azufre en una molécula y/o un producto de reacción (componente B-2) de un compuesto de amina que tiene al menos un átomo de azufre en una molécula con una resina epoxídica;

componente C: un compuesto de urea; y

componente D: una dicianodiamida.

El contenido en el átomo de azufre y el componente C en la composición de resina epoxídica es preferiblemente del 0,2 al 7% en masa y del 1 al 15% en masa, respectivamente, y además el componente C es preferible que sea material granular con un diámetro de partícula promedio de 150 \mum o menor. El uso de una composición de resina epoxídica de este tipo como resina termoendurecible proporciona un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras excelente en el aspecto en muy poco tiempo según la invención. El artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras obtenible mediante el método según la invención incluye, tal como se describió anteriormente, un artículo preliminarmente moldeado del que la resina termoendurecible (la composición de resina epoxídica) no está aún curada completamente.

Según el método de producción mencionado anteriormente de la invención, puede producirse un artículo preliminarmente moldeado para obtener un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras formado de material preimpregnado. Puede producirse un producto final con excelente aspecto en un tiempo breve calentando y presurizando el artículo preliminarmente moldeado. Particularmente, es preferible el empleo del moldeo por compactación en un procedimiento de este tipo puesto que un moldeo puede llevarse a cabo a una alta presión endureciendo de ese modo en un tiempo breve.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en planta que muestra la formación de cuatro conjuntos de aletas parcialmente separadas y partes residuales formando muescas en una lámina circular de material preimpregnado.

La figura 2 es una vista en planta que muestra la formación de cuatro conjuntos de aletas parcialmente separadas y partes residuales formando cortes en una lámina circular de material preimpregnado.

La figura 3 es una vista en planta de un material laminado obtenido colocando tres láminas circulares de material preimpregnado.

La figura 4 es una vista esquemática que muestra un ejemplo típico de una primera matriz para prensa.

La figura 5 es una vista esquemática que muestra un ejemplo típico de una segunda matriz para prensa.

La figura 6 es una vista esquemática que muestra un ejemplo típico de una tercera matriz para prensa.

La figura 7 es una vista esquemática que muestra un ejemplo típico de una cuarta matriz para prensa.

La figura 8 es una vista esquemática que muestra un estado en el que sólo se conforman aletas parcialmente separadas de tres láminas circulares de material preimpregnado en una forma semiesférica en la primera matriz para prensa.

La figura 9 es una vista esquemática que muestra un estado en el que en la tercera matriz para prensa, se colocan las partes residuales de tres láminas de material preimpregnado sobre las aletas parcialmente separadas de tal manera que se conforman todas las partes en una forma semiesférica.

La figura 10 es una vista en planta que muestra un ejemplo de una forma de una muesca en una lámina circular de material preimpregnado, que es un material de moldeo convencional para obtener un artículo moldeado semiesférico.

La figura 11 es una vista en planta que muestra un ejemplo de una forma de un corte en una lámina circular de material preimpregnado, que es un material de moldeo convencional para obtener un artículo moldeado semiesférico.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

A continuación en el presente documento, se describirán las realizaciones de la invención más particularmente con referencia a los dibujos dando como ejemplo un caso de producción de un artículo moldeado semiesférico de un material compuesto reforzado con fibras. Sin embargo, la invención no va a considerarse como que se limita por los dibujos y métodos a modo de ejemplo, sino que se limita sólo por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

En primer lugar, se describirá un método de formación de muescas o cortes en los materiales preimpregnados respectivos.

En el caso de la producción de un artículo moldeado semiesférico de un material compuesto reforzado con fibras, se corta en primer lugar material preimpregnado para que sea circular. Tal como se muestra en la figura 1, se forman cuatro conjuntos de muescas 1b, comprendiendo cada conjunto dos muescas de tipo línea paralelas 1b, dejando una parte central 1a en un material preimpregnado circular 1 y se forman cuatro aletas parcialmente separadas 1c de manera transversal alrededor de la parte central 1a entra muescas adyacentes de tal manera que cada aleta parcialmente separada 1c está intercalada entre las muescas 1b y la parte central 1a, formándose de ese modo cuatro partes residuales 1d con una forma de tipo ventilador entre aletas parcialmente separadas respectivamente adyacentes 1c. De manera adicional, no se requiere necesariamente que el material preimpregnado se corte en una forma circular sino que puede estar en una forma apropiada justo como una forma elíptica, de tipo ventilador o rectangular en el caso del moldeo para dar una forma distinta de la forma semiesférica y se corta en una forma deseada dependiendo de la necesidad. Tampoco se requiere necesariamente que las muescas 1b sean paralelas y es deseable formar las aletas parcialmente separadas respectivas 1c de modo que las piezas se hagan más estrechas hacia la circunferencia externa. Es preferible que las piezas no se hagan al menos más anchas hacia la circunferencia externa con el fin de eliminar de manera segura el riesgo de interferencia entre las aletas parcialmente separadas y la matriz en el momento del moldeo mediante la primera matriz para prensa, tal como se describe más adelante.

Por otra parte, como material preimpregnado circular 2 tal como se muestra en la figura 2, se forman cuatro conjuntos de aletas parcialmente separadas transversalmente 2c dejando una parte central 2a, y las partes de borde de las muescas respectivas en partes residuales de tipo ventilador 2d que son adyacentes a las aletas parcialmente separadas respectivas 2c pueden cortarse adicionalmente en una forma triangular para formar cortes 2b. En este ejemplo, en el caso de moldeo en prensa, el solapamiento innecesario entre aletas parcialmente separadas adyacentes 2c y partes residuales 2d contrayendo los cortes 2b puede eliminarse para reducir el área superficial de las partes solapantes y para hacer que el peso sea ligero. También en este caso no se requiere necesariamente que las partes de borde de extremo de los cortes en las aletas parcialmente separadas 2c sean paralelas y pueden hacerse más estrechas hacia la circunferencia externa y al menos es preferible que las mismas que no pasen a ser más anchas.

Si existe un conjunto de la aleta parcialmente separada y la parte residual formado por las muescas o los cortes, resulta posible conformar una forma tridimensional deseada, pero, con el fin de proporcionar una forma más estable, es preferible formar dos, particularmente cuatro o más conjuntos.

