ES2616491T3

ES2616491T3 - Un reforzamiento unidireccional y un método para producir un reforzamiento unidireccional

Info

Publication number: ES2616491T3
Application number: ES13747857.4T
Authority: ES
Inventors: Rainer BERGSTRÖM
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2033-07-15
Also published as: WO2014013137A1; BR112015001185B1; BR112015001185A2; CN104487233B; ZA201500923B; CA2878032A1; MX2015000853A; PT2874802T; LT2874802T; RU2015105815A; DK2874802T3; EP2874802B1; CA2878032C; CN104487233A; US9714478B2; MX348646B; JP2015525836A; RU2617484C2; PL2874802T3; JP5921013B2

Abstract

Un reforzamiento unidireccional para la fabricación de compuestos reforzados de fibras mediante un proceso de moldeado de transferencia de resina y un proceso de moldeado por infusión al vacío, comprendiendo el reforzamiento unidireccional (2, 4, 34) mechas unidireccionales continuas dispuestas en una dirección longitudinal del reforzamiento y unidas entre sí por un aglutinante termoplástico y/o termoajustable, teniendo el reforzamiento (34) una superficie de la parte superior y una superficie de la parte inferior y al que se le proporcionan medios para facilitar, cuando se humecta un apilamiento de reforzamientos (2, 4, 34), la impregnación del reforzamiento (2, 4, 34) con resina en una dirección transversal respecto a la dirección de las mechas unidireccionales, donde los medios para facilitar la impregnación son medios discretos (6) para formar pasos de flujo para la resina dispuestos transversalmente respecto a las mechas unidireccionales, donde los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) tienen, cuando se comprimen, un diámetro o grosor de la dirección en Z de 70 - 300 μm y forman respecto a los laterales del mismo pasos de flujo transversales (10) que se extienden desde un borde longitudinal del reforzamiento unidireccional (2, 4, 34) hasta el borde longitudinal opuesto del mismo, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) tienen, cuando se comprimen, una relación de aspecto de menos de 2.

Description

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DESCRIPCION

Un reforzamiento unidireccional y un metodo para producir un reforzamiento unidireccional Campo tecnico

La presente invention se refiere a un reforzamiento unidireccional y un metodo para producir un reforzamiento unidireccional. El reforzamiento unidireccional de la presente invencion puede usarse en todas las aplicaciones tales que los reforzamientos se necesitan de forma general y especialmente en tales aplicaciones donde se usa bien tecnologla de infusion al vaclo o bien tecnologla de moldeado de transferencia de resina (RTM) para distribuir la resina en el molde y se requiere que el producto final tenga una resistencia y una calidad especialmente elevadas. El reforzamiento unidireccional de la presente invencion es especialmente aplicable en la fabrication de laminados de la tapadera del larguero para turbinas eolicas, partes de automoviles, barcos, componentes con resistencias diferentes, etc., es decir, en todos los tipos de estructuras en los que se necesitan formas longitudinales.

Antecedentes de la tecnica

Cuando se fabrican productos compuestos y laminados usando diversas fibras, como por ejemplo fibras de vidrio, de carbono y de aramida as! como lino, canamo, yute, kenaf, basalto y otras fibras naturales etc. para la fabricacion de, por ejemplo, partes de barcos, de automocion y de turbina eolica, por ejemplo, la fabricacion empieza con la production de reforzamientos de fibra apropiados como estructuras tejidas o de punto que pueden tener una orientation unidireccional o multi-axial. Las estructuras, despues, se colocan en un molde usado en la fabricacion del producto intermedio o final. El molde tiene, naturalmente, la forma del producto final lo que significa que la forma puede ser a veces muy complicada, y requiere dar forma sustancial al reforzamiento cuando se coloca en el molde. Normalmente se apilan varias capas, hasta decenas de capas, de reforzamientos una encima de la otra en el molde y se emplea una resina termoajustable tipo epoxi mezclada con un endurecedor o una resina de poliester insaturada o ester de vinilo que se introduce en el molde para formar un artlculo compuesto por fibras reforzadas. La resina puede ser tambien termoplastica tipo PA (poliamida) o CBT (tereftalato de polibutileno clclico) o similares. La practica ha demostrado que cuando el producto final ha de resistir altas cargas mecanicas, los reforzamientos unidireccionales, que pueden mantenerse juntos en la direction transversal por medio de costuras, son una election preferida en su fabricacion ya que se pueden orientar eficazmente de acuerdo con las cargas. Tales reforzamientos unidireccionales estan hechos de mechas o haces de filamentos, generalmente denominados fibras de reforzamiento.

El reforzamiento unidireccional esta formado normalmente por una capa unica de mechas de reforzamiento. La construction del reforzamiento depende del peso en area diana y del numero de tex de las mechas. Por ejemplo si se desea un alto peso en area diana, se usa una mecha gruesa (por ejemplo con vidrio E de 2400 tex), y donde se desea el reforzamiento con bajo peso en area diana, se usa una mecha delgada (por ejemplo con vidrio E de 600 tex) en su fabricacion.

El producto final, es decir, la estructura laminada curada puede fabricarse con un numero de tales reforzamientos unidireccionales disponiendo las capas de reforzamientos de tal manera que, en el producto final, las mechas de cada capa son paralelos o algunas capas se orientan en direcciones distintas de acuerdo con las cargas a las que se somete la construccion laminada o fabricando en primer lugar telas de varias capas de reforzamientos unidireccionales de tal manera que las mechas de capas adyacentes forman un cierto angulo, y usando en lo sucesivo las telas formadas de esta manera en la produccion del producto final. Tales telas se denominan telas biaxiales, triaxiales, cuadiaxiales, etc. dependiendo del numero de diferentes orientaciones de las fibras en las mismas.

Un reforzamiento unidireccional es inherentemente inestable por naturaleza ya que los hilos van solamente en una direccion. Para ser capaces de manejar el reforzamiento unidireccional, sus mechas han de anclarse o unirse entre si de una forma adecuada. La tecnica anterior conoce, en principio, dos metodos mecanicos diferentes para un fin tal.

Un metodo es asegurar las mechas por medio de costuras (por ejemplo punto de urdimbre). Los hilos de costura forman bucles de puntadas, es decir, costuras, que sujetan las mechas de reforzamiento reales, en su sitio en el reforzamiento. Las costuras estan formadas por diversos elementos de puntadas, por ejemplo, con agujas, que penetran la capa o las capas de fibras de reforzamiento de acuerdo con la tecnica de punto de urdimbre conocida. Los hilos de costura se disponen longitudinalmente en el reforzamiento y las costuras pueden formar varios patrones bien conocidos como por ejemplo cadena o tricot etc. El hilo de costura es tlpicamente, pero no necesariamente, hilo de filamento de poliester (polietilentereftalato) texturizado o no texturizado que tiene un grosor de aproximadamente 34 dtex a aproximadamente 167 dtex y que comprende decenas de filamentos, normalmente por ejemplo 24 o 48 filamentos.

Los reforzamientos cosidos se conocen bien y tienen unas pocas propiedades buenas. En primer lugar, su estabilidad transversa es buena si tales patrones se utilizan donde los hilos de costura que se disponen

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longitudinalmente se conectaran con hilos adyacentes porque los hilos de costura aunque principalmente vayan longitudinalmente desde tales patrones, como el tricot, que dan a las mechas unidireccionales la integridad necesaria para el reforzamiento. En segundo lugar, el reforzamiento es facil de posicionar en el molde (es decir, hace al reforzamiento seguir los contornos del molde) ya que el reforzamiento cosido es normalmente muy flexible si los parametros de costura se eligen apropiadamente como la longitud de la costura, el calibre de la aguja y la tension del hilo, solo por nombrar unos pocos como un ejemplo.

El uso de costuras, sin embargo, tambien resulta en algunos problemas. Las costuras, por ejemplo, provocan dobleces/pliegues en las mechas, los dobleces/pliegues desvlan las fibras que soportan la carga de su orientacion recta inicial. Las costuras tambien se comprimen localmente en las mechas y provocan una distribucion irregular de la resina y riesgo de concentraciones de estres interno.

Otro metodo mecanico es usar la tecnica de tejedurla para anclar los hilos de urdimbre longitudinales con hilos de trama de peso ligero en su lugar respectivo. Como hilos de trama se han usado tanto hilos no recubiertos como hilos recubiertos en estado fundido en caliente. Despues de calentar y enfriar el aglutinante en estado fundido en caliente ha dado al reforzamiento una estabilidad considerable. Aun la alternativa de trama no se considera ya favorable porque los hilos de reforzamiento forman dobleces cuando se entrecruzan sobre los hilos de trama dando lugar a concentraciones de estres y menores propiedades mecanicas que las versiones de punto. Se ha descubierto que los hilos de aglutinante en estado fundido en caliente, cuando se usan, crean disturbios locales en el curado de la matriz y ya no se favorecen en el comercio. Tlpicamente, los hilos de trama son hilos de multifilamento que se quedan planos bajo compresion independientemente de ser hilos en estado fundido en caliente o no.

Un problema adicional de los reforzamientos hechos mediante costura y especialmente tejedurla son las distorsiones locales, es decir, dobleces o “pliegues”, que tanto los hilos de trama como las costuras, aunque en un grado menor, crean en un alineamiento de fibras de refuerzo que de otra manera estarla recto. Los “pliegues” ocasionan concentraciones de estres y riesgo de micro rotura y se consideran la causa principal de la reduccion de las propiedades mecanicas dinamicas y estaticas de los laminados. Esto resulta sorprendente en parte porque los reforzamientos cosidos se desarrollaron e introdujeron inicialmente en el mercado diciendo que, en comparacion con los tejidos, no tenlan “pliegues”.

Otro problema adicional de los reforzamientos cosidos es su elevada flexibilidad con una clara tendencia a formar facilmente plegamientos o dobleces locales con una curvatura pequena dentro del laminado, especialmente cuando el numero de capas de refuerzo en el laminado es elevado, que es el caso, por ejemplo, en los laminados de la tapadera del larguero en aspas de un rotor de energla eolica. Este tipo de areas que tienen los plegamientos o dobleces descritos anteriormente tienen al final cantidades elevadas de resina y pueden experimentar temperaturas excesivamente elevadas durante el curado de la resina, lo que podrla provocar facilmente un dano laminar local.

Tambien se ha llevado al mercado un metodo qulmico para unir juntos las mechas unidireccionales por medio de diversos aglutinantes termoplasticos. Con la practica se ha observado que cuando las mechas se anclan entre si qulmicamente la union hace que el reforzamiento sea relativamente rlgido, con lo que es diflcil colocar el reforzamiento en el molde, es decir, hacer que el reforzamiento siga los contornos del molde, y esto sera mas diflcil cuantas mas formas complejas tenga el molde. Sin embargo, eligiendo cuidadosamente el agente de union, normalmente un aglutinante termoplastico, por ejemplo, en forma de polvo, y la cantidad que se usa, se puede conseguir que las propiedades de conformado (principalmente flexibilidad) del reforzamiento tengan un nivel aceptable. Se han observado otros problemas, ademas de los discutidos anteriormente en la manipulacion de la rigidez, que aparecen en los reforzamientos unidos qulmicamente, respecto a la permeabilidad de la resina y la velocidad de humectacion de un apilamiento de reforzamientos en molde.

Para resolver el problema relacionado con la estabilidad transversal, tambien se ha sugerido que una capa o red adicional, por ejemplo, una lamina de malla de hebras cortadas o una red tejida podrlan proporcionar a un reforzamiento unidireccional la estabilidad transversal que requiere, pero tal capa adicional reduce la movilidad y aumenta el riesgo de formacion de huecos, peso, grosor y costes del producto final.

El problema relacionado con la permeabilidad de la resina y con la union de las mechas en el reforzamiento esta provocado por el hecho de que las mechas estan tan proximas localmente la una de la otra en la etapa de moldeado por infusion, algo que se ve acentuado por la fuerza de compresion del proceso de infusion al vaclo, que, en primer lugar, el flujo de gas desde las cavidades abiertas y, en segundo lugar, el flujo de la resina para llenar las cavidades abiertas en las capas del reforzamiento y entre estas en el monte es muy lento a menos que se tomen algunas medidas especlficas. Ya que una buena permeabilidad de la resina es vital para la ejecucion practica del proceso de moldeado se aumenta su velocidad normalmente utilizando una diferencia de presion cuando se suministra la resina al molde. Es una practica comun aplicar tecnologla de infusion al vacio o bien tecnologla de moldeado de transferencia de resina (RTM) con sus numerosas variantes y materiales adyuvantes del flujo como rejillas de plastico, para distribuir la resina en todas las capas de reforzamiento en el molde. Sin embargo, a veces a pesar de diversas medidas, como vaclo y/o presion de suministro elevada, pequenas cavidades de aire tienden a mantenerse en el reforzamiento reduciendo significativamente las propiedades de resistencia del laminado. En vista de lo

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anterior, hay que investigar nuevas vlas para mejorar tanto la retirada del gas del apilamiento de reforzamientos como la permeabilidad del reforzamiento de la resina.

