ES2619164T3

ES2619164T3 - Proceso para la producción de preformas y plásticos reforzados con fibra con el molde

Info

Publication number: ES2619164T3
Application number: ES07807832.6T
Authority: ES
Inventors: Tomoyuki Shinoda; Nobuo Asahara; Kohnosuke Yamamoto
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2027-09-25
Also published as: CN101500774B; EP2070678A4; JPWO2008041556A1; EP2070678A1; RU2443555C2; EP2070678B1; RU2009116259A; WO2008041556A1; JP5045443B2; CA2662476A1; CN101500774A; BRPI0717132A2; CA2662476C; US20100181017A1

Abstract

Un proceso para producir una preforma caracterizado porque la preforma para moldeo por transferencia de resina asistido por vacío se produce usando una herramienta de formación-moldeo para moldeo por transferencia de resina asistido por vacío de plásticos reforzados con fibra, obtenida integrando una parte de chapa frontal (2) y una parte de chapa plana (3) para formar una parte convexa hueca, donde un agujero (11) está colocado en una región de la parte de chapa plana (3) que está rodeada por la parte de chapa frontal (2) que forma la parte convexa hueca, y en la que un tubo metálico como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento (4) está integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal (2) por un material conductor térmico (6) y un cordón de caucho (7) está integrado con el exterior de una región usada para formación o moldeo en la parte de chapa plana (3), donde el grosor de la parte de chapa frontal (2) es 1 mm o más y 15 mm o menos, donde el diámetro del cordón de caucho (7) es 10 mm o más y 100 mm o menos, y donde una entrada de resina (8) y un orificio de sangrado de una resina de matriz (9) para moldeo por transferencia de resina asistido por vacío están colocados en la parte de chapa plana (3) entre la parte convexa y el cordón de caucho (7) mediante los pasos siguiente: (A) un paso de colocación que consiste en colocar en la herramienta de formación-moldeo un laminado (13) cuyos tejidos de fibra de refuerzo que tienen resina termoplástica y/o termoestable en su superficie son laminados; (B) un paso de formación que consiste en formar el laminado rarificando el interior del espacio de sellado después de cubrir todo el laminado (13) con una hoja de caucho transparente o translúcida (14) para sellar la herramienta de formación-moldeo; (B1) un paso de verificación que consiste en verificar si el laminado (13) tiene un defecto, tal como arruga, o no a través de la hoja de caucho mientras se sigue aplicando presión atmosférica al laminado (13) continuando la rarificación; y (C) un paso de calentamiento y presurización que consiste en unir los tejidos de fibra de refuerzo a través de la resina termoplástica y/o termoestable en la superficie de los tejidos de fibra de refuerzo introduciendo un medio de calentamiento en el tubo (4, 5) para calentar y presurizar el laminado (13) después de formarlo.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Proceso para la produccion de preformas y plasticos reforzados con fibra con el molde Campo tecnico

La presente invencion se refiere al uso de una herramienta de formacion-moldeo en la produccion de plasticos reforzados con fibra por el proceso de moldeo por transferencia de resina (se puede abreviar a continuacion como el proceso RTM). En particular, la presente invencion se refiere a un proceso para producir una preforma y plasticos reforzados con fibra usando la herramienta de formacion-moldeo. Mas espedficamente, la presente invencion se refiere al uso de una herramienta de formacion-moldeo para moldeo por transferencia de resina de tal manera que se pueda producir una preforma y plasticos reforzados con fibra introduciendo un medio de calentamiento en un tubo colocado e integrado con la herramienta de formacion-moldeo para calentar la herramienta de formacion-moldeo y por ello calentar un material base de fibra de refuerzo y una resina de matriz como un material para plasticos reforzados con fibra sin usar un horno. Consiguientemente, la presente invencion se refiere a un proceso para producir una preforma y plasticos reforzados con fibra usando la herramienta de formacion-moldeo.

Antecedentes de la invencion

Hay demanda de los materiales estructurales que constituyen equipo de transporte, tal como aviones, para satisfacer ciertas caractensticas mecanicas, de manera que sean de peso mas ligero y de costo mas bajo. Entre estos, se espera en gran medida que los materiales estructurales para aviones sean mas ligeros de peso, y se esta investigando el cambio a plasticos reforzados con fibra (puede abreviarse a continuacion como los FRPs) como los materiales estructurales primarios de componentes tales como las alas, el plano de cola y el fuselaje, con el fin de lograr las caractensticas mecanicas y un peso reducido.