Se describirá un método de conformado de la forma usando material preimpregnado cortado. Tal como se muestra en la figura 1, se describirá con referencia a los dibujos a continuación en el presente documento un ejemplo usando tres láminas de material preimpregnado obtenido cortando un material preimpregnado circular. Sin embargo, la invención no ha de considerarse como que se limita por la descripción y los dibujos siguientes, pueden laminarse y moldearse simultáneamente dos o más láminas, o cuatro o más láminas.

En primer lugar, tal como se muestra en la figura 3, se laminan tres láminas cortadas de manera circular de material preimpregnado 31 a 33. Estas láminas de material preimpregnado circulares 31 a 33 pueden obtenerse cortando una lámina grande de material preimpregnado o conformando diferentes tipos de materiales preimpregnados producidos respectivamente para dar una única forma. En este dibujo, se preparan tres láminas de material preimpregnado 31, 32 y 33 para que tengan la misma forma de parte central y se laminan las láminas de material preimpregnado de tal manera que la anchura de las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c se amplíe sucesivamente más desde el material preimpregnado 31 en la capa superior hasta el material preimpregnado 33 en la capa inferior y de tal manera que las partes de borde derecha e izquierda de las muescas respectivas 31b, 32b y 33b se expongan sucesivamente en los lados derecho e izquierdo.

Adicionalmente, las aletas parcialmente separadas 31c a 33c no se forman necesariamente de esta manera. Sin embargo, es preferible que la anchura de la aleta parcialmente separada en el lado de la capa en el que se forma la cara cóncava mediante moldeo en prensa no se haga más estrecha que la de la aleta parcialmente separada en el lado de la capa en el que se forma la cara convexa. Si la anchura de la aleta parcialmente separada en el lado de la capa en el que la cara cóncava se forma se hace más ancha que la de la aleta parcialmente separada en el lado de la capa en el que se forma la cara convexa, las aletas parcialmente separadas pueden arrastrarse posiblemente en la matriz.

Además, por el mismo motivo, es preferible que las formas de las aletas parcialmente separadas laminadas sean aproximadamente similares e iguales entre sí. Si las formas de las aletas parcialmente separadas respectivas son considerablemente diferentes, las aletas parcialmente separadas pueden arrastrarse posiblemente en la matriz, y un artículo moldeado que va a obtenerse puede tener posiblemente partes con espesor no uniforme cuando las partes residuales se laminan.

A continuación se describirá etapa por etapa un método de laminación y moldeo de una pluralidad de láminas de material preimpregnado circulares 31, 32 y 33. En primer lugar, sólo tras curvar de manera esférica y moldear usando una matriz para prensa las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c, las partes residuales 31d, 32d y 33d se curvan de manera esférica y se moldean colocándolas parcialmente sobre las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c.

A continuación en el presente documento se describirá un método de moldeo práctico.

En primer lugar, cuando se laminan los materiales preimpregnados respectivos 31 a 33 y se curvan de manera semiesférica y se moldean las aletas parcialmente separadas 31c a 33c de los mismos, se emplean una primera matriz para prensa 10 mostrada en la figura 4 y una segunda matriz para prensa 11 mostrada en la figura 5. La primera matriz para prensa 10 es para formar el lado de la cara cóncava, es decir, la cara del lado interno, de la forma semiesférica de un artículo moldeado, y tiene una parte de hendidura rebajada 10a con cara semiesférica transversal. Partes proyectadas de tipo ventilador 10b que tienen caras superiores planas se proyectan a aproximadamente la misma altura que la de la superior de la parte 10a en las posiciones correspondientes a las partes residuales 31d a 33d de las láminas de material preimpregnado circulares 31 a 33. Tres láminas de material preimpregnado 31 a 33 pueden fijarse una a una en la primera matriz para prensa 10 para laminarse, y tal como se muestra en la figura 3, pueden laminarse previamente y después fijarse en la primera matriz para prensa 10.

Por otra parte, la segunda matriz para prensa 11 tiene una forma que va a ajustarse en la parte de hendidura rebajada semiesférica 10a y está ajustada a un intervalo predeterminado a la primera matriz para prensa 10. La segunda matriz para prensa 11 tiene una parte de abertura circular 11b en el centro de un cuerpo de estructura 11a y proyecciones semiesféricas transversales 11c que van a ajustarse entre las partes proyectadas de tipo ventilador adyacentes 10b y en la superficie de la parte de hendidura rebajada transversal 10a.

Para llevar a cabo el moldeo usando las matrices para prensa primera y segunda 10 y 11, se fijan en primer lugar los tres materiales preimpregnados circulares 31, 32 y 33 en la primera matriz para prensa 10. En ese momento, tal como se muestra en la figura 8, las partes centrales 31a, 32a y 33a del material preimpregnado circular 1 se laminan y se fijan en la parte superior de la semiesfera 10a de la primera matriz para prensa 10, las aletas parcialmente separadas respectivas 31c, 32c y 33c están dispuestas a lo largo de las partes de hendidura rebajada semiesféricas transversales 10a de la matriz para prensa 10, y las partes residuales respectivamente adyacentes 31d, 32d y 33d se colocan en las caras superiores planas de las partes proyectadas de tipo ventilador 10b de la matriz para prensa 10.

En este caso, no se requiere necesariamente que las partes de hendidura rebajadas semiesféricas 10a y las partes proyectadas de tipo ventilador 10b coincidan completamente con las formas de muesca del material preimpregnado, y son suficientes si son adecuadas para el material preimpregnado de laminación o de curvatura o de flexión en una forma tridimensional predeterminada.