Por lo tanto, las dos estructuras basicas descritas anteriormente, es decir, los reforzamientos unidireccionales unidos qulmica y mecanicamente, tienen sus propios problemas.

Una forma de mejorar la permeabilidad del reforzamiento es proporcionar el reforzamiento con flujos de paso para la resina, permitiendo los flujos de paso que la resina fluya rapidamente en el reforzamiento. Pueden encontrarse, en la tecnica anterior, numerosas formas de disponer los pasos de flujo de resina en los reforzamientos o entre los reforzamientos en un apilamiento de reforzamientos. Sin embargo, se ha aprendido que el uso de tales pasos de flujo no es muy eficaz, ya que el vaclo aplicado en la etapa de infusion tiende a desplazar o extraer mechas de las areas vecinales o reforzamientos e incluso desplaza sus posiciones para llenar los pasos/cavidades de flujo.

El documento EP-A1-1491323 desvela una estructura de reforzamiento que comprende hebras de reforzamiento unidireccionales y hebras de rigidez transversales. Las hebras de rigidez se distribuyen de una manera espaciada en una capa de hebras de reforzamiento. Las hebras de rigidez pueden ser de material termoplastico de tal manera que por fusion o reblandecimiento las hebras de rigidez se sujetan a las hebras de reforzamiento y dan al reforzamiento la estabilidad transversal que necesita. Para asegurar el suficiente drenaje capilar de la resina inyectada la capa de hebras de reforzamiento longitudinal se proporciona con hebras de drenaje longitudinales, que son, de esta manera, paralelos entre si y a las hebras de reforzamiento. Las hebras de drenaje se disponen de una manera espaciada en la capa de hebras de reforzamiento. Las hebras de drenaje pueden formarse por fibras de vidrio cubiertas con fibras de capilaridad suficiente, como por ejemplo fibras de algodon o fibras celulosicas, para drenar la resina inyectada. Otra opcion para las hebras de drenaje son las hebras de reforzamiento en cada uno de los cuales se enrolla alrededor un monofilamento. De esta manera se forma un paso de flujo espiral para la resina. Por lo tanto, esta claro que los pasos de flujo en el reforzamiento se forman en la direccion longitudinal del reforzamiento.

Esto significa, en la practica, que cuanto mas grandes son los productos a fabricarse mas compleja es, y mas tiempo consume, la impregnacion del producto final con resina. En la practica, es imposible pensar en la impregnacion de una tapadera del larguero de un aspa de turbina eolica que tiene una longitud de 50 metros o mas economicamente por impregnacion longitudinal. Naturalmente puede haber una posibilidad de disponer las inyecciones de resina, por ejemplo, a intervalos de 2 metros sobre la longitud completa de un aspa, pero es un metodo complicado y que consume tiempo y, por lo tanto, muy caro.

El documento EP-B1-1667838 analiza la formacion de pasos de flujo en una tela compuesta formada por una pluralidad de grupos de haces de filamentos sustancialmente paralelos coaxialmente alineados, cada uno de dichos grupos de haces de filamentos teniendo uno o mas haces de filamentos en los que una porcion de dichos grupos de haces de filamentos contiene dos o mas haces de filamentos. El flujo de resina a lo largo en la tela se planea que se asegure disponiendo espaciamiento entre los haces de filamentos en un grupo de haces de filamentos para ser menor que el espaciamiento entre grupos de haces de filamentos adyacentes. De esta manera el espaciamiento entre grupos de haces de filamentos adyacentes debe formar los pasos de flujo requeridos. Tales pasos de flujo deben permitir que la resina fluya a traves de la tela, especialmente en la direccion de los haces de filamentos, es decir, en la direccion longitudinal del producto.

Sin embargo, ya que la longitud del producto final aumenta ha de entenderse que en un cierto punto la impregnacion en la direccion longitudinal alcanza su llmite practico, es decir, la denominada distancia de humectacion, despues de eso se han tomado en consideracion seria otras vlas. Ademas, los experimentos practicos han demostrado que los pasos de flujo se llenaran con mechas de areas cercanas cuando se aplica el vaclo en la etapa de infusion o la estructura laminada se ondula con torceduras locales en las mechas de reforzamiento reduciendo la resistencia mecanica.

El documento US-A-5.484.642 analiza un material de reforzamiento textil util para producir artlculos laminados compuestos por una tecnica general de moldeado por inyeccion. El material reforzado, es decir la estructura laminada se fabrica disponiendo un apilamiento de capas que tienen reforzamientos textiles en un molde de una forma correspondiente a aquella del artlculo a fabricarse y, despues de que el molde se haya cerrado, inyectar una resina en el. Los reforzamientos textiles pueden ser de origen tejido o no tejido incluyendo astillas unidireccionales. La estabilidad transversa de las capas de reforzamiento se logra por medio de urdimbre, punto o costura o usando hilos o hilos de union transversos. Al menos una capa del apilamiento de reforzamientos textiles tiene una estructura en la que los conductos, es decir los pasos de flujo para la resina, se extienden en al menos una direccion en la misma para facilitar el flujo de la resina durante la inyeccion. Los conductos pueden ubicarse en direccion longitudinal y/o transversal del material. La idea principal detras de la patente de EE.UU. anteriormente mencionada es asegurar buenas propiedades de flujo de la resina para la tela cambiando una parte de los hilos de reforzamiento para aguantar mejor la compresion debido al cierre del molde y el vaclo. Esto se realiza tlpicamente anadiendo torsiones a una parte de los hilos de reforzamiento o hermanamiento de hilos de multifilamento de poliester alrededor de haces de filamentos de fibra de carbono. La desventaja, sin embargo, de este concepto es que entre los hilos de reforzamiento normales se coloca un gran numero de hilos relativamente largos que las condiciones de carga bajo el laminado se comportan bastante diferentes de aquellas del resto de hilos en el reforzamiento. Esto se

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debe principalmente a la torsion normalmente muy alta (260 TPM) que afecta a las propiedades elasticas de los hilos durante la carga. Ademas, la alta torsion previene o ralentiza la penetracion de la resina dentro de estos hilos. Esto da lugar a una estructura laminar no homogenea donde una parte de los hilos lleva las cargas de forma diferente. Esto aumentara finalmente el riesgo del fallo prematuro del laminado en condiciones de carga estatica y especlficamente de carga dinamica.

Vale la pena nada senalar lo que ensena el ejemplo 5 del documento de EE.UU. de que los pasos de flujo transversales se forman disponiendo hilos de trama formados por una hebra de carbono de 3 K (3000 filamentos) cubierto con una hebra de poliester a 260 vueltas por metro a traves del material, mientras que los pasos de flujo de avance espiral se forman alrededor de las hebras cubiertas. Esto podrla dar como resultado un buen flujo de resina pero 260 TPM es una torsion extremadamente alta y tiene una influencia muy negativa en las propiedades del laminado de acuerdo con el presente estado de conocimiento.

El documento US-A1-2004/241415 analiza un sustrato que son fibras de refuerzo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1, formado por al menos un grupo de hilos de fibra de refuerzo donde los hilos de fibra de refuerzo se disponen en paralelo entre si en una direccion, donde, en al menos una superficie del sustrato que son fibras de refuerzo, se proporciona de un 2 a un 15% en peso de un material resinoso cuyo principal constituyente es una resina termoplastica, y la fraccion del volumen V de la fibra de refuerzo del sustrato que son fibras de refuerzo esta en el intervalo de un 40 a un 60%.

Una forma bien conocida de mejorar la impregnacion de resina en un apilamiento de reforzamientos es colocar en el molde tanto en la parte inferior como en la superior del apilamiento una rejilla de plastico u otro material adyuvante del flujo por medio del que la resina se dispersa rapidamente al area superficial entera de la parte de arriba y de la de abajo del reforzamiento. Despues de la impregnacion y el curado las rejillas se retiran de forma intensiva del laminado. El proposito de la rejilla es, naturalmente, introducir la resina rapidamente al area entera del molde de tal manera que la impregnacion en la direccion en Z de la resina en el apilamiento de reforzamientos pueda empezar tan pronto como sea posible. Sin embargo, cuanto mas grueso es el apilamiento, mas lento se impregna el apilamiento con la resina. Por ejemplo en las aspas de turbinas eolicas la seccion transversal de la tapadera del larguero es casi un cuadrado, mientras que, para la resina, el centro del apilamiento es diflcil de alcanzar.

Tambien se sabe que a veces cuando se usan reforzamientos unidireccionales, especialmente en forma tejida, algunos hilos de asistencia o adicionales se han anadido en direccion transversal para mejorar la estabilidad transversa o las propiedades de flujo de resina. Tlpicamente los hilos se recubren con material en estado fundido en caliente o termoplastico distinto y los hilos son de fibra de vidrio o poliester (por ejemplo, haces retorcidos de filamentos de vidrio - teniendo cada filamento tlpicamente 60 o mas filamentos, teniendo cada filamento un diametro de 10 - 15 pm) y un numero tex en forma recubierta tlpicamente 100 - 200 tex. El recubrimiento termoplastico de los hilos es, despues de urdir, fundido, mientras que fluye en los volumenes vaclos junto con tanto el hilo como las mechas y de esta manera une las mechas de urdimbre y el hilo de trama. El recubrimiento termoplastico esta formado normalmente por los tipos de materiales PA (PoliAmida) o EVA (Etileno-Acetato de Vinilo), cuyas temperaturas de fusion se disminuyen por medio de sustancias cerosas o por algun otro medio apropiado. Por lo tanto el recubrimiento termoplastico esta tlpicamente en conflicto con la matriz de resina de infusion ya que la cantidad relativa de aglutinante es localmente muy alta en la vecindad inmediata del hilo de reforzamiento, provocando areas locales debiles en el laminado. Los filamentos de vidrio o poliester con pegamento se mantienen en las mechas transversales a los mismos y dan al reforzamiento su estabilidad de manejo transversal antes de la infusion o similares. Las resinas no alcanzaran la superficie real de las fibras ya que las fibras se recubren con material termoplastico.

El uso de este tipo de hilos de asistencia o adicionales en reforzamientos unidireccionales aumentara innecesariamente el peso y posiblemente provoque una distorsion local de las fibras, que son, por naturaleza, efectos indeseables. Adicionalmente las fibras de reforzamiento transversales, es decir por ejemplo fibras orientadas en direccion 90, 60 o 45 grados, pueden crear tambien micro-roturas cuando estas fibras, normalmente fibras de vidrio, se rompen durante la carga axial de la construccion UD a partir del que pueden originarse mas roturas graves por fatiga destrozando la estabilidad del producto final. La razon para el ultimo problema es el hecho de que la elongacion a la rotura del hilo de fibra de vidrio es significativamente menor que la de la matriz en direccion transversal. Y todavla mas los hilos o mechas de fibra de vidrio de multifilamento se deforman cuando se someten a presion compresora al vacio perdiendo su seccion transversal originalmente redonda de tal manera que su seccion transversal bajo presion es oval o incluso plana (como se muestra en la Figura 1b). La forma del hilo de multifilamento tiene una consecuencia que sus filamentos individuales se mueven a los lados dando lugar practicamente a una formation de seccion transversal oval o plana. Los hilos recubiertos con material termoplastico se comportan similarmente como el recubrimiento que se funde durante la etapa de presion con calentamiento, dando lugar a la forma plana donde hay un punto de cruce.

En primer lugar, las hebras o hilos retorcidos de la tecnica anterior, es decir, los multifilamentos usados para formar los pasos de flujo transversal tienen un diametro (antes de aplicar la compresion) de aproximadamente 0,35 - 0,45 mm. En los ensayos realizados se formo un laminado colocando un apilamiento de dos capas de reforzamiento de 1200 g/m2 que tienen hebras transversales del tamano anteriormente mencionado entre los reforzamientos en un

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molde, se sometio el apilamiento al vaclo, se realizo la infusion con una resina y se permitio que el laminado se endureciera. Se aprendio que la seccion transversal de las hebras de multifilamento se cambio a oval o plana mientras que las capas de reforzamiento se comprimieron por el vaclo aplicado en la etapa de infusion. Cuando se compra la distancia de humectacion del reforzamiento a aquella de un reforzamiento que no tiene hilos dispuestos a traves se aprendio que no cambio o mejoro en absoluto o el cambio fue, en la practica, insignificante. La razon se analizara con mayor detalle mas tarde.

Naturalmente, podrla argumentarse que los hilos de costura o las hebras correspondientes que van en una direccion transversal a la direccion longitudinal de las mechas de reforzamiento podrlan formar flujos de paso transversales para la resina. Sin embargo, ha de entenderse que, ademas de los problemas implicados en el uso de costuras ya analizados anteriormente, se aplica tambien la misma tendencia al aplanamiento a las puntadas y a los hilos de costura.