El uso de las matrices para prensa primera y segunda 10 y 11 con tales formas hace posible colocar y fijar los materiales preimpregnados circulares respectivos 31, 32 y 33 constantemente en una posición predeterminada en la matriz para prensa 10 disponiendo las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c en las partes de hendidura rebajadas transversales 10a formadas entre las partes proyectadas de tipo ventilador adyacentes 10b. Además, a los materiales preimpregnados circulares respectivos 31, 32 y 33 se les hacen muescas de modo que tienen un conjunto de dos muescas cada uno 31b, 32b y 33b que se hacen paralelas o se estrechan hacia la circunferencia externa, y por otra parte, la anchura de las partes de hendidura rebajadas 10a de la primera matriz para prensa 10 se hace igual o más ancha que la anchura de la aleta parcialmente separada 33c, de modo que las aletas parcialmente separadas respectivas 31c, 32c y 33c entre las dos muescas respectivas 1b no se interfieren con las partes proyectadas de tipo ventilador 10b sobre las que están montadas las partes residuales adyacentes 31d, 32d y 33d con una forma de tipo ventilador.

Es decir, para evitar la interferencia mutua de las partes de borde de extremo respectivas de las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c y las partes proyectadas de tipo ventilador respectivas 10b de la primera matriz para prensa 10, se forman las muescas 31b, 32b y 33b de modo que sean paralelas entre sí o se estrechen hacia la circunferencia externa.

En un estado de este tipo, la segunda matriz para prensa 11 está ajustada en la primera matriz para prensa 10 para prensar y moldear las partes centrales 31a, 32a y 33a y las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c de los materiales preimpregnados circulares respectivos 31, 32 y 33 mediante las partes de hendidura rebajadas transversales 10a de la primera matriz para prensa 10 y las partes proyectadas semiesféricas transversales 11c de la segunda matriz para prensa 11. La anchura de las partes proyectadas semiesféricas transversales 11c se hace igual a o más estrecha que la anchura de la aleta parcialmente separada 33c en el lado de la cara cóncava (concretamente, la capa más baja), de modo que puede evitarse la interferencia entre la parte proyectada semiesférica 11c y las partes residuales de tipo ventilador 31d, 32d y 33d.

Para el moldeo para laminar las partes de borde de extremo de las partes residuales de tipo ventilador 31d, 32d y 33d en las aletas parcialmente separadas laminadas y moldeadas 31c, 32c y 33c, se emplean una tercera matriz para prensa 20 que tiene una parte proyectada semiesférica 20a tal como se muestra en la figura 6 y una cuarta matriz para prensa 21 que tiene una parte rebajada semiesférica 21a con aproximadamente el mismo diámetro que el de la parte proyectada semiesférica 20a tal como se muestra en la figura 7. Las partes centrales 31a, 32a y 33a se fijan colocándose en el centro de la parte proyectada 20a de la tercera matriz para prensa 20, y la cuarta matriz para prensa 21 que tiene la parte rebajada semiesférica 21a se ajusta en la tercera matriz para prensa 20 para prensar y moldear el material preimpregnado. En este caso, tal como se muestra en la figura 9, las partes de borde de extremo de las partes residuales 31d, 32d y 33d se colocan sobre la superficie de las partes de borde de extremo de las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c.

En el momento del moldeo, tal como se describió anteriormente, las partes centrales 31a, 32a y 33a de los materiales preimpregnados circulares 31, 32 y 33 y las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c se curvan y se moldean de manera semiesférica. Por tanto, las partes residuales 31d, 32d y 33d se laminan fácilmente en la superficie del borde de extremo de las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c sin ninguna arruga, y tampoco se produce el arrugamiento en las partes residuales 31d, 32d y 33d debido al arrastre en el momento de la unión de las matrices.

Si las posiciones de formación de las muescas 31b, 32b y 33b en los materiales preimpregnados respectivos 31, 32 y 33 se desplazan ligeramente en la dirección circunferencial, cuando una pluralidad de materiales preimpregnados se laminan, las partes solapantes de los bordes de extremo de las muescas 31b, 32b y 33b se desplazan, y al mismo tiempo, apenas se forman separaciones en las partes solapadas, de modo que la diferencia de espesor puede suprimirse y la calidad también puede mejorarse. En este estado, se superponen los bordes de extremo de las partes residuales 31d, 32d y 33d y se lleva a cabo el conformado de forma semiesférica, y se lleva a cabo un calentamiento y curado adicionales para obtener un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras.

En el moldeo de la invención, tras la formación de las muescas o los cortes en una pluralidad de materiales preimpregnados, se lleva a cabo la laminación de los materiales preimpregnados de tal manera que las partes residuales se colocan sobre las aletas parcialmente separadas. Cuando los extremos cortados (extremos terminales) en el lado central de las muescas o los cortes respectivos están en las mismas posiciones entre la pluralidad de materiales preimpregnados laminados, con frecuencia se hace difícil colocar las partes residuales sobre las aletas parcialmente separadas puesto que la pluralidad de materiales preimpregnados se interfiere en la posición de extremo terminal, y puede dejarse una abertura tras el moldeo. Si los extremos terminales de las muescas o los cortes de los materiales preimpregnados respectivos están a una distancia de menos de 2 mm, los extremos terminales de las muescas o los cortes están concentrados alrededor de un único punto, y la abertura tiende a formarse fácilmente en el punto. Por consiguiente, como producto, se reduce con frecuencia la resistencia en la posición de abertura.

En la invención, es preferible que las partes de extremo terminales de las muescas o los cortes de los materiales preimpregnados respectivos, que son una pluralidad de materiales preimpregnados que van a laminarse, se formen separándose a una distancia de 2 mm o mayor una de otra en el lado central. "Que se formen estando separadas" significa que las posiciones de extremo terminales de las muescas o los cortes en el lado central están desplazadas entre los materiales preimpregnados respectivos. El desplazamiento de las posiciones de extremo terminales una de otra incluye un caso en el que están desplazadas a lo largo de los cercos externos de los materiales preimpregnados y un caso en el que están desplazadas de manera inclinada hacia el lado central.

Una abertura formada en un material preimpregnado puede cubrirse con otro material preimpregnado desplazando las partes de extremo terminales de las muescas o los cortes de una pluralidad de materiales preimpregnados a una distancia de 2 mm o mayor, obteniendo de es modo un artículo moldeado con buen aspecto como un todo del producto y una alta resistencia. La distancia entre las partes de extremo terminales adyacentes puede determinarse de manera apropiada dependiendo de la curvatura del artículo moldeado, y es suficiente si las partes de extremo terminales de las muescas o los cortes de diferentes materiales preimpregnados no entran en contacto con otras. Si están separadas a una distancia de 5 mm o mayor, los problemas mencionados anteriormente apenas se producen incluso en el caso de un artículo moldeado con una alta curvatura.