Los reforzamientos proporcionados con hilos de trama en estado fundido en caliente han estado en el mercado desde hace aproximadamente 20 anos, pero no han tenido exito pasando los ensayos de resistencia, ni los ensayos estaticos o de tension. Adicionalmente la plastificacion de tales reforzamientos fue pobre. Es, en la practica, imposible usar tales reforzamientos en la produccion de laminados de tapadera del larguero para aspas de turbinas eolicas ya que las tapaderas de largueros tienen formas doble concavas para las que esta clase de reforzamiento no puede doblarse.

En segundo lugar, se han considerado los reforzamientos que tienen hilos de fibra de vidrio transversales con un recubrimiento termoplastico. En tales reforzamientos el diametro del hilo recubierto fue del orden de 0,30 - 0,35 mm y el diametro, o de hecho el grosor de la direccion en Z, del hilo central del orden de 0,04 - 0,06 mm cuando se sometio a presion y se recubrio en fundido o se retiro. La diferencia que tienen estos hilos recubiertos termoplasticos cuando se comparan con hilos sin recubrir, por ejemplo hilos de costura, es que durante la union de los hilos a las mechas del reforzamiento, es decir, durante el reblandecimiento/la fusion del recubrimiento, los hilos cambian su forma en los puntos de contacto (la compresion reduce el grosor de la direccion en Z de los hilos), por lo que se forman restricciones de flujo locales. En otras palabras, en puntos donde el hilo recubierto no se ha comprimido, su diametro se mantiene en su nivel original, pero en puntos de compresion el diametro/grosor se reduce incluso por debajo del diametro del hilo central, es decir, el centro del hilo se aplana por la compresion. Otro problema implicado en el uso de hilos recubiertos es que el hilo es rlgido y relativamente grueso, lo que hace que la direccion de las hebras se desvle de forma aguda localmente desde su direccion recta, es decir, fuerza a las mechas a doblarse y formar pliegues con los problemas ya analizados anteriormente as! como mas tarde en este parrafo. Otro problema adicional con los hilos recubiertos es el pollmero de recubrimiento en si mismo, ya que normalmente no es compatible con la resina y de esta manera contamina el laminado y de esta manera crea manchas debiles en el reforzamiento. Ahora se formo un laminado de capas de reforzamiento cada una unida por los hilos de fibra de vidrio recubiertos transversales para dar estabilidad. Se aprendio que la distancia de humectacion del apilamiento de reforzamientos era mayoritariamente aceptable. Pero cuando el laminado, teniendo de esta manera hilos de fibra de vidrio transversales con un diametro o grosor que cambia entre aproximadamente 0,35 y aproximadamente 0,04 mm, se sometio a un ensayo de fatiga, se aprendio que pronto despues del inicio del ensayo de tension-fatiga por tension se observo la micro rotura del laminado. Cuando se examino el laminado y especialmente las micro-roturas en detalle se aprendio que las micro-roturas se encontraron en las uniones de las mechas de reforzamiento y los hilos transversales recubiertos. Una duda resuelta fue que la razon para la micro-rotura fue el diametro grande local de los dobleces o los pliegues que se crean en las hebras en las mechas. Adicionalmente, los hilos en estado fundido en caliente, es decir tambien los hilos centrales, cuando se calientan, son compresibles, por lo que se crean areas aplanadas locales, lo que reduce la seccion transversal de los pasos de flujo y de esta manera se obstaculiza el flujo de resina en la etapa de infusion.

Por lo tanto, ambas maneras de mantener el reforzamiento unidireccional en su forma o no distorsionado en una direccion transversal tienen sus propios inconvenientes. Sin embargo, ya que el cosido tiene un problema relacionado con la tension, que esta provocado por la caracterlstica basica del cosido, es decir, el ajustamiento de una puntada alrededor de una o mas mechas, en la practica es extremadamente diflcil librarse de esta caracterlstica basica. Por lo tanto, parece que la union de las mechas para mantener la forma por medio de un aglutinante termoplastico es probablemente la manera en la que los reforzamientos se haran en el futuro, especlficamente si es necesario optimizar las propiedades de fatiga. As! pues, se han investigado nuevas maneras para mejorar la permeabilidad del reforzamiento a la resina.

Un punto de partida para el desarrollo adicional de un reforzamiento unidireccional optimo es un reforzamiento en el cual los problemas relacionados con la estabilidad de manipulacion y permeabilidad de la resina se han resuelto sin sacrificar las propiedades de resistencia y especialmente de fatiga. Para garantizar unas propiedades de fatiga y resistencia maximas para el laminado manufacturado de este reforzamiento, no deberla haber ningun hilo/fibra que se estire transversalmente sobre el reforzamiento para proporcionar al material estabilidad en la direccion transversal. Sin embargo, es muy diflcil manipular el material durante las fases de trabajo posteriores. Los a menudo pesados reforzamientos se colocan sobre el molde, por ejemplo, durante las fases de produccion de los alabes de la turbina eolica, a menudo varias capas, a veces incluso 50-60, unas sobre otras, y los reforzamientos tienen una longitud de varios metros, a menudo de hasta 50-60 m, a veces incluso mas. Se necesita estabilidad transversal de

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manera que el operario que apila los reforzamientos en el molde en la produccion de los alabes sea capaz de ajustar la posicion exacta de cada reforzamiento en la direccion transversal. Esto no es posible sin una resistencia a la traccion transversal suficiente. Si los pasos de flujo se extienden de manera continua en la direccion longitudinal desde un extremo del reforzamiento hasta el extremo opuesto del mismo, como se describe en el documento EP-B1- 1667838, los canales forman llneas debiles a lo largo de las cuales el reforzamiento se rompe facilmente en dos o mas partes, es decir, en bandas longitudinales.

La practica ha demostrado que los reforzamientos unidireccionales a dla de hoy tienen graves areas de problemas, como por ejemplo:

- el reforzamiento unidireccional tiene en su forma basica unida con polvo, una permeabilidad extremadamente limitada a la resina en general y, especialmente, en la direccion transversal; por lo tanto, la produccion de objetos largos es sumamente diflcil,

- si se mejora la permeabilidad mediante pasos de flujo longitudinales segun los conocimientos de la tecnica anterior para la resina, el refuerzo pierde su estabilidad transversal,

- el cosido y el uso de hilos recubiertos transversales crea pliegues en las mechas lo que resulta en riesgo de micro roturas y una reduccion de las propiedades de resistencia,

- los reforzamientos cosidos presentan un riesgo elevado de formar plegamientos o dobleces con una curvatura pequena dentro de secciones gruesas del laminado cuando se los coloca en un molde. Los dobleces pueden causar regiones con exotermas elevadas locales con un grave dano del laminado,

- los mulifilamentos retorcidos gruesos transversales, cuyo objetivo es proporcionar pasos de flujo para la resina y que se disponen entre los reforzamientos unidireccionales y transversales a estos, fuerzan que las mechas esten demasiado separadas unas de otras lo que resulta en un riesgo elevado de micro roturas, ademas la presion del vaclo comprime los multifilamentos lo que resulta en hilos transversales aplanados con un diametro, es decir, el grosor de la direccion en Z, mucho menos eficaz que evitan que la resina fluya en estos pasos de flujo,

- las burbujas de gas o las regiones secas entre los filamentos de mechas UD se mantienen facilmente en el apilamiento del reforzamiento y no pueden retirarse incluso por infusion al vaclo, por lo que pueden reducir considerablemente la resistencia del producto final incluso mas, y

- los conflictos del recubrimiento termoplastico y el pegamento en estado fundido caliente con las resinas utilizadas en la infusion, al menos localmente.

Definiciones

Las siguientes explicaciones ilustrativas se proporcionan para facilitar el entendimiento de ciertos terminos usados frecuentemente en la memoria descriptiva y las reivindicaciones que analizan la presente invencion. Las explicaciones se proporcionan como conveniencia y no significa que limiten la invencion.

Peso en area - Peso (masa) por area unitaria de una capa unica de tela de reforzamiento seca.

Aglutinante - Un material polimerico en diversas formas como polvo, pellcula o llquido. Los aglutinantes pueden estar hechos de uno o varios aglutinantes individuales que tengan diferentes caracterlsticas en propiedades qulmicas o flsicas como rigidez, punto de fusion, estructura polimerica, Tg etc. El aglutinante se usa para fijar la estructura de fibras para formar una red y finalmente el reforzamiento. Los aglutinantes adecuados son epoxis termoplasticos, co-poliesteres, poliesteres insaturados bisfenolicos o sus mezclas, solo por nombrar unos pocos ejemplos.

Tela - un material tejido que consiste en una red de fibras naturales o artificiales hechas a mano normalmente denominadas hebra o hilo. Las telas se forman, por ejemplo, tejiendo, haciendo punto, a ganchillo, por anudamiento, con agujas o presionando las fibras juntas (fieltro).

Laminado - Un material que puede construirse impregnando una o mas capas de reforzamiento usando una mezcla apropiada de resina y endurecedor y dejandola endurecer bien por reaccion qulmica o enfriando la temperatura. El laminado es una estructura reforzada de fibras hecha de una matriz reforzada por fibras finas de por ejemplo vidrio, carbono, aramida, etc. La matriz puede ser un plastico termoajustable (mas normalmente epoxi, poliester o vinilester) o un termoplastico. Los usos finales comunes de los reforzamientos de fibra de vidrio incluyen barcos, partes de automoviles, aspas de turbinas eolicas, etc.

Matriz - material que une los reforzamientos para formar un compuesto. Los compuestos usan pollmeros formulados especialmente, como la resina epoxi termoajustable, la vinilester o la resina de poliester insaturada, y resinas de fenol formaldehldo o una resina termoplastica (vease “Pollmero”) solo por mencionar unos pocos ejemplos.

Monofilamento - Un hilo compuesto por un unico filamento continuo tlpicamente hecho de material sintetico, tal como poliamida (nailon), polietilentereftalato, polipropileno, polibutilentereftalato etc.

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Multifilamento - Un hilo o hebra compuestos por una multitud de filamentos continuos tlpicamente hechos de material sintetico, tales como poliamida (nailon), polietilentereftalato, polipropileno, polibutilentereftalato, etc. Especialmente, en relacion a la presente invencion, multifilamento significa una agrupacion de filamentos que pueden o pueden no estar retorcidos y que no se han unido entre si, pero pueden, salvo que se retuerzan fuertemente, moverse a los lados cuando se somete a compresion.

Pollmero - Generalmente incluye, por ejemplo, homopollmeros, copollmeros, tales como por ejemplo, en bloque, injertos, copollmeros aleatorios y alternantes, terpollmeros, etc., y mezclas y modificaciones de los mismos. Adicionalmente, salvo que se limite especlficamente de otra manera, el termino “pollmero” incluye todas las configuraciones geometricas posibles del material. Estas configuraciones incluyen, por ejemplo, simetrlas isotactica, sindiotactica y aleatoria.

Reforzamiento - una red que comprende fibras de refuerzo, anclandose las fibras entre si por medios apropiados. Normalmente se fabrican como redes continuas. Hay muchas formas de fabricar el reforzamiento en orientaciones unidireccional o multi-axial o aleatoria, por ejemplo a traves de las tecnicas de procesamiento textil de tejedurla, punto, trenzado y costura o uniendolo con un aglutinante apropiado.

Fibras de refuerzo - fibras usadas junto con una matriz en la fabricacion de materiales compuestos. Las fibras son normalmente fibras hechas a mano como vidrio (incluyendo todas sus variantes), carbono (con todas sus variantes) o aramida, que puede usarse tanto como filamentos continuos como fibras no continuas. Tambien se ha usado un amplio intervalo de fibras naturales tales como sisal, lino, yute, cocos, kenaf, canamo o basalto, solo por nombrar unos pocos.

Moldeado de transferencia de resina (RTM) - Un proceso que tiene dos superficies de molde por el que se bombea una resina tlpicamente a bajas viscosidades y a presiones altas o bajas en un conjunto de troqueles de molde cerrado que contienen normalmente una preforma de reforzamiento seco, esto es, infundir resina en la preforma y hacer una parte compuesta de fibra reforzada.

Mecha - una agrupacion sin torsion larga y estrecha de fibras o filamentos continuos, particularmente fibras de vidrio. En la presente solicitud sinonimo de haz de filamentos, en el que la seleccion de fibras no solamente contiene fibras de vidrio sino tambien fibras de carbono, basalto y aramida, mas generalmente fibras continuas hechas a mano.

Grupo de mechas o grupo de haces de filamentos - uno o mas haces de filamentos o mechas que estan estrechamente espaciados.

Hilo de costura - Un hilo formado por 24 o 48 filamentos individuales hechos de poliester texturizado. El hilo de costura usado normalmente en la fabricacion de reforzamientos unidireccionales tiene tlpicamente una densidad de masa lineal de 76 o 110 dtex. El diametro de un filamento individual es tlpicamente 5 - 10 pm.