En el momento del moldeo de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras obtenible mediante el método de la invención, se lleva a cabo el moldeo en prensa mediante dos etapas: una primera etapa de moldeo de formación en primer lugar de las partes centrales 31a, 32a y 33a y aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c de los materiales preimpregnados circulares 31, 32 y 33 en una forma semiesférica mediante la primera matriz para prensa 10 y la segunda matriz para prensa 11; y una segunda etapa de moldeo de formación de las partes residuales 31d, 32d y 33d en una forma semiesférica colocando los bordes de extremo de las mismas sobre los bordes de extremo de las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c mediante la tercera matriz para prensa 20 y la cuarta matriz para prensa 21.

Según el método, en la primera etapa de moldeo, los materiales preimpregnados circulares 31, 32 y 33 se colocan de manera precisa utilizando las muescas 31b, 32b y 33b, y por tanto, puede producirse el artículo moldeado con calidad uniforme. Además, en la segunda etapa de moldeo, puesto que se forma aproximadamente la mitad del producto completado en la forma semiesférica en la primera etapa de moldeo, las partes residuales se moldean en y se unen con la parte de mitad formada previamente sin ninguna arruga.

En la realización mencionada anteriormente, las dos etapas de moldeo se llevan a cabo empleando dos matrices para prensa respectivamente diferentes. Sin embargo, las partes proyectadas de tipo ventilador 10b de la primera matriz para prensa 10 pueden hacerse elementos móviles o los elementos móviles se ajustan en las aberturas circulares 11b de la segunda matriz para prensa 11, de modo que el moldeo en dos etapas resulta posible usando un par de matrices para prensa independientemente de la colocación superior e inferior. Además, dependiendo de la forma del artículo moldeado, puede llevarse a cabo el moldeo disponiendo en primer lugar la pluralidad de materiales preimpregnados 31, 32 y 33 en la cara interna de la parte proyectada semiesférica 11c de la segunda matriz para prensa 11 solapando las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c de la pluralidad de materiales preimpregnados 31, 32 y 33, y entonces prensando la primera matriz para prensa 10.

Además, con respecto a una configuración de la matriz para prensa, el uso de una matriz para prensa adecuado de manera apropiada para la forma de material preimpregnado cortado y el modo de formar las muescas o los cortes hace posible producir un artículo moldeado con una forma distinta de la forma circular.

Como material preimpregnado, es preferible usar láminas que contienen fibras de refuerzo dispuestas de manera uniforme en una dirección y que están impregnadas con una resina de matriz y materiales textiles de los que al menos la urdimbre o trama es fibra de refuerzo y que están impregnados con la resina de matriz.

Además, pueden usarse para el moldeo los obtenidos laminando láminas de material preimpregnado que contienen fibras de refuerzo dispuestas de manera uniforme en una dirección en una pluralidad de capas en dos direcciones, es decir, en la dirección de 0º y la dirección de 90º; los obtenidos laminando las láminas en la dirección de 45º; o los obtenidos estratificándolas de manera repetida. Además, con respecto al material preimpregnado de materiales textiles, la laminación puede llevarse a cabo en una pluralidad de capas a diferentes ángulos de orientación de las fibras. El uso de tales materiales laminados de material preimpregnado conlleva alta resistencia en múltiples direcciones debido a las fibras de refuerzo, y por tanto la resistencia puede compensarse bien.

Como tipos de fibras de refuerzo pueden usarse fibra de carbono, fibra de vidrio y fibra orgánica (incluyendo fibra de aramida y fibra de PBO). Además, una pluralidad de fibras de refuerzo pueden tejerse en una lámina de material preimpregnado, o en el momento del moldeo, pueden laminarse y moldearse simultáneamente materiales preimpregnados de diferentes fibras de refuerzo. Particularmente, se usa preferiblemente una fibra de carbono puesto que puede obtenerse un artículo moldeado de peso ligero y que tiene una alta resistencia, y también una fibra de vidrio es relativamente económica y está disponible fácilmente entre las fibras mencionadas anteriormente, y por tanto se usa preferiblemente.

Según el método de producción de la invención, como artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras, pueden obtenerse productos con diversas formas tridimensionales tales como formas de tipo caja rectangular, fusiformes y elíptica-esféricas distintas de la forma semiesférica. Además, el método puede emplearse para producir artículos moldeados prácticamente planos que tienen partes proyectadas y rebajadas.

El artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras obtenido mediante el método de producción de la invención no se limita a un producto final sino que es posible que se moldeen artículos preliminarmente moldeados de tipo recipiente mediante el método de la invención, y entonces se combinan los artículos preliminarmente moldeados en una matriz de moldeo y se preparan para que sean un producto final mediante moldeo a presión interna, moldeo con bolsa de vacío, moldeo en autoclave, moldeo por compresión y similares. Los artículos preliminarmente moldeados también están incluidos como artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras obtenible mediante el método de la invención.

Los tipos de la resina de matriz mencionada anteriormente no se limitan particularmente y pueden incluir tanto resinas termoendurecibles tales como resina epoxídica, resina de bismaleimida y resina fenólica, como resinas termoplásticas tales como poliolefinas y polivinilacetal, y si se usan las resinas termoendurecibles, se mejora la resistencia del artículo moldeado y por tanto es preferible. Entre las mismas, la resina epoxídica se prefiere particularmente puesto que es excelente en la resistencia de adhesión con fibras de refuerzo.

En el caso en el que se produce un producto final a partir de artículos preliminarmente moldeados usando material preimpregnado del que la resina de matriz es una resina termoendurecible, mientras se mantiene el estado no curado de la resina termoendurecible, se moldean los artículos preliminarmente moldeados mediante el método de producción de la invención mencionado anteriormente, y entonces se calientan y se presurizan adicionalmente los artículos preliminarmente moldeados para llevar a cabo el curado y el conformado, obteniendo de ese modo el producto final. En este caso, aunque las condiciones óptimas en el momento del curado y moldeo dependen de los tipos de resinas termoendurecibles, si el curado es insuficiente puede producirse posiblemente irregularidad superficial y formación de perforaciones debido a la fluidez de la resina no curada. Por otra parte, si se lleva a cabo el moldeo en condiciones demasiado estrictas, la irregularidad del moldeo y el deterioro del aspecto se vuelven significativos.