Numero de tex - Una unidad de medida del SI para la densidad de masa lineal de hilos y se define como la masa en gramos por 1000 metros. Tex es mas probable que se use en Canada y Europa continental, mientras que denier se mantiene mas comun en los Estados Unidos y el Reino Unido. El codigo de unidad es “tex”. La unidad mas comunmente usada en relacion a fibras sinteticas hechas a mano es realmente el decitex, abreviado dtex, que es la masa en gramos por 10.000 metros.

Textil - definicion general para diversos tipos de artlculos incluyendo hojas, redes, telas y materiales que tienen una o mas capas, formandose las capas por hebras uni- o multidireccionales.

Termoplastico - Un pollmero que puede fundirse, ablandarse cuando se expone al calor y volviendo generalmente a su estado no blando cuando se enfrla a temperatura ambiente. Los materiales termoplasticos incluyen, por ejemplo, cloruros de polivinilo, algunos poliesteres, poliamidas, polifluorocarburos, poliolefinas, algunos poliuretanos, poliestirenos, alcohol polivinllico, caprolactamos, copollmeros de etileno y al menos un monomero de vinilo (por ejemplo poli (etilen acetatos), esteres de celulosa y resinas acrllicas.

Termoajustable - Un material polimerico que irreversiblemente cura. El curado puede realizarse a traves de calor (generalmente por encima de 200 Celsius), a traves de una reaccion qulmica (epoxi de dos partes, por ejemplo) o irradiacion tal como procesamiento por haz de electrones.

Hebra - agrupacion retorcida de filamentos unitarios, hilo.

Haz de filamentos - En la industria de los compuestos, un haz de filamentos es una agrupacion retorcida de filamentos continuos y se refiere a fibras hechas a mano, particularmente fibras de carbono (tambien denominado grafito). Los haces de filamentos se designan por el numero de fibras que contienen, por ejemplo, un haz de filamentos 12K contiene aproximadamente 12.000 fibras. En el presente documento sinonimo de mecha.

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Estabilidad de manejo transversal - Una fuerza que previene que un reforzamiento unidireccional se deforme o se vuelva trozos. Se necesita cuando se posiciona un reforzamiento en un molde en la parte de arriba de otro reforzamiento y se mueve el reforzamiento en una direction transversal a su direction longitudinal.

Reforzamiento unidireccional (UD) - Reforzamiento en el que todas las mechas o haces de filamentos van en la misma direccion, en este caso particular en direccion longitudinal. Tambien existen reforzamientos unidireccionales transversalmente. Estas mechas son normalmente en la tecnica anterior reforzamientos UD unidos por medio de costuras y que usan tlpicamente alguna capa ligera adicional de hebras cortadas o hilos de multifilamentos continuos para sostener las mechas juntas y para prevenir su calda a la formation de agregados, o tejiendo donde el hilo de trama da la estabilidad. El hilo de trama tambien puede estar recubierto en estado fundido en caliente. Otra forma de unir las mechas o los haces de filamento es el uso de un aglutinante, por ejemplo un aglutinante termoplastico o termoajustable. Tambien en este caso pueden usarse capas de estabilizacion adicional anteriormente mencionadas.

Infusion al vaclo - Un proceso que usa un molde de un lado que da forma al producto final. En el lado inferior es un molde rlgido y en el lado superior es una membrana flexible o una bolsa de vaclo. Cuando se aplica vaclo/succion a la cavidad del molde el aire se escapa de la cavidad, donde despues se permite infundir la resina por la suction (o adicionalmente asistida por una pequena sobrepresion en el lado del suministro - un rasgo caracterlstico de RTM ligero) para humedecer completamente los reforzamientos y eliminar todos los huecos en la estructura laminada.

Distancia de humectacion - La position del frente de flujo o realmente la distancia medida desde el sitio donde entro la resina al apilamiento de reforzamiento hasta la posicion presente.

Hilo - Un multifilamento de longitud continua, normalmente retorcido, adecuado para usar en la production de textiles, coser, ganchillo, hacer punto, tejiendo, con puntadas, bordado y fabrication de cuerdas. Los hilos pueden estar hechos de fibras naturales o sinteticas continuas o discontinuas.

Direccion en Z - La direccion perpendicular al plano de la capa o del apilamiento de capas, es decir, direccion en grosor.

Breve sumario de la invention

Un objeto de la presente invencion es ofrecer una solution a al menos uno de los problemas anteriormente analizados.

Otro objeto de la presente invencion es desarrollar un nuevo reforzamiento unidireccional que tenga una permeabilidad excelente a la resina en una direccion transversal a la orientation de los filamentos del reforzamiento.

Un objeto adicional de la presente invencion es desarrollar un nuevo reforzamiento unidireccional que tenga excelentes capacidades para permitir que el aire escape de un apilamiento de reforzamientos durante el vaclo/desgasificacion y la posterior humectacion del apilamiento con resina en una direccion transversal a la orientacion de los filamentos del reforzamiento.

Un objeto adicional mas de la presente invencion es mejorar las propiedades de manipulation de un reforzamiento no cosido y que un reforzamiento de este tipo siga ofreciendo una estabilidad y resistencia suficientes en la direccion transversal.

Otro objeto adicional de la presente invencion es acelerar la produccion de reforzamientos unidireccionales.

Otro objeto adicional de la presente invencion es simplificar la produccion de reforzamientos unidireccionales.

Otro objeto adicional de la presente invencion es garantizar que los filamentos en un reforzamiento unidireccional mantienen su forma recta.

Otro objeto adicional de la presente invencion es evitar el uso de fibras/mechas de reforzamiento transversales o hilos de union del reforzamiento.

Al menos se resuelve uno de los problemas analizados anteriormente y se cumplen los objetos de la presente utilizando medios discretos delgados orientados transversalmente para formar pasos de flujo para la resina en relation con las mechas de refuerzo unidireccionales para disponer un area de flujo libre en una direccion transversal a la direccion de las mechas unidireccionales, tanto para que el aire escape del reforzamiento como para que la resina impregne o humedezca el producto eficazmente.

Al menos uno de los problemas de la tecnica anterior se resuelve y al menos uno de los objetos logrados por medio de un reforzamiento unidireccional para la fabricacion de compuestos reforzados de fibras por uno del proceso de

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moldeado de transferencia de resina y de un proceso de moldeado por infusion al vaclo, de acuerdo con la reivindicacion 1.

De forma similar al menos uno de los problemas de la tecnica anterior se resuelve y al menos uno de los objetos logrados por medio de un metodo para producir un reforzamiento unidireccional para la fabrication de compuestos reforzados de fibra mediante un proceso de moldeado por transferencia de resina o procesos de moldeado por infusion al vaclo, de acuerdo con la reivindicacion 15.

Otros rasgos caracterlsticos del reforzamiento unidireccional de la presente invention y el metodo de su fabricacion se desvelan en las reivindicaciones de patente adjuntas.

Con la presente invencion pueden alcanzarse al menos algunas de las siguientes ventajas

- las puntadas e hilos de union transversales se reemplazan por medio de un sistema aglutinante a traves del cual se evitan los pliegues causados por las puntadas, a traves del cual

- las propiedades de resistencia del reforzamiento se mejoran, ya que las fibras permanecen rectas,

- la velocidad de production no esta limitada por el mecanismo de cosido,

- la permeabilidad de los reforzamientos unidireccionales a la resina se mejora hasta un nivel tal que facilita un buen flujo de la resina,

- simultaneamente con la humectacion del producto, el aire que queda escapa del producto de tal manera que, en la practica, no se quedan burbujas de gas o regiones secas entre los filamentos UD en el producto despues de la impregnation,

- la distancia que la resina avanza en direction transversal se aumenta considerablemente, en los experimentos realizados hasta al menos 2,5 veces en comparacion con los reforzamientos unidireccionales cosidos y mucho mas en comparacion con los reforzamientos unidireccionales no cosidos,

- el tiempo necesario para la impregnacion se reduce considerablemente, en los experimentos realizados hasta al menos un sexto del tiempo necesario con los reforzamientos de la tecnica anterior,

- los inconvenientes de una estructura cosida se minimizan,

- el producto final tiene excelentes propiedades de resistencia y de fatiga,

- los inconvenientes que se refieren a las perturbaciones qulmicas con la matriz se minimizan,

- no es necesario utilizar hilos de union o fibras de refuerzo transversales particulares para lograr una estabilidad transversal suficiente,

- un reforzamiento UD unido con polvo es capaz de permanecer plano en el molde incluso cuando el apilamiento de reforzamientos se situa en un molde concavo, ya que su flexibilidad se reduce. Esta propiedad reduce notablemente el riesgo de formation de plegamientos o areas locales de mechas de reforzamiento que forman dobleces con una curvatura pequena dentro del laminado, y

- ahora que se previene la formacion de pliegues y plegamientos locales mediante la union con polvo, este reforzamiento es especlficamente adecuado para los laminados basados en fibra de carbono. La razon es que los pliegues y plegamientos locales reducirlan drasticamente las propiedades de resistencia a la compresion de los laminados de fibra de carbono.

Breve description de las figuras

En lo siguiente, el reforzamiento unidireccional de la presente invencion y el metodo de su produccion se analizan con mayor detalle con referencia a las figuras adjuntas, en las que

Las Figuras 1a y 1b ilustran esquematicamente una comparacion entre los comportamientos de unos medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, en este caso monofilamentos y un hilo de multifilamento bajo compresion entre dos reforzamientos de capas de hebras,

La Figura 2 ilustra esquematicamente el proceso de produccion del reforzamiento unidireccional de acuerdo con la presente invencion,

Las Figuras 3a-3d ilustran diversas opciones para reemplazar un monofilamento discreto con una agrupacion de monofilamentos unidos juntos, y

La Figura 4 compara un reforzamiento UD cosido de la tecnica anterior con tres reforzamientos UD unidos con polvo diferentes habida cuenta del flujo de resina.

Descripcion detallada de las figuras

En lo anterior se han analizado cuatro hechos diferentes que conciernen a la disposition de los pasos de flujo transversales para la resina en relation a los reforzamientos. En primer lugar, que el uso de hilos recubiertos termoplasticos no es deseable debido a la incompatibilidad del material termoplastico con el material de la matriz. En segundo lugar, que si una hebra despues de haberse sometido a compresion debido al vaclo en el molde tiene un grosor de la direccion en Z de 0,3 - 0,4 mm es demasiado gruesa, por lo que el riesgo de crear microrroturas en la carga dinamica en el producto final es alto. En tercer lugar, que una hebra de multifilamento sin recubrimiento se vuelve plana u oval bajo compresion destruyendo de esta manera las propiedades de flujo de la resina. En cuarto lugar, la fabricacion de objetos reforzados largos como por ejemplo tapaderas del larguero para aspas de turbinas

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eolicas es, en la practica, imposible sin una forma eficaz de disponer el flujo de resina y la impregnation del apilamiento de reforzamientos en una direction en angulos rectos, es decir, transversal a la direction de las mechas de reforzamiento unidireccionales. Debido a los hechos anteriores se ensayo el uso de medios discretos delgados transversales para formar pasos de flujo para la resina de diametro mucho menor y los laminados finales se compararon con laminados de la tecnica anterior formados usando multifilamentos transversales cuya tarea principal fue dar la estabilidad transversal al reforzamiento. En este punto ha de entenderse que las frases “medios discretos delgados para formar pasos de flujo” o “medios formadores de pasos de flujo discretos delgados” incluyen, pero no se limitan a, monofilamentos, como se analiza con mas detalle en las Figuras 3a - 3d. Los multifilamentos tambien podrlan considerarse para crear pasos de flujo para la resina entre las capas de reforzamiento. Despues del ensayo extenso que incluye la comparacion tanto de distancia de humectacion como el ensayo de fatiga se aprendio que un intervalo optimo para el diametro o el grosor de la direccion en Z de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados dispuestos transversalmente esta entre 100 y 200 pm, preferentemente entre 130 y 170 pm. Sin embargo, en casos con reforzamientos ligeros se usa un diametro un poco mas pequeno, es decir hasta 70 pm, y de forma similar con reforzamientos especialmente pesados se usan diametros de hasta 300 pm. Con respecto al analisis anterior con respecto al diametro as! como los diversos analisis que se refieren al diametro mas adelante en la presente memoria descriptiva ha de entenderse que, en caso de que el monofilamento o los medios formadores de pasos de flujo delgados sean compresibles de alguna manera el diametro debe considerarse que significa la dimension de la direccion en Z del monofilamento o de los medios formadores de pasos de flujo delgados. Los ensayos mostraron que la resina fluyo muy rapidamente en las cavidades y empujo todo el aire residual donde estaba atrapado durante la etapa del vaclo y antes de iniciar la infusion. Cuando la distancia de humectacion del apilamiento de capas de reforzamiento con medios formadores de pasos de flujo discretos delgados que tienen un grosor de 130 pm se comparo con el de un laminado de la tecnica anterior que tenia hilos transversales a 90° o ± 45 grados respecto a la direccion longitudinal de las mechas, se observo que la distancia de humectacion del apilamiento de la invention se duplicaba. Cuando la distancia de humectacion del apilamiento de las capas de reforzamiento hechas de mechas unidireccionales unidas con polvo a las que se les proporcionaron medios formadores de pasos de flujo discretos delgados que tienen un grosor de 130 pm se comparo con la de un laminado formado con mechas unidireccionales unidas con polvo sin hilos transversales ni medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, se observo que, despues de un cierto periodo de tiempo, la distancia de humectacion del apilamiento de la invencion fue de aproximadamente 16 veces. Asimismo, cuando se permitio que el laminado formado de esta manera se endureciera, se estudiaron sus propiedades de fatiga y se compararon con las del laminado de la tecnica anterior que tenia hilos transversales a 90° o ± 45 grados respecto a la direccion longitudinal de las mechas, se observo que las propiedades de fatiga del laminado de la invencion fueron claramente mejores que las del laminado de la tecnica anterior. La unica razon para la mejora de las propiedades de fatiga es la presencia de menos pliegues en las mechas unidireccionales de refuerzo en el reforzamiento UD unido con polvo y una mejor retirada del aire del apilamiento de reforzamientos que conlleva menos huecos en la etapa de infusion al vacio. Por lo tanto, todos los procesos y propiedades del producto, incluidas la velocidad de humectacion, resistencia y fatiga, aumentaron claramente.

Uno de los experimentos realizados fue ensayar si las hebras, es decir los multifilamentos podrian usarse para crear los pasos de flujo. Ya que se aprendio en los experimentos anteriores que disponer unos medios formadores de paso de flujo discreto delgado, es decir, un monofilamento, que tiene un grosor de direccion en Z o diametro de 130 pm no redujo las propiedades de fatiga del laminado final, el experimento tuvo como objeto en primer lugar descubrir que clase de hilo de multifilamento se necesita para asegurar que su dimension de direccion en Z bajo compresion es aproximadamente la misma que aquella de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en los experimentos anteriores. En otras palabras, entre las capas de reforzamiento se colocaron tales hilos de multifilamentos que no forzaron las mechas demasiado lejos, cuando se comprimieron con vacio, mas que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados de los experimentos anteriores. De esta manera es obvio que las propiedades de resistencia y de fatiga del laminado UD no se disminuirian debido al grosor de la hebra.

Las Figuras 1a y 1b ilustran esquematicamente la comparacion de la section transversal entre los comportamientos de unos medios formadores de pasos de flujo discretos delgados de la presente invencion, en este caso un monofilamento, y un hilo de multifilamento bajo compresion del proceso de infusion al vacio entre dos reforzamientos o capas de mechas. La Figura 1a ilustra una seccion transversal de dos reforzamientos 2 y 4 superpuestos hechos de agrupaciones de mechas unidas entre si por medio de un polvo termoajustable y/o termoplastico tienen un monofilamento 6 entre ellos dispuesto con angulos rectos respecto a las mechas UD. La Figura 1b muestra los mismos reforzamientos 2 y 4 hechos de agrupaciones de mechas unidas entre si por medio de un polvo termoplastico y/o termoajustable en los que una capa que tiene un hilo de multifilamentos 8 entre ellos esta dispuesto con angulos rectos respecto a las mechas. La Figura 1a muestra que el monofilamento empuja o mantiene las mechas de los reforzamientos 2 y 4 de tal manera que se forman pasos de flujo 10 entre los reforzamientos 2 y 4 a los lados del monofilamento 6. La Figura 1 b muestra las hebras de los reforzamientos 2 y 4 empujadas de manera igual a la Figura 1a, es decir, el grosor de los dos reforzamientos con el monofilamento o el multifilamento transversal es el mismo. Sin embargo, puede verse que el hilo de multifilamento 8 necesario para empujar o mantener las mechas es totalmente diferente en tamano y area en seccion transversal. Se ha transformado en oval o plana bajo compresion de tal manera que, en la practica no hay verdaderos pasos de flujo 12 en los lados del hilo de multifilamento 8.

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La razon es que los hilos de multifilamento estan hechos de decenas o cientos de filamentos individuales, cada filamento teniendo un diametro de 5 - 10 qm. Cuando el hilo de multifilamento se somete a presion de compresion, es decir, en la etapa de infusion al vaclo en el molde, los filamentos de los hilos de multifilamento se fuerzan a moverse a los lados de tal manera que la dimension de la direccion en Z del hilo de multifilamento es una fraccion del diametro original aparente del multifilamento incluso si esta retorcido. La torsion es tlpicamente bastante baja, del orden de 20 - 40 vueltas por metro, ya que es importante que la resina sea capaz de penetrar tambien entre los filamentos de hilos retorcidos para evitar las manchas secas. De acuerdo con los ensayos realizados se aprendio que un multifilamento, es decir un hilo de poliester que tiene un grosor de 130 qm bajo compresion con 50 kPa (0,5 bar) (pequeno en comparacion con la compresion de infusion de 95 kPa (0,95 bar)), tiene un numero dtex de 1120 dtex mientas que un monofilamento que tiene un diametro similar de qm y sin compresion tiene un numero dtex mucho menor de 167. Un hilo de fibra de vidrio puede tener en las mismas condiciones un numero dtex de aproximadamente 18 veces en comparacion con aquel de un monofilamento. Por lo tanto, esta claro que los multifilamentos cuando son planos debido a la compresion rellenan el espacio vaclo en los huecos que se forman, al comienzo antes de la comprension, en los lados del multifilamento. Esto previene el flujo de resina a traves de estos huecos o canales.

Los hilos con alta torsion, del orden de 150 TPM (TPM = vueltas por metro) o mas, podrlan ser eficaces resistiendo el efecto compresor del vaclo. Aunque no se favorecen en el uso final del compuesto debido a sus propiedades de penetracion de resina lentas e incompletas y tambien debido a que sus fibras estan en formacion de bobinas con respuesta elastica desfavorable bajo carga de tension en comparacion con sus hilos de mechas sin torsion adyacentes. Ademas los hilos retorcidos son rlgidos de caracter dando lugar a pliegues en mechas UD de reforzamiento. Cuando se usan hilos retorcidos tlpicamente su torsion es relativamente baja, es decir del orden de 20 - 40 TPM, ya que es importante que la resina sea capaz de penetrar entre los filamentos del hilo retorcido. Esto significa, en vista del flujo de resina, que cada filamento que se mueve a los lados disminuye la seccion transversal de la cavidad en el lateral del multifilamento de manera que el area de la seccion transversal del paso disponible para el flujo de resina es, en la practica, insignificante.

El mismo fenomeno se aplica a las puntadas ajustadas alrededor de las agrupaciones de mechas, en las que la forma en seccion transversal originalmente redonda del hilo se transforma en oval o incluso plana “forma de cinta” de tal manera que el grosor de la cinta es del orden de 5 - 40 qm.

La Figura 2 ilustra esquematicamente el proceso de produccion del reforzamiento unidireccional de acuerdo con la presente invencion. La fabricacion de un reforzamiento unidireccional procede como sigue. En primer lugar, una red uniforme 20 de mechas unidireccionales (preferentemente pero no necesariamente de vidrio, carbono, aramida o basalto, o lino, yute, canamo, sisal, cocos, kenaf, asbesto u otras fibras naturales) se forma empujandolas desde los envases 22 y disponiendolas lado a lado o a una distancia controlada entre si dependiendo del peso de area diana. Desde ahora la palabra “mechas” se usa para referirse a todos tales haces de filamentos, mechas, fibras etc. que se usan en la fabricacion de reforzamientos unidireccionales. Por lo tanto, las mechas se disponen una al lado de la otra, preferentemente en una capa de mechas, pero posiblemente tambien en varias capas de mechas.

La red 20 se refiere entonces a una estacion de aplicacion del aglutinante 24. El aglutinante se puede aplicar por varios metodos, donde cada uno de tales metodos pertenece al alcance de la presente invencion. En un sistema ejemplar, el aglutinante es un aglutinante termoplastico en forma de polvo y se anade a la red mediante el dispositivo para extender el polvo del aglutinante 24 sobre todas las superficies de la red, es decir, no solamente sobre la superficie de la parte superior de la red 20 si no alrededor de las mechas individuales. El objetivo es rodear de manera eficaz las mechas con una capa delgada pero uniforme de un material aglutinante en polvo. La operation del dispositivo 24 puede basarse, por ejemplo, en hacer vibrar la red y el polvo que originalmente esta sobre ella, posiblemente, con un aire circulante auxiliar. Al utilizar el dispositivo para extender el aglutinante 24, se evita que el aglutinante pulverulento se quede unicamente sobre las superficies superiores de las mechas o sobre la superficie de la parte superior de la red como serla el caso con un metodo de simple dispersion. Por ejemplo, tambien se necesita aglutinante en la parte inferior de las mechas, es decir, en la superficie inferior de la red para evitar que queden colgando filamentos o mechas que de otra manera estarlan sueltos. Se necesita el polvo ademas entre las mechas para proporcionar estabilidad transversal o hacia los lados.

Se debe sobreentender que hay muchos metodos disponibles para aplicar el aglutinante pulverulento y ponerlo en contacto con las mechas.

Se debe estudiar muy cuidadosamente la cantidad de aglutinante ya que en el caso de los reforzamientos unidireccionales de la presente invencion es el aglutinante el que en la practica proporciona al reforzamiento toda la estabilidad transversal que tiene. Sin embargo, tal como ya se ha analizado anteriormente esta es una cuestion de optimization. Cuanto mas aglutinante se aplique mejor sera la estabilidad transversal del reforzamiento. Pero, a la vez, cuanto mas aglutinante se aplique mas rlgido sera el reforzamiento y mas diflcil sera conseguir que el reforzamiento se adapte a los contornos del molde. Por lo tanto, la cantidad de aglutinante deberla ser una cantidad minima que proporcione simplemente una estabilidad transversal suficiente. Ademas, la cantidad de aglutinante deberia ser minima para evitar cualesquiera problemas de compatibilidad con la matriz. Por lo tanto, el reforzamiento de la presente invencion utiliza 5 - 30 g/m2, preferentemente 8 - 15 g/m2, de aglutinante por reforzamiento y tiene un

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peso de area de 1000 - 1200 g/m2. Naturalmente, si el peso de area es menor la cantidad de aglutinante tambien es menor y viceversa.

Sin embargo, se debe sobreentender que tambien se puede utilizar otros aglutinantes que no sean polvos secos, como llquidos y pollmeros que se vuelven poco viscosos calentando o por otros medios, solo para mencionar unos pocos ejemplos. Por lo tanto, los aglutinantes se pueden denominar por lo general aglutinantes polimericos. Los aglutinantes llquidos pueden ser dispersiones con una base acuosa u otras soluciones o sistemas que tengan como base otro disolvente. Por lo tanto, ya que el uso de los aglutinantes requiere operaciones diferentes como el calentamiento y/o pulverizacion del disolvente y/o evaporacion del disolvente, la utilization del disolvente se puede denominar con el termino general de activation o activation del aglutinante. En todos los casos, el aglutinante se aplica por medio de pulverizacion, extrusion (boquillas para estado fundido en caliente), pulverizacion centrlfuga, etc. tan solo para mencionar unas pocas opciones. El tipo del pollmero puede ser de naturaleza termoplastica o termoajustable o una mezcla de ambas.

Despues de que el aglutinante en polvo o llquido se extienda o distribuya sobre toda la red 20, la red se traslada a un dispositivo 26 que introduce o coloca medios formadores de pasos de flujo discretos delgados sobre la red de manera transversal a la direction de viaje de la red. Los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados de la presente invention tienen un diametro de 70 - 300 pm, preferentemente de 100 - 200 pm y mas preferentemente entre 130 - 170 pm. En esta etapa ha de entenderse que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados han de elegirse de tal manera que, incluso si los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados son de alguna manera compresibles, la dimension de la direccion en Z de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, cuando se comprimen en la etapa de infusion, es de 70 - 300 pm, preferentemente de 100 - 200 pm, mas preferentemente entre 130 - 170 pm. Este diametro es ideal en caso de que la viscosidad de la mezcla de agente de curado - resina infundida este en el nivel de 200 - 350 mPa s a temperatura ambiente. Si la viscosidad difiere claramente de esta, puede ser necesario ajustar la distancia entre los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados adyacentes o el diametro/grosor de la direccion en Z de los mismos. En este punto la palabra “transversal” ha de entenderse ampliamente, ya que la direccion de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados puede caer entre ± 45 grados, es decir de -45 grados a + 45 grados, desde la direccion en angulos rectos a las mechas de la red unidireccional, es decir la direccion de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se desvla al menos ± 45 grados de la direccion de las mechas unidireccionales de la red. Los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados pueden disponerse en la red 20 en “26” usando un sistema de transporte de hilos bien conocido de maquinas de production multi-axiales, es decir por medio de una herramienta que viaja transversalmente adelante y atras de la red poniendo un cierto numero de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en la red en un tiempo. La colocation puede facilitarse con un movimiento servolineal manipulador con la disposition de suministro de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados.