Sin embargo, en cuanto a la productividad del artículo moldeado, se requiere obtener un artículo moldeado con buen aspecto en el plazo de tiempo tan breve como sea posible. Por tanto, se usa una composición de resina deseable de modo que se lleva a cabo el moldeo en el plazo de un tiempo breve.

Con respecto al artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras obtenible mediante el método de la invención, es preferible usar una composición de resina epoxídica que comprende los siguientes componentes A, B, C y D:

componente A: una resina epoxídica;

componente B: un compuesto de amina (componente B-1) que tienen al menos un átomo de azufre en una molécula y/o un producto de reacción (componente B-2) de un compuesto de amina que tiene al menos un átomo de azufre en una molécula con una resina epoxídica;

componente C: un compuesto de urea; y

componente D: una dicianodiamida.

El componente A de la invención es una resina epoxídica. Los ejemplos de la misma incluyen, como resina epoxídica bifuncional, resina epoxídica de tipo bisfenol A, resina epoxídica de tipo bisfenol F, resina epoxídica de tipo bifenilo, resina epoxídica de tipo naftaleno, resina epoxídica de tipo diciclopentadieno, resina epoxídica de tipo fluoreno o sus resinas epoxídicas modificadas; como resina epoxídica tri o más polifuncionales, resina epoxídica de tipo fenol-novolaca, resina epoxídica de tipo cresol, resina epoxídica de tipo glicidilamina tal como tetraglicidildiaminodifenilmetano, triglicidilaminofenol y tetraglicidilamina, resina epoxídica de tipo glicidil éter tal como tetrakis(glicidiloxifenil)etano y tris(glicidiloximetano), y sus resinas epoxídicas modificadas; y resina epoxídica bromada obtenida mediante bromación de estas resinas epoxídicas, pero no se limitan a estos ejemplos. Como componente A pueden usarse uno o más tipos de estas resinas epoxídicas en combinación.

El componente B usado en la invención es un compuesto de amina (componente B-1) que tiene al menos un átomo de azufre en una molécula y/o un producto de reacción (componente B-2) de un compuesto de amina que tiene al menos un átomo de azufre en una molécula con una resina epoxídica.

El componente B-1 no se limita particularmente si es un compuesto de amina que tiene al menos un átomo de azufre en una molécula, y los ejemplos preferibles del componente que van a emplearse incluyen 4,4'-diaminodifenilsulfona, 3,3'-diaminodifenilsulfona, sulfuro de 4,4'-diaminodifenilo, bis(4-(4-aminofenoxi)fenil)sulfona, bis(4-(3-aminofenoxi)fenil)sulfona, sulfuro de 4',4-diaminodifenilo, sulfuro de o-trian y sus derivados.

Por otra parte, el componente B-2 es un producto de reacción del compuesto de amina mencionado anteriormente que tiene al menos un átomo de azufre en una molécula con la resina epoxídica mencionada anteriormente. En la composición de resina epoxídica usada en la invención, el componente A y el componente B-1 se mezclan y se hacen reaccionar para obtener una mezcla que contiene el componente B-2, y no es necesario particularmente separar el componente B-2 de la mezcla.

En el procedimiento de producción de la composición de resina epoxídica usada en la invención, partes de o todas las sustancias añadidas como componente A y componente B-1 pueden convertirse en el componente B-2.

Además, en el caso, o bien uno o bien ambos del componente A y el componente B-1 pueden consumirse completamente y convertirse en el componente B-2.

El componente C usado en la invención es un compuesto de urea. Los ejemplos del mismo que van a usarse incluyen preferiblemente diclorodimetilurea, fenildimetilurea, o-tolidinasulfona, bis(4-(3-aminofenoxi)fenil)sulfona, mesoxalilurea, ácido barbitúrico, ácido hidroxibarbitúrico, ácido dilitúrico y ácido violúrico. Entre los mismos, como componente C, un compuesto que no tiene halógeno en la molécula, por ejemplo, fenildimetilurea, tiene alta reactividad y baja toxicidad y por tanto se usa de manera particularmente preferible.

El contenido del componente C en la composición de resina epoxídica es preferiblemente del 1 al 15% en masa, más preferiblemente del 3% en masa o superior y del 12% en masa o inferior. Si el contenido del componente C es inferior al 1% en masa, la reacción de curado no puede completarse en el plazo de un tiempo breve en algunos casos, y si supera el 15% en masa, la composición de resina no puede almacenarse durante una larga duración a temperatura ambiente en algunos casos y por tanto no es deseable en cuanto al almacenamiento de la resina.

En el caso en que se use una sustancia sólida como componente C, la sustancia que va a usarse tiene un diámetro de partícula promedio de preferiblemente 150 \mum o menor, y más preferiblemente 50 \mum o menor. Si el diámetro de partícula promedio supera 150 \mum, se reduce la velocidad de dispersión de las partículas, y por consiguiente, la velocidad de reacción de curado se retrasa para dar como resultado la probabilidad de que no se produzca el curado en el plazo de un tiempo breve, éste es un efecto importante de la invención.

El componente D usado en la invención es una dicianodiamida. La dicianodiamida actúa como agente de curado para la resina epoxídica, y el uso del componente en combinación con otros componentes de la invención hace posible llevar a cabo el curado a una temperatura relativamente baja en el plazo de un tiempo breve.

En la invención, el contenido del componente D en la composición de resina epoxídica es preferiblemente del 0,1 al 10% en masa. Además, si el diámetro de partícula promedio del componente D es de 150 \mum o menor, especialmente 50 \mum o menor, se mejora la dispersibilidad y se fija la velocidad de reacción y por tanto es preferible.