Otra forma posible de colocar los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados es disponer una rueda rotatoria en “26” en un plano sustancialmente en angulos rectos a la red alrededor de la red, en la que la rueda enrolla los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados alrededor de la red. Usando la rueda rotatoria los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se disponen simultaneamente tanto en las superficies de la parte de arriba como de la parte inferior de la red. Cuando se usa este tipo de una aplicacion para enrollar los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados alrededor de la red, ha de asegurarse que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados no son capaces de agrupar las mechas en los lados de la red estrechandola de esta manera. Por lo tanto el ajuste de tirantez de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados ha de ajustarse adecuadamente y, han de disponerse preferentemente medios para prevenir el plegamiento entre la aplicacion de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados y la siguiente etapa del procesamiento, es decir, el calentamiento de la red o, de manera mas general, la activacion del aglutinante. Los medios pueden ser, por ejemplo, ralles de gula que se extienden a lo largo de los bordes de la red 20 desde el aparato enrollando los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados alrededor de la red y fuera de los ralles de gula hasta la siguiente etapa de proceso, es decir, la activacion del aglutinante 28.

Un rasgo ventajoso de la presente invencion es que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se colocan en la red en formation recta, paralela, es decir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados van lineal y uniformemente desde un borde de la red al borde opuesto de la misma, en otras palabras los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, por ejemplo, no forman bucles encontrados tlpicamente en los patrones de punto. La formacion esencialmente recta, es decir, lineal y plana de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados a traves de las mechas de reforzamiento unidireccionales asegura un tiempo de flujo de la resina mas corto entre los bordes del reforzamiento. Independientemente de la ubicacion real de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se disponen a intervalos regulares, es decir a aproximadamente 2 a 50 mm, preferentemente 5 - 25 mm, mas preferentemente, a aproximadamente 10 - 20 mm de distancia lateral entre si en ambos lados del reforzamiento. La distancia exacta debe optimizarse de acuerdo con la viscosidad de la resina y el peso en gramos de la red.

Sin embargo, ha de entenderse que el analisis anterior se refiere al metodo mas sencillo para fabricar el reforzamiento. Basicamente el mismo metodo puede aplicarse en la fabrication de reforzamientos que tengan varias capas unidireccionales en los mismos. En un caso tal los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados

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pueden colocarse en la superficie o las superficies superior y/o inferior del reforzamiento o entre las capas del mismo. Tambien es posible fabricar reforzamientos multiaxiales unidos con aglutinante, que incluyen reforzamientos unidireccionales, biaxiales, triaxiales y cuadriaxiales que tienen medios formadores de pasos de flujo discretos delgados dispuestos de manera transversal respecto a las fibras de reforzamiento reales. Los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados pueden provenir de los reforzamientos originales o se pueden insertar entre los reforzamientos cuando se fabrica el reforzamiento multiaxial.

De acuerdo con una realization ejemplar de la presente invention los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se disponen entre dos capas de hebras en un reforzamiento unidireccional, es decir no solamente en al menos la superficie o las superficies superior y/o inferior del reforzamiento, sino tambien entre las capas de hebras. En otras palabras, si el reforzamiento comprende cuatro capas de mechas, los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados pueden posicionarse entre cada capa de mechas o entre la segunda y la tercera capas, es decir al centro del reforzamiento. En la practica, esto significa que la colocation de hebras unidireccionales para formar la red y la colocacion de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados han de realizarse en una secuencia tal que, en primer lugar, se ponga una capa o unas capas, de hebras unidireccionales, en lo sucesivo la siguiente capa o capas de hebras unidireccionales etc. Solamente despues de la colocacion deseada de los reforzamientos y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados las capas y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se unen por medio de un aglutinante llquido o en polvo.

A continuation, la red que tiene medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en su superficie o superficies se traslada a un dispositivo de activation 28 (conocido per se), utilizado para fundir el aglutinante termoplastico y/o termoajustable, para pulverizar el disolvente sobre el aglutinante o para evaporar el disolvente de este, solo para mencionar unas pocas operaciones ejemplares para activar el aglutinante, para unir entre si las mechas y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en las mechas con el fin de integrar los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en cada reforzamiento. Posteriormente, la red 20 se traslada a una etapa de compresion 30 donde se ajusta el grosor del reforzamiento. La etapa de compresion 30 se realiza, por ejemplo, en al menos un punto de contacto entre dos rollos para comprimir la red con el fin de mejorar la union de las mechas debida al aglutinante fundido y para formar un reforzamiento unidireccional 34 que tiene un grosor deseado. Despues de la compresion en “30”, el reforzamiento unidireccional 34 se enrolla 32 para su suministro a un cliente. A veces el reforzamiento se corta en una anchura deseada por medio de un cortador bobinador antes del suministro final.

Aqul, se debe sobreentender que las etapas anteriores de activacion del aglutinante, mas especlficamente el calentamiento del aglutinante y la colocacion de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados tambien se pueden llevar a cabo en un orden opuesto, es decir, primero la etapa de calentamiento para fundir el aglutinante y posteriormente la etapa de colocacion de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados. En esta ultima option, el tipo de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados puede ser, por ejemplo, de un material tal que no sea capaz de soportar la temperatura de la etapa de fusion, pero se introduce en la superficie o superficies de reforzamiento mientras el aglutinante fundido esta todavla en un estado fundido o al menos adherente (pero no a una temperatura tan elevada como la de la etapa de calentamiento) por lo que el aglutinante es capaz de unir tambien los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados. De hecho, tambien se debe sobreentender que es una practica habitual disponer medios de enfriamiento despues de las etapas de calentamiento y compresion para solidificar rapidamente el material de la matriz.

Respecto a la union de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados a las mechas de una red unidireccional existen unas pocas opciones mas. Una alternativa es utilizar un medio formador de pasos de flujo discretos delgados bicomponente que tenga un componente fundible en el material central o medios formadores de pasos de flujo discretos delgados recubiertos por medio de una capa delgada de aglutinante. Despues de que se disponga uno cualquiera de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados sobre las mechas o entre las capas de mechas, una primera opcion es que los medios formadores pasos de flujo discretos delgados se calienten de manera que la parte fundible del medio formador se funda y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se unan a las mechas del centro que no se funde y conserva su diametro original. Aqul, la activacion, es decir, el calentamiento de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se puede realizar en la etapa de union de las mechas unidireccionales entre si o en una etapa (posterior) independiente. Por lo tanto, en la ultima opcion los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se disponen sobre las mechas despues de que las mechas se hayan unido entre si. Una segunda opcion es que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se pulvericen con un disolvente de manera que la solution aglutinante sea capaz de extenderse sobre las mechas, tras lo cual los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se unen a las mechas. Si es necesario, el reforzamiento se puede calentar para acelerar la evaporation del disolvente y la union de los medios formadores pasos de flujo discretos delgados.

Otra manera mas de unir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados a las mechas es colocar los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados sobre las mechas despues de que las mechas se hayan unido entre si y despues de la colocacion, reactivar el aglutinante (por ejemplo, por medio de un rollo calentado) de manera que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se puedan unir a las mechas con el mismo aglutinante con el que las mechas se unen entre si.

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Otra manera diferente mas de unir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados a las mechas es colocar los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en las mechas despues de que las mechas se haya unido entre si y antes o despues de la colocacion de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados sobre las mechas, aplicar aglutinante adicional sobre las mechas (y posiblemente tambien sobre los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados) y activar el aglutinante de manera que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se unan a las mechas con el aglutinante adicional.

Las diversas opciones discutidas anteriormente para organizar la colocacion de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados sobre las mechas y unirlos a las mechas ofrece unas pocas alternativas atractivas para los fabricantes de los reforzamientos de la invencion.

Una alternativa preferida es fabricar el reforzamiento unidireccional unido en una secuencia y proporcionar el refuerzo unidireccional unido con los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en una secuencia independiente. En otras palabras, la primera secuencia incluye los pasos de colocar mechas continuas unidireccionalmente una al lado de la otra en una capa para formar una red unidireccional, aplicar aglutinante termoplastico y/o termoajustable a la red y activar el aglutinante para unir las mechas entre si para formar un reforzamiento unidireccional, tras lo cual el reforzamiento unidireccional unido se puede enrollar y llevar a la segunda secuencia ya sea directamente o despues de haberlo almacenado durante un cierto periodo de tiempo o despues de haberlo llevado a un cliente.

La segunda secuencia incluye desenrollar el reforzamiento unidireccional unido, colocar medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en una direccion transversal a la direccion de las mechas unidireccionales en las mechas unidireccionales continuas y unir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados a las mechas y, posiblemente, enrollar el reforzamiento unidireccional unido al que se le ha proporcionado los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados para un uso adicional. La ventaja de este tipo de proceso de fabricacion se basa en el hecho de que la primera secuencia, por naturaleza, se puede llevar a cabo a una velocidad mucho mayor que la segunda secuencia. Por lo tanto, al separar las secuencias es posible llevar a cabo ambas secuencias a su velocidad optima y no verse forzado a ralentizar la primera. Este tipo de division de la produccion en dos secuencias tambien hace posible que la segunda secuencia se lleve a cabo en las instalaciones del usuario final del reforzamiento, es decir, por ejemplo, por parte del fabricante de los alabes de la turbina eolica. El uso de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados tambien impone nuevos requisitos al punto o los puntos de contacto. Si el tipo de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados es facilmente comprimible, ya sea por el material o por razones estructurales, se ha de tener en cuenta la presion del punto de contacto, es decir, los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados no perderan su forma transversal en el punto de union o al menos la forma no cambiara demasiado habida cuenta del flujo de la resina. Naturalmente, las opciones son no utilizar un punto o puntos de contacto en absoluto, utilizar rollos con una superficie blanda o reducir la presion del punto de contacto.

El apilamiento de reforzamientos de la presente invencion funciona en la etapa de infusion de tal manera que la resina que se infunde fluira a traves de los pasos de flujo 10 de forma transversal a las mechas de refuerzo y despues penetrara entre las hebras de reforzamiento individuales o los filamentos y asegurara el flujo de resina rapido y la buena impregnacion. Durante la infusion la resina que avanza empuja a las burbujas de aire que quedan a lo largo de las camaras o las cavidades dentro de la estructura de reforzamiento hacia los pasos de flujo y finalmente fuera del producto. Tanto el avance de la resina como la retirada de aire pueden facilitarse adicionalmente presurizando el suministro de la resina en caso de que esten en uso los moldes superiores rlgidos como en RTM o RTM ligero (aunque poco utilizado) en los primeros extremos de los pasos de flujo y/o disponiendo el vaclo en los extremos opuestos de los pasos de flujo.

Los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados usados entre las capas de reforzamiento 2 y 4 para mejorar tanto la permeabilidad del apilamiento de reforzamientos a la resina en direccion transversal y la retirada del aire de entre el apilamiento de capas de reforzamiento crean pequenos pasos de flujo 10 en ambos de sus lados y entre las hebras unidireccionales de refuerzo como se muestra esquematicamente en la Figura 1a. Los medios formadores de paso de flujo discretos delgados estan formados preferentemente por monofilamentos de poliamida (PA), de co-poliamida o de copoliester (co-PET) que pueden tener, por ejemplo, una seccion transversal redonda, cuadrada u oval o una seccion transversal en X o hueca. Los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados tambien pueden ser unos biocomponentes o multicomponentes. En otras palabras, ya que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se fabrican a partir de un material polimerico adecuado por, por ejemplo, extrusion, la seccion transversal de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados puede, en la practica, escogerse libremente para optimizar las propiedades de flujo de la resina. En vista de la presente invencion es ventajoso usar una seccion transversal de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados tal que cree una seccion transversal geometrica maxima o maximice la distancia entre las hebras de refuerzo en dos capas superpuestas con un volumen dado, manteniendo la cantidad de material distinto de refuerzo (el pollmero de monofilamento) al mlnimo.

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Los medios para crear de pasos de flujo para la resina son normalmente un unico filamento que tiene el diametro del orden de 70 - 300 pm, preferentemente de 100 - 200 pm, mas preferentemente entre 130 - 170 pm. Sin embargo, los medios para crear de pasos de flujo de la presente invencion tienen varias opciones distintas. Los medios para crear de pasos de flujo pueden formarse por una agrupacion de monofilamentos, es decir, por ejemplo 3 filamentos, posiblemente 5 o mas filamentos (veanse las Figuras 3a - 3d) dispuestos en comunicacion entre si de tal manera que se deje un hueco deseado que tenga una dimension de la direccion en Z entre los reforzamientos cuando se colocan uno en la parte superior del otro.

Una opcion es usar una agrupacion de unos pocos monofilamentos que pueden retorcerse sueltos juntos de tal manera que la agrupacion se aplana bajo compresion. En tal caso, el grosor de la direccion en Z de la agrupacion final despues de la compresion corresponde al diametro de cada monofilamento, en el que el diametro de cada monofilamento es de 70 - 300 pm, preferentemente de 100 - 200 pm, mas preferentemente entre 130 - 170 pm.

Otra opcion es disponer un numero de monofilamentos en comunicacion entre si de tal manera que la seccion transversal de la agrupacion se mantenga sustancialmente la misma bajo compresion. En la practica significa que los monofilamentos han de estar, de acuerdo con una realizacion adicional preferida de la presente invencion unidos entre si, como se ilustra en las Figuras 3a - 3d, en las que se forman medios para crear pasos de flujo mas compactos y la relacion de aspecto (relacion de anchura - altura) de la agrupacion de monofilamentos este facilmente por debajo de 2,0. Los monofilamentos en la agrupacion pueden durante su fase de aplicacion bien tratarse por calor o bien pulverizarse por un aglutinante llquido de tal manera que los monofilamentos se unan entre si como se muestra en la Figura 3a, y de esta manera, no sean capaces de moverse bajo compresion. La agrupacion de monofilamentos puede embeberse tambien en un material de recubrimiento apropiado como se muestra en la Figura 3b, o los monofilamentos de una agrupacion pueden ser monofilamentos bi-componentes recubiertos con un aglutinante especlfico como se muestra en la Figura 3c. En todos los casos anteriores es ventajoso si el aglutinante usado uniendo los monofilamentos es compatible con la matriz de la resina del futuro laminado. Otro prerrequisito para el material aglutinante es que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados unidos resultantes sean tan flexibles como sea posible para prevenir la formation de pliegues en el laminado. Ademas, los monofilamentos pueden fusionarse entre si como se muestra en la Figura 3d. Cuando se usan tales medios formadores de pasos de flujo discretos delgados unidos, el diametro, o realmente la dimension de la direccion en Z, de los medios formadores es de 70 - 300 pm, preferentemente de 100 - 200 pm, mas preferentemente entre 130 - 170 pm. La dimension de la direccion en Z real de los medios formadores depende de la permeabilidad de las fibras de reforzamiento reales y el diametro de las fibras.

De esta manera, para asegurar que los pasos de flujo formados por los diversos medios formadores de pasos de flujo discretos delgados sean tan eficaces como sea posible en relacion a la cantidad de materia extrana llevada en el reforzamiento por los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, la agrupacion de monofilamentos es tan compacta como sea posible, lo que significa que su relacion de aspecto (relacion anchura/altura) es menor de 2,0, preferentemente menor de 1,5, lo mas preferentemente tan cercana a 1,0 como sea posible, cuando los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se someten al vaclo, es decir, compresion en la fase de humectacion o impregnation.

En cuanto a la forma y el tamano de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados as! como su posicionamiento en las capas de reforzamiento, es decir su distancia lateral entre si, todos estos rasgos (entre otros) han de considerarse cuidadosamente en vista de la impregnacion y la humectacion apropiadas del apilamiento de reforzamiento con resina. Los pasos de flujo de resina formados a los lados de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados no deben estar demasiado abiertos de tal manera que la resina tenga tiempo de impregnarse en las mechas y no que fluya directamente desde el lado del apilamiento del reforzamiento donde se introduce la resina al lado opuesto del apilamiento de reforzamiento. Naturalmente, cuanto mas corta sea la distancia entre los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados adyacentes, mas abiertos pueden ser, es decir, mas grande sera la seccion transversal, los pasos de flujo transversales en los lados de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, y viceversa. Otra cosa que ha de tenerse en cuenta es el grosor o el peso en gramos de la capa de reforzamiento. Cuanto mas gruesa es la capa de reforzamiento mas tiempo lleva humedecer adecuadamente la capa con resina. Con la presente invencion es posible ajustar la permeabilidad del reforzamiento para asegurar que las fibras de refuerzo individuales estaran bien impregnadas y no se dejaran areas secas o huecos entre las fibras. Sin embargo, independientemente del diametro o de la seccion transversal detallada o de otra estructura de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados transversales, los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados no proporcionan ninguna estabilidad transversal sustancial al reforzamiento, si no que en el caso de un reforzamiento unidireccional la estabilidad esta garantizada unicamente por el uso de un aglutinante termoplastico y/o termoajustable apropiado. Un aglutinante de este tipo ha de coincidir, es decir, ser compatible, con el material de la matriz y proporcionar al reforzamiento unido una flexibilidad suficiente. Este ultimo requisito significa en la practica, por una parte, que el aglutinante solidificado ha de ser resiliente en cierta medida y, por otra parte, que la cantidad del aglutinante utilizada ha de presentar un equilibrio entre una estabilidad transversal suficiente y una flexibilidad suficiente del reforzamiento. Con los experimentos que se han llevado a cabo se ha demostrado que, dependiendo de la matriz de la resina utilizada, los poliesteres insaturados bisfenolicos, co-poliesteres y resinas epoxi basadas en bisfenol A son las alternativas preferidas para el material aglutinante. Sin embargo, tambien se pueden utilizar otros aglutinantes llquidos o en polvo que funcionen de la

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manera deseada. La cantidad seca de aglutinante utilizado para la union de las mechas y los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados es del orden de 15 - 30 g/m dependiendo de las propiedades de procesamiento requeridas.

De acuerdo con una realizacion preferida adicional de la presente invencion una propiedad ideal del material polimerico para los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados es que el material no retrase el curado o de otra manera no tenga un efecto negativo en las propiedades qulmicas, termicas o las mecanicas de la resina, que forma la matriz. En los experimentos realizados se han usado medios formadores de pasos de flujo discretos delgados de poliamida (PA), co-poliamida o co-PET. Sin embargo, tambien pueden usarse otros materiales que funcionen de una manera deseada.

Otra propiedad opcional preferida para el material polimerico para los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados es tal que el material sea, al menos parcialmente, soluble en la resina. Sin embargo, la solubilidad debe ser tan debil o lenta que el reforzamiento tenga tiempo para impregnarse por la resina antes de que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados “desaparezcan” o “colapsen”. Sin embargo, la ventaja de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados al menos parcialmente solubles es que los canales formados por los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados se desvanecen/desaparecen, y el producto se vuelve incluso mas homogeneo que cuando se usan medios formadores de pasos de flujo discretos muy delgados no solubles. Como un ejemplo de las variantes anteriormente analizadas, puede mencionarse una estructura biocomponente de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados que comprende un monofilamento o una agrupacion de monofilamentos, con la condition de que una capa externa de material polimerico con propiedades que difieren, siendo la capa externa soluble al material de la matriz. La solubilidad de la capa externa se elige preferentemente de tal manera que se disuelva en la resina despues de que la resina haya impregnado los apilamientos de reforzamientos. La ventaja de estos medios formadores de pasos de flujo discretos delgados es que la parte central de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en si mismos puede tener un diametro de 120 pm y la capa externa un grosor de 10 pm. Por lo tanto el diametro de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados biocomponentes es durante la impregnation 140 pm y despues de la disolucion de la capa externa 120 pm por lo que las mechas en el producto final se acercan entre si. Esto minimiza incluso ademas el riesgo del fallo prematuro del laminado a practicamente cero en las uniones entre los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados y las mechas.

La tecnica anterior tambien ha ensenado, cuando, por ejemplo, se usan para unir entre si mechas de reforzamiento unidireccionales, hilos de fibra de vidrio recubiertos en estado fundido en caliente transversales que los filamentos transversales del hilo de fibra de vidrio pueden romperse bajo la carga transversal del laminado y crear pequenas micro roturas como resultado. Las micro roturas pueden tener efectos adversos en las propiedades estaticas y dinamicas del laminado, ya que pueden servir como iniciadores para roturas mayores dando lugar a danos visibles en la estructura laminada y finalmente escalar al dano de parte total. Naturalmente el mismo riesgo se aplica tambien a los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados.

De esta manera la elongation a la rotura de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados debe ser al menos la misma que aquella de la matriz. Por ejemplo, la elongacion a la rotura de una matriz epoxi es aproximadamente un 6 %, por lo que la elongacion a la rotura de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados debe ser mas del 6 %, con preferencia aproximadamente un 10 %, con mas preferencia aproximadamente un 20 %. El valor exacto depende principalmente del tipo de resina usado. Otra forma de definir y comparar las propiedades del material de la matriz y de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados es evaluar su modulo de elasticidad. En otras palabras, para que funcionen de forma apropiada y confiada en todas las aplicaciones el modulo de elasticidad de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados debe ser menor, con preferencia claramente menor que aquel del material de la matriz. Ya que el modulo de elasticidad del material de la matriz tipo poliester epoxi o vinil ester es de aproximadamente 3 GPa, el modulo de elasticidad de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados debe ser preferentemente del orden de 2 GPa o menos.

La aplicacion mencionada anteriormente del reforzamiento unidireccional unido con aglutinante en la fabrication de laminados de la tapadera del larguero para turbinas eolicas es solamente una de las innumerables aplicaciones en las que se aplican este tipo de reforzamientos. El reforzamiento de la presente invencion es ideal cuando se necesita un reforzamiento orientado de manera unidireccional con las mejores propiedades mecanicas posibles, especialmente propiedades de fatiga pero tambien estaticas. Sin embargo, se debe sobreentender que el reforzamiento unidireccional unido con aglutinante de la invencion se puede utilizar en cualquier aplicacion en la que se necesiten matrices reforzadas.

La Figura 4 es una ilustracion que compara las propiedades de flujo de la resina de un reforzamiento cosido de la tecnica anterior con las de un reforzamiento UD unido con polvo y con las del reforzamiento unidireccional de la presente invencion que tiene dos configuraciones diferentes de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados. El experimento se llevo a cabo de manera que se prepararon cuatro reforzamientos diferentes. En la fabricacion de todos los reforzamientos se utilizaron las mismas mechas unidireccionales (1200 g/m2). Un primer reforzamiento de referencia fue un reforzamiento cosido que tiene en las mechas unidireccionales un hilo de vidrio E con multifilamentos (200 tex, 400 filamentos, cada uno de 16 pm) dispuesto con un espaciamiento de 10 mm y con

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angulos de +45 y -45 grados respecto a la direccion de las mechas unidireccionales. Un segundo reforzamiento de referenda fue un reforzamiento unidireccional unido con polvo (10 g/m2) y que tiene un peso de area de 1200 g/m2. En el primer reforzamiento de acuerdo con la presente invencion se dispusieron medios formadores de pasos de flujo discretos delgados en forma de monofilamentos (CoPET - copollmero de polietilentereftalato) que tienen un diametro de 100 pm con angulos rectos respecto a las mechas unidireccionales unidas con polvo (10 g/m2) y que tienen un peso de area de 1200 g/m2. Los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, es decir, los monofilamentos, se colocaron con un espaciamiento de 20 mm. En el segundo reforzamiento de acuerdo con la presente invencion, se utilizo el mismo material UD que en el primer reforzamiento de la invencion, la unica diferencia fue que el diametro de los monofilamentos en esta ocasion fue de 130 pm.

Para el experimento, se cortaron de cada reforzamiento cuatro hojas de reforzamiento con las mismas dimensiones. En cada experimento, se apilaron las cuatro hojas similares en un molde de prueba sobre una hoja de vidrio de manera que se dispuso una pellcula de plastico en la cara superior de los reforzamientos. El envase se cerro hermeticamente con la masa de sellado normal. Posteriormente, el molde se sometio a un vaclo de -0,95 bar y se introdujo transversalmente una resina epoxi que tenia una viscosidad de 300 mPa para reforzar las mechas en el molde a una temperatura ambiente de 23 °C. Se esbozo un grafico registrando la distancia de humectacion que la resina habla avanzado en funcion del tiempo.

La Figura 4 ilustra la distancia (la distancia de humectacion) que la resina ha fluido en funcion del tiempo. El trazado mas bajo muestra la posicion del frente de flujo de la resina en un reforzamiento unido con polvo que no tiene pasos de flujo. Se necesitan aproximadamente 30 minutos para que la resina avance 1 cm. La posicion del frente de flujo, es decir, la distancia de humectacion, normalmente sigue la conocidlsima ley de Darcy en la que la posicion es inversamente proporcional a la ralz cuadrada del tiempo. Por lo tanto, existe un cierto valor maximo al que es posible aproximarse infinitamente pero que nunca se alcanza. La diferencia en la permeabilidad determina la distancia real del frente de flujo si otros parametros como la viscosidad y la temperatura se mantienen constantes. Merece la pena comprender que ya que el trazado mas bajo (tecnica anterior) es casi horizontal a los 25 - 35 minutos, se espera que incluso un aumento considerable en el tiempo de impregnacion no incremente la distancia de impregnacion/humectacion. Los dos siguientes trazados representan el flujo de la resina en el reforzamiento cosido de la tecnica anterior y en un reforzamiento unido con polvo que tiene monofilamentos transversales con un diametro de 100 pm con un espaciamiento de 20 mm. A los 25 minutos, la resina ha avanzado en ambos reforzamientos aproximadamente 9 cm y la impregnacion parece continuar de manera que al incrementar el tiempo de humectacion se esperarla una distancia final de humectacion superior a 10 cm. El trazado mas alto representa la velocidad de flujo de la resina en un reforzamiento unido con polvo que tiene monofilamentos transversales con un diametro de 130 pm con un espaciamiento de 20 mm. A los 25 minutos, la resina ha avanzado en los reforzamientos aproximadamente 16 cm y la impregnacion parece continuar a tal paso sustancialmente constante que al incrementar el tiempo humectacion la distancia final de humectacion podrla superar facilmente los 20 cm.