La resina epoxídica usada en la invención puede contener además cantidades apropiadas de partículas finas inorgánicas tales como sílice de tipo polvo ultrafino; un pigmento; un elastómero, un agente desespumante; hidróxido de aluminio, óxido de magnesio, un compuesto que contiene bromo o un compuesto de tipo fósforo que es un retardador de llama; una resina termoplástica tal como polivinilformal, polivinilacetal, polivinilbutiral o polihidroxi poliéter para la mejora de la facilidad de manipulación y flexibilidad; un derivado de imidazol, una sal de complejo metálico o un compuesto de amina terciaria que es un catalizador en la reacción de curado.

Es preferible que la composición de resina epoxídica usada en la invención tenga un contenido en átomo de azufre en un intervalo del 0,2 al 7% en masa en la composición de resina epoxídica. Si el contenido en átomo de azufre es inferior al 0,2% en masa, se vuelve difícil completar el curado y el conformado en el plazo de un tiempo breve, y si supera el 7% en masa, la composición de resina no puede almacenarse durante una larga duración a temperatura ambiente en algunos casos y por tanto no es deseable en cuanto al almacenamiento de la resina.

El uso de la resina epoxídica mencionada anteriormente hace posible completar el curado y el conformado en el plazo de un tiempo breve. Especialmente, si se aplica alta presión en el momento del moldeo, el curado puede llevarse a cabo en el plazo de un tiempo más breve y por tanto el empleo del moldeo por compresión es lo más preferible como método de moldeo de este tipo. En el caso de emplear el moldeo por compresión, si la presión de moldeo es de 20 kgf/cm^{2} o superior, el moldeo puede llevarse a cabo en el plazo de 15 minutes y por tanto se mejora la productividad. Particularmente, si el moldeo se lleva a cabo a 80 kgf/cm^{2} o superior, el moldeo puede llevarse a cabo en el plazo de 5 minutos y por tanto, es más preferible. La condición de temperatura no se limita particularmente siempre que la condición sea adecuada para el curado de la resina termoendurecible, y la temperatura de 130ºC o superior y de 220ºC o inferior, más preferiblemente 140ºC o superior y 180ºC o inferior da como resultado la reducción del tiempo de moldeo y proporciona buen aspecto, y por tanto es más preferible.

El moldeo según el moldeo por compresión proporciona un artículo moldeado laminando una pluralidad de materiales preimpregnados y uniéndolos y curándolos. Por ejemplo, una manera de moldeo que va a emplearse puede incluir un caso de laminación y moldeo de un artículo preliminarmente moldeado, que comprende fibras de refuerzo en forma de un material textil, en y con una pluralidad de artículos preliminarmente moldeados de los que las fibras de refuerzo son materiales orientados de manera unidireccional, y un caso de llevar a cabo el moldeo integral mediante adhesión adicional de SMC a al menos una parte de la superficie de un artículo preliminarmente moldeado. Particularmente, la adhesión de SMC permite la producción de incluso un artículo moldeado con una forma curvada de manera complicada.

A continuación en el presente documento, la invención se describirá más en detalle con referencia a los ejemplos y ejemplos comparativos.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos

En los siguientes ejemplos, los componentes usados para las resinas de matriz fueron los siguientes. Además, los que se muestran sin el contenido en átomo de azufre no contienen el átomo de azufre en la molécula.

YPDN701: resina de tipo cresol-novolaca (YDPN-701, fabricada por Tohto Kasei Co., Ltd.)

Ep828: resina epoxídica líquida de tipo bisfenol A (Epikote 828, fabricada por Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)

Ep807: resina epoxídica líquida de tipo bisfenol F (Epikote 807, fabricada por Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)

Ep1001: resina epoxídica sólida de tipo bisfenol A (Epikote 1001, fabricada por Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)

Ep604: resina epoxídica de tipo glicidilamina (Epikote 604, fabricada por Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)

N-740: resina epoxídica de tipo fenol-novolaca (EPICLON N-740, fabricada por Dainippon Ink and Chemicals, Incorporated)

DDS: diaminofenilsulfona (Seikacure S, contenido en átomo de azufre: el 12,9% en masa, fabricada por Wakayama Seika Co., Ltd.)

BAPS: sulfuro de 4,4'-diaminodifenilo (BAPS, contenido en átomo de azufre: el 7,4% en masa, fabricada por Wakayama Seika Co., Ltd.)

PDMU: 3-fenil-1,1-dimetilurea

DCMU: 3,4-diclorofenil-N,N-dimetilurea

DICY: dicianodiamida (diámetro de partícula promedio: 7 \mum)

PVF: polivinilformal (Vinylec E, fabricado por Chisso Corporation)

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplo 1

El material preimpregnado empleado en este ejemplo era material preimpregnado unidireccional (contenido en fibra de carbono: el 56% en volumen) que tenía un espesor de fibra (peso por unidad de superficie) de 175 g/m^{2} y un contenido en resina del 35% y se obtuvo calentando e impregnando un material unidireccional que comprendía fibra de carbono en disposición unidireccional, TR 50S fabricada por Mitsubishi Rayon Co., Ltd., en ambos lados con una composición de resina epoxídica obtenida calentando y mezclando 35 partes en masa de YDPN 701, 59 partes en masa de Ep828, 4 partes en masa de DICY y 2 partes en masa de DCMU y libre de átomo de azufre. Se usó un material laminado obtenido estratificando tales materiales unidireccionales sucesivamente en la dirección de la fibra a 0º y en la dirección de la fibra a 90º, como conjunto de unidades constituyentes de material preimpregnado.

En primer lugar, se cortaron los conjuntos de material preimpregnado uno a uno, y tal como se muestra en la figura 3, se laminaron tres conjuntos de unidades constituyentes de material preimpregnado. Se les hicieron muescas a los conjuntos de material preimpregnado respectivos 31, 32 y 33 para formar las muescas 31b, 32b y 33b de tal manera que las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c se ampliaron sucesivamente desde la capa superior hasta la capa inferior de las mismas. Las partes centrales 31a, 32a y 33a en los conjuntos de material preimpregnado respectivos 31, 32 y 33 se fijaron en la parte superior de la semiesfera transversal 10a de la primera matriz para prensa tal como se muestra en la figura 4, las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c se fijaron a lo largo de las caras de hendidura de las partes de hendidura rebajadas semiesféricas 1a, y las partes residuales 31d, 32d y 33d se colocaron en caras planas de las partes proyectadas de tipo ventilador 10b de la matriz para prensa 10.