En funcion de los experimentos realizados, es obvio que al incrementar el diametro de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, en este ejemplo de monofilamentos, la velocidad de humectacion y/o la distancia de humectacion aumentarlan. Naturalmente en un caso de este tipo, se ha de garantizar que las mechas siguen estando lo suficientemente rectas, es decir, que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados no las empujan demasiado lejos las unas de las otras y crean un riesgo de micro roturas. Un llmite superior practico del diametro de los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados esta mas o menos en el intervalo de 170 - 300 pm dependiendo del peso en gramos del reforzamiento. Otra manera obvia de incrementar la velocidad de humectacion y/o la distancia de humectacion es acercar entre si los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados, y de esta manera se podrla reducir el espaciamiento hasta 15 mm o 10 mm o incluso 5 mm. Para cada conjunto de parametros la mejor combination se debe evaluar individualmente.

Los experimentos anteriores muestran claramente la gran ventaja que trae el diseno novedoso de los pasos de flujo transversales formados por el uso de medios formadores de pasos de flujo discretos delgados. Y como ya se ha analizado anteriormente no es solo una cuestion de infusion “de alta velocidad” que aumenta significativamente la velocidad de production, sino tambien una cuestion de una retirada de gas muy eficaz del apilamiento de reforzamientos asegurando un laminado libre de huecos sin areas secas o semi-impregnadas, y una cuestion de un laminado que tiene unas mejores propiedades de resistencia y fatiga que los laminados de la tecnica anterior usados para los mismos fines, una cuestion de una section transversal del laminado sin ondas y plana que reduzca el riesgo de areas locales con una resistencia a la compresion baja.

El reforzamiento de la presente invencion tambien se ha comparado al reforzamiento de la tecnica anterior en lo que se refiere al modulo de elasticidad atraccion y resistencia a la traction tanto en la direccion de las mechas (0 grados) como en la direccion transversal (90 grados) respecto a las mechas de acuerdo con las normas ISO 527-4 y 527-5. El reforzamiento de la tecnica anterior fue un reforzamiento UD cosido de 1200 g/m2 y el reforzamiento de la invencion un reforzamiento UD unido con polvo de 1171 g/m2 con monofilamentos transversales. Ambos reforzamientos tuvieron una resina epoxi como su matriz de lamination. En la siguiente tabla se analizan los resultados de la comparacion y se muestra como la resistencia a la traccion mejoro en casi un 20% en la direccion longitudinal y en mas de un 10% en la direccion transversal. El modulo de elasticidad atraccion mejoro en la direccion longitudinal en casi un 15% y se redujo en la direccion transversal en un 6%. La razon de esta ligera

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reduccion del modulo de elasticidad atraccion en la direction transversal es la existencia de fibras de vidrio de 100 g/m2 dispuestas en la direccion transversal en el reforzamiento de la tecnica anterior.

: Modulo de elasticidad Modulo de elasticidad Resistencia a la Resistencia a la

: a la traction (GPa) a la traccion (GPa) traccion (MPa) traccion (MPa)

: 0 grados 90 grados 0 grados 90 grados

: (ISO 527-5) (ISO 527-4) (ISO 527-5) (ISO 527-4)

Tecnica anterior: 38,7 11,9 890 35

Invencion: 45,1 11,2 1110 39

Diferencia: 14,2 -6,3 19,8 10,3

El reforzamiento de la presente invention puede usarse con todas las clases de metodos de infusion, incluyendo pero no limitado a metodos de infusion al vaclo, RTM ligero o RTM. Otros casos de lamination donde la impregnation de la resina es crltica o de otra manera se retrasa por las fibras dispuestas estrechamente u otro material presente en la estructura laminada tipo materiales en sandwich, materiales retardantes del fuego, cargas, pigmentos, etc., donde la viscosidad de la resina puede ser extremadamente alta, puede mejorarse por medio del reforzamiento de la presente invencion.

Los reforzamientos de la presente invencion pueden usarse tanto en la fabrication de preformas como de productos finales, es decir, laminados como por ejemplo aspas de turbinas eolicas. Las preformas pueden fabricarse con al menos dos reforzamientos colocando los reforzamientos uno en la parte superior del otro de tal manera que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados de un primer reforzamiento esten frente al segundo reforzamiento colocado por debajo o por encima del primer reforzamiento y usando un aglutinante apropiado, si se necesita (a veces meramente el calentamiento del reforzamiento o reforzamientos y el aglutinante aplicados antes para unir las mechas es suficiente), para unir los reforzamientos para formar la preforma. Los reforzamientos unidireccionales pueden posicionarse uno en la parte superior del otro de tal manera que bien las mechas de todos los reforzamientos sean paralelas o bien que las mechas de un primer reforzamiento se dispongan en un angulo a las mechas de un segundo reforzamiento, por lo que se forma una preforma multi-axial.

De forma similar un laminado puede fabricarse a partir del reforzamiento de la invencion o de la preforma anteriormente analizada. En el metodo para fabricar el laminado al menos dos reforzamientos, o preformas, se colocan una en la parte superior de la otra en el molde de tal manera que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados de un primer reforzamiento esten frente al segundo reforzamiento colocado por debajo o por encima del primer reforzamiento, se coloca una cubierta en los reforzamientos, se cierra el molde y se proporciona una diferencia de presion para evacuar aire del molde y para impregnar el reforzamiento o reforzamientos con resina.

Otra option es usar solamente un reforzamiento unidireccional en el molde de tal manera que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados esten en frente ambos hacia el fondo y la cubierta del molde.

Esta claro que la invencion no se limita a los ejemplos mencionados anteriormente sino que pueden implementarse en muchas otras realizaciones diferentes dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un reforzamiento unidireccional para la fabricacion de compuestos reforzados de fibras mediante un proceso de moldeado de transferencia de resina y un proceso de moldeado por infusion al vacio, comprendiendo el reforzamiento unidireccional (2, 4, 34) mechas unidireccionales continuas dispuestas en una direccion longitudinal del reforzamiento y unidas entre si por un aglutinante termoplastico y/o termoajustable, teniendo el reforzamiento (34) una superficie de la parte superior y una superficie de la parte inferior y al que se le proporcionan medios para facilitar, cuando se humecta un apilamiento de reforzamientos (2, 4, 34), la impregnacion del reforzamiento (2, 4, 34) con resina en una direccion transversal respecto a la direccion de las mechas unidireccionales, donde los medios para facilitar la impregnacion son medios discretos (6) para formar pasos de flujo para la resina dispuestos transversalmente respecto a las mechas unidireccionales, donde los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) tienen, cuando se comprimen, un diametro o grosor de la direccion en Z de 70 - 300 pm y forman respecto a los laterales del mismo pasos de flujo transversales (10) que se extienden desde un borde longitudinal del reforzamiento unidireccional (2, 4, 34) hasta el borde longitudinal opuesto del mismo, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) tienen, cuando se comprimen, una relacion de aspecto de menos de 2.
2. El reforzamiento unidireccional como se recita en la reivindicacion 1, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) se disponen en angulos rectos a la direccion de las hebras unidireccionales o su direccion se desvia como mucho 45 grados de las mismas.
3. El reforzamiento unidireccional como se recita en la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el reforzamiento (2, 4, 34) se forma por dos o mas capas de hebras y que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) se disponen entre al menos dos capas de hebras o solamente en las superficies de la parte de arriba y/o de la parte de abajo del reforzamiento unidireccional (2, 4, 34).
4. El reforzamiento unidireccional como se recita en la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) se disponen en al menos una de la superficie de la parte superior y la superficie de la parte inferior del reforzamiento unidireccional (2, 4, 34).
5. El reforzamiento unidireccional como se recita en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) se unen a las mechas por medio del mismo aglutinante con el que las mechas se unen unas a otras o por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) son bicomponentes u otros medios formadores de pasos de flujo que tienen una capa externa que comprende un aglutinante utilizado para unir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados a las mechas o se aplica aglutinante adicional a las mechas y/o a los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados para unir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados a las mechas.
6. El reforzamiento unidireccional como se recita en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) son paralelos y se situan con un espaciamiento de 2 - 50 mm sobre el reforzamiento unidireccional (2, 4, 34).
7. El reforzamiento unidireccional como se recita en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) son monofilamentos unicos o estan formados por monofilamentos unidos entre si.
8. El reforzamiento unidireccional como se recita en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) tienen una elongacion en la rotura mayor que aquella de la matriz que rodea en el producto final.
9. El reforzamiento unidireccional como se recita en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) tienen un diametro o grosor de la direccion en Z de 100 - 200 pm.
10. El reforzamiento unidireccional como se recita en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las mechas estan hechas a mano o son fibras naturales, es decir fibras como vidrio, carbono, aramida, basalto, kenaf, sisal, lino, canamo, yute y lino o cualquier combinacion de los mismos.
11. El reforzamiento unidireccional como se recita en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aglutinante termoplastico y/o termoajustable esta en forma de un polvo seco, dispersion o solucion o se calienta para hacerlo poco viscoso.
12. El reforzamiento unidireccional como se recita en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) tienen, bajo compresion, una relacion de aspecto de menos de 1,5.

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13. Una preforma que comprende al menos dos reforzamientos de una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12.
14. Un laminado que comprende la preforma de la reivindicacion 13.
15. Un metodo para producir un reforzamiento unidireccional para la fabrication de compuestos reforzados de fibras mediante un proceso de moldeado por transferencia de resina o procesos de moldeado por infusion al vaclo, comprendiendo el metodo los pasos de:

a) poner mechas continuas de manera unidireccional una al lado de la otra en una capa para formar una red unidireccional (20),

b) aplicar aglutinante termoajustable y/o termoplastico (24) sobre la red (20),

c) activar el aglutinante para unir las mechas entre si para formar un reforzamiento unidireccional (34) y

d) formar pasos de flujo para la resina en una direction transversal respecto a la direction de las mechas unidireccionales poniendo (26) medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) que tienen, cuando se comprimen, una relation de aspecto de menos de 2 y un diametro o espesor en la direccion de Z de 70 - 300 pm en las mechas unidireccionales continuas ya sea antes o despues del paso c).
16. El metodo como se recita en la reivindicacion 15, donde a los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) se les proporciona una capa externa que comprende un aglutinante, o los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) son medios formadores bicomponentes, y los medios formadores se unen a las mechas continuas activando el aglutinante en el paso c) o en un paso independiente despues de d).
17. El metodo como se recita en la reivindicacion 15, que comprende poner los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) despues del paso c) y unir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) a las mechas reactivando el aglutinante.
18. El metodo tal como se recita en la reivindicacion 15, que comprende poner los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) despues del paso c) y unir los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) a las mechas utilizando y activando aglutinante adicional.
19. El metodo tal como se recita en la reivindicacion 17 o 18, que comprende un paso de enrollar el reforzamiento unidireccional despues de unir las mechas entre si para formar un reforzamiento unidireccional, desenrollar el reforzamiento unidireccional y despues poner los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados sobre el reforzamiento y unirlos a este.
20. El metodo tal como se recita en la reivindicacion 15, donde la activation del aglutinante comprende fundir el aglutinante, pulverizar disolvente y/o evaporar disolvente del aglutinante.
21. Un metodo de fabricacion de una preforma que incluye los pasos de producir un reforzamiento unidireccional de acuerdo con la reivindicacion 15, que ademas comprende el paso de:

poner al menos dos reforzamientos uno en la parte de arriba del otro de manera que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) de un primer reforzamiento esten frente al segundo reforzamiento ubicado por encima o por debajo del primer reforzamiento para fabricar la preforma.
22. El metodo de fabricacion de la reivindicacion 21, que comprende posicionar los reforzamientos en la preforma de tal manera que las mechas de un primer reforzamiento se disponen en un angulo a las mechas de un segundo reforzamiento.
23. Un metodo para fabricar un laminado que incluye las etapas de producir un reforzamiento unidireccional de acuerdo con la reivindicacion 15, que comprende ademas las etapas de:

a) poner al menos dos reforzamientos uno en la parte de arriba del otro en el molde para formar una preforma de tal manera que los medios formadores de pasos de flujo discretos delgados (6) de un primer reforzamiento esten frente al segundo reforzamiento ubicado por encima del primer reforzamiento, o poner un reforzamiento unidireccional en el molde,

b) posicionar una cubierta en el uno o mas reforzamiento o reforzamientos,

c) cerrar el molde,

d) proporcionar una diferencia de presion para evacuar el aire del molde y para impregnar los reforzamientos con resina, para fabricar el laminado.