En este ejemplo, se fijó la anchura de las aletas parcialmente separadas 33c en la capa más baja para que fuera igual a los intervalos de las partes proyectadas de tipo ventilador 10b de la primera matriz para prensa 10 para llevar a cabo la colocación. En este caso, antes de que se ajustaran las matrices para prensa primera y segunda 10 y 11, se calentaron los conjuntos de material preimpregnado a 80ºC durante 10 segundos usando un calentador de IR para ablandar los conjuntos de material preimpregnado. A continuación, se ajustó la segunda matriz para prensa 11 mostrada en la figura 5 en la primera matriz para prensa 10 para prensar y moldear las aletas parcialmente separadas transversales 31c, 32c y 33c incluyendo las partes centrales 31a, 32a y 33a y para conformar una forma semiesférica tal como se muestra en la figura 8. Después, se enfrían las matrices para prensa primera y segunda 10 y 11 hasta 20ºC mediante soplado con aire, y entonces, se fijó la forma del material preimpregnado y se retiró de las matrices.

Se colocó el material preimpregnado que tenía la forma fijada tal como la obtenida en el momento de la retirada de las matrices, en la parte proyectada semiesférica 20a de la tercera matriz para prensa 20 tal como se muestra en la figura 6, mientras que las partes superiores de las partes centrales 31a, 32a y 33a de los conjuntos de material preimpregnado se conformaron con la parte superior de la parte proyectada 20a, y se ablandaron calentando a 80ºC durante 10 segundos usando un calentador de IR. Entonces, se curvaron las partes residuales de tipo ventilador 31d, 32d y 33d para dar una forma semiesférica y se colocaron sobre y se pegaron a las partes de borde de extremo de las aletas parcialmente separadas 31c, 32c y 33c colocando la cuarta matriz para prensa 21 mostrada en la figura 7 para conformar una forma semiesférica tal como se muestra en la figura 9. Después, se enfriaron las matrices para prensa hasta 20ºC mediante soplado con aire, y entonces se retiró el material preimpregnado de las matrices mientras que la forma conformada se fija para obtener un artículo preliminarmente moldeado 41.

Se fijó el artículo preliminarmente moldeado 41 en una matriz inferior para el moldeo por compresión (no mostrado), que tenía una estructura de borde de cizalla, y se aplicó una carga de una presión de 4 kgf/cm^{2} a 120ºC durante 2 horas para llevar a cabo el curado y el moldeo del artículo moldeado, obteniendo de ese modo un producto final. El producto final era excelente en la resistencia del material laminado, el aspecto y la estabilidad de producción, estaba libre de huecos en las posiciones de muesca y era moderado en el espesor no uniforme debido a la dispersión uniforme de las partes colocadas de la aleta parcialmente separada y las partes residuales.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplo 2

Se obtuvo un artículo preliminarmente moldeado 41 de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque se usó como material preimpregnado un material obtenido impregnando un material unidireccional (peso por unidad de superficie: 125 g/m^{2}) que comprendía fibra de carbono TR 50S fabricada por Mitsubishi Rayon Co., Ltd. en disposición unidireccional con una composición de resina epoxídica obtenida amasando y preparando la siguiente composición uniforme a 50ºC (contenido en resina: el 30%). El contenido en átomo de azufre de la composición de resina epoxídica era del 0,77%.

(Componente A) 82 partes en masa de una mezcla fundida de Ep828 : Ep1001 = 47 : 35 (en masa),

(componente B) 6 partes en masa de DDS,

(componente C) 5 partes en masa de PDMU (diámetro de partícula promedio: 50 \mum), y

(componente D) 7 partes en masa de DICY.

El artículo preliminarmente moldeado obtenido estaba libre de arrugas e irregularidades de fibras y tenía un buen aspecto.

Se fijó el artículo preliminarmente moldeado en una matriz inferior de las matrices para el moldeo por compresión (no mostrado), que tenía una estructura de borde de cizalla, y se aplicó una carga de una presión de 80 kgf/cm^{2} a 140ºC durante 5 minutos para llevar a cabo el curado y el moldeo del artículo moldeado, obteniendo de ese modo un producto final. El producto final era excelente en el aspecto y la estabilidad de producción, estaba libre de huecos en las posiciones de muesca, y era moderado en el espesor no uniforme debido a la dispersión uniforme de las partes superpuestas de la aleta parcialmente separada y las partes residuales. De esta manera se obtuvo el artículo moldeado tan excelente como el artículo moldeado del ejemplo 1, y particularmente, se completó el moldeo en el plazo de un tiempo de tan sólo 5 minutos.

\vskip1.000000\baselineskip

Ejemplos 3 a 10

Se obtuvieron artículos preliminarmente moldeados y productos finales de la misma manera que en el ejemplo 2, excepto porque se usaron como resinas epoxídicas las composiciones de resina epoxídica mostradas en el tabla 1 y se hicieron reaccionar los componentes A y B basándose preliminarmente en la necesidad. En cualquier caso, todos los artículos preliminarmente moldeados estaban libres de arrugas o de irregularidades de fibras y tenían buen aspecto. Los artículos moldeados como productos finales también estaban dotados de buen aspecto.

1

Ejemplos 11 a 14

Se obtuvieron artículos preliminarmente moldeados y productos finales de la misma manera que en el ejemplo 2, excepto porque se usaron como resinas epoxídicas las composiciones de resina epoxídica mostradas en la tabla 2 y se hicieron reaccionar los componentes A y B basándose preliminarmente en la necesidad. En cualquier caso, los artículos preliminarmente moldeados estaban libres de arrugas o de irregularidades de fibras y tenían buen aspecto. Sin embargo, los productos finales parecían ser más lisos a simple vista pero tenían un aspecto con algunas arrugas y ligeramente empañado.

TABLA 2

2

Ejemplo 15

Se obtuvieron un artículo preliminarmente moldeado y un producto final de la misma manera que en el ejemplo 2, excepto porque se usó el material textil de fibra de carbono TR 3110 (peso por unidad de superficie de 200 g/m^{2}) fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd. en lugar del material preimpregnado que comprende la fibra de carbono TR 50S fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd. El artículo preliminarmente moldeado estaba libre de arrugas y de irregularidades de fibras y tenía buen aspecto. El artículo moldeado como producto final también estaba dotado de buen aspecto.

Ejemplo comparativo

Usando el mismo material preimpregnado que el del ejemplo 1, se laminaron materiales preimpregnados circulares 31, 32 y 33 a los que se les hicieron muescas de manera similar al caso del ejemplo 1 y se moldearon en prensa directamente en una forma esférica usando sólo la tercera matriz para prensa 20 mostrada en la figura 6 y la cuarta matriz para prensa 21 mostrada en la figura 7. Las condiciones para el moldeo se hicieron iguales que las del ejemplo 1. Como resultado, se arrastró material preimpregnado en las matrices para prensa y se produjeron las arrugas y las irregularidades de fibras dando como resultado la no obtención de un artículo preliminarmente moldeado con calidad suficientemente alta.

Efectos de la invención

Tal como se describió anteriormente, en el método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras de la invención, resulta posible producir un producto sin arrugas y con calidad uniforme a una alta eficacia incluso si el producto tiene una forma tridimensional con una alta curvatura. Además, la selección de una composición de resina apropiada como resina de matriz hace que esté disponible un artículo moldeado sea particularmente excelente en el aspecto.

El artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras obtenible mediante el método de la invención puede usarse preferiblemente como un palo de golf, un casco, una placa exterior para motocicletas, automóviles, vehículos de alta velocidad, aviones y similares, y una caja para dispositivos electrónicos tales como ordenadores personales, teléfonos móviles y similares.

Claims

1. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras moldeando simultáneamente una pluralidad de láminas de material preimpregnado cortadas en una forma predeterminada, caracterizado el método por incluir las etapas de:

(2) disponer los materiales preimpregnados respectivos en partes predeterminadas de una matriz para prensa usando aletas parcialmente separadas de los materiales preimpregnados como piezas de colocación;

(4) conformar una forma tridimensional deseada como un todo solapando partes de borde de extremo de partes residuales sobre las aletas parcialmente separadas y prensándolas.

\vskip1.000000\baselineskip

2. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 1, en el que, en la etapa (1), partes o toda la pluralidad de materiales preimpregnados se laminan para obtener un material laminado, y al material laminado se le hacen muescas o se corta para formar al menos un conjunto de la aleta parcialmente separada y la parte residual para cada material preimpregnado.

3. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 1, en el que, en la etapa (1), a cada material preimpregnado se le hacen muescas o se corta para formar al menos un conjunto de la aleta parcialmente separada y la parte residual para el material preimpregnado.

4. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las formas de las aletas parcialmente separadas formadas en los materiales preimpregnados respectivos son similares o coinciden entre sí, y las posiciones de las muescas o los cortes están desplazadas para los materiales preimpregnados respectivos.

5. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que las formas de las aletas parcialmente separadas formadas en los materiales preimpregnados respectivos son similares o coincidentes entre sí, y las muescas o los cortes se forman de tal manera que la anchura de la aleta parcialmente separada que va a disponerse en el lado de la cara cóncava del artículo moldeado mediante prensado no es más estrecha que la anchura de la aleta parcialmente separada que va a disponerse en el lado de la cara convexa con respecto a todas las aletas parcialmente separadas que van a superponerse en la misma
posición.

6. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, en la pluralidad de materiales preimpregnados que van a laminarse, las muescas o los cortes de los materiales preimpregnados respectivos que van a laminarse se forman de tal manera que los bordes de corte en el lado central están separados a una distancia de 2 mm o mayor uno de otro.

7. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que se hace que la anchura de las aletas parcialmente separadas formadas mediante las muescas o los cortes sea paralela o se estreche hacia la circunferencia externa.

8. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que una fibra de refuerzo que va a emplearse para el material preimpregnado es al menos un tipo de fibras seleccionado de fibra de carbono, fibra de vidrio y fibra orgánica.

9. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la fibra de refuerzo que va a emplearse para el material preimpregnado es un material unidireccional de la fibra de refuerzo dispuesto de manera uniforme en una dirección o un material que tiene una estructura de material textil.

10. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que una resina de matriz que va a emplearse para el material preimpregnado es una resina termoendurecible.

11. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 10, en el que la resina termoendurecible es una composición de resina epoxídica.

\newpage

12. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 11, en el que la composición de resina epoxídica comprende el siguiente componente A, componente B, componente C y componente D:

componente A: una resina epoxídica;

componente C: un compuesto de urea; y

componente D: una dicianodiamida.

13. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 12, en el que el contenido en átomo de azufre y el componente C en la composición de resina epoxídica es del 0,2 al 7% en masa y del 1 al 15% en masa, respectivamente.

14. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 12 ó 13, en el que el componente C es un material granular con un diámetro de partícula promedio de
150 \mum o menor.

15. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 10 a 14, en el que la resina termoendurecible no está curada y el artículo moldeado está preliminarmente moldeado.

16. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 10 a 14, en el que la resina termoendurecible está curada.

17. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 15, incluyendo el método la etapa (5) de:

calentar y presurizar adicionalmente el artículo preliminarmente moldeado de un material compuesto reforzado con fibras para el curado y el moldeo.

18. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 17, en el que la etapa (5) se lleva a cabo mediante moldeo por compresión.

19. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 18, en el que el moldeo por compresión se lleva a cabo a presión de moldeo de 20 kgf/cm^{2} o superior y tiempo de moldeo en 15 minutos.

20. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según la reivindicación 16 ó 19, en el que la temperatura de moldeo en el momento del moldeo por compresión es de 120ºC o superior.

21. Método de producción de un artículo moldeado de un material compuesto reforzado con fibras según una de las reivindicaciones 17 a 20, en el que una pluralidad de materiales preimpregnados laminados se unen y se curan.