Se conoce un proceso de moldeo en autoclave como un proceso tfpico de produccion de tales FRPs. En el moldeo en autoclave, se usa un prepreg como material FRP, siendo el prepreg fibras de refuerzo impregnadas previamente con una resina de matriz. Mediante la insercion del prepreg en una herramienta de moldeo que tiene la forma del componente y el posterior laminado, calentando a continuacion y aplicando presion a la temperatura y la presion predeterminadas con un autoclave, se forma un FRP. El prepreg aqrn usado puede ser controlado por la fraccion de volumen de fibra de refuerzo Vf en un grado alto. Esto tiene la ventaja de que permite obtener un FRP con excelentes caractensticas mecanicas. Sin embargo, el prepreg propiamente dicho es un material caro, y el equipo de autoclave es muy caro. Asf, el prepreg tambien es problematico porque el costo de moldeo es alto. En particular, los materiales estructurales para aviones son de un tamano de componente tan grande que el autoclave a usar aumenta de tamano y el costo del equipo es muy alto.

Mientras tanto, es sabido que los procesos de moldeo por inyeccion de resina, tal como el proceso de moldeo por transferencia de resina (puede abreviarse a continuacion como RTM: moldeo por transferencia de resina) son procesos de moldeo que pueden reducir el costo del moldeo.

El proceso de moldeo por transferencia de resina es un proceso de moldeo para FRPs caracterizado porque dentro de una herramienta de moldeo se coloca un laminado (abreviado a continuacion como la preforma) de tal manera que un material base de fibra de refuerzo que no ha sido impregnado con una resina de matriz se disponga en la forma a moldear, y a continuacion la resina de matriz es presurizada, inyectada e impregnada a la preforma para curar la resina de matriz usando un horno.

Asf, el proceso de moldeo por transferencia de resina tiene la ventaja de que el costo de material se puede reducir porque se usa un material base de fibra de refuerzo seco que no ha sido impregnado con una resina de matriz, y la ventaja adicional de que el costo del moldeo se puede reducir por no utilizar un autoclave.

Sobre todo, se conoce un proceso de moldeo por transferencia de resina para inyectar una resina de matriz utilizando presion de vado (VaRTM: moldeo por transferencia de resina asistido por vado) como un proceso de moldeo que puede reducir en gran medida el costo del moldeo porque el moldeo se efectua con un equipo simple.

Aqrn, en este proceso VaRTM, dado que no se realiza presurizacion excepto con presion de vado, las calidades como el grosor y la forma de un producto moldeado dependen en gran medida de la calidad de una preforma. Asf, es sumamente importante producir una preforma de alta calidad.

Como un proceso para producir una preforma para moldeo por transferencia de resina (por ejemplo, consultese el documento de Patente 1) se propone un proceso para producir una preforma de tal manera que una hoja laminada hecha de una pluralidad de capas de materiales base de fibra de refuerzo, para la que se facilita un material adhesivo para union interlaminar, se coloque sobre una chapa de formacion de una herramienta de lado inferior que tiene el plano de formacion, y a continuacion una chapa de formacion de lado superior que tiene un plano de formacion correspondiente a la chapa de formacion de la herramienta de lado inferior se somete secuencialmente a formacion de relieve en cada region pequena de la hoja laminada, y por ello se forma una forma de preforma

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

predeterminada en la hoja laminada, y a continuacion la hoja laminada se calienta con aire calentado o un calentador de caucho de silicona para realizar union interlaminar de la laminacion.

Sin embargo, segun dicha propuesta, el calentamiento de la hoja laminada por aire calentado requiere un horno. El horno es barato en comparacion con un autoclave, pero todavfa es problematico porque el costo de moldeo es alto porque se precisa un horno de gran tamano para acomodar los materiales en el caso de moldear materiales estructurales para aviones, y hay que llevar al horno una herramienta de formacion en el paso de calentamiento. Ademas, algunas formas de un producto moldeado tienen lugares a los que el aire caliente del horno llega bien y otros a los que llega menos, de modo que existe el problema de que se produce calentamiento irregular. Mientras tanto, tambien se describe un proceso para calentar con un calentador de caucho de silicona, pero no se describe de ninguna forma un proceso para colocar el calentador de caucho de silicona. En el caso de calentar componentes de gran tamano, como los materiales estructurales para aviones, existe el problema de que hay que colocar un caucho de silicona en una zona muy grande, y se produce calentamiento irregular entre los puntos en los que el caucho de silicona contacta con un molde de metal y los puntos en los que el caucho de silicona no contacta con el produciendo un defecto en un producto moldeado.

Como un proceso para producir una preforma para moldeo por transferencia de resina (por ejemplo, consultese el documento de Patente 2) tambien se ha propuesto un proceso para mantener la forma dada a la fibra de refuerzo de tal manera que un material base de fibra de refuerzo con resina dispuesta en la superficie se lamine, coloque en una herramienta de formacion y cubra con una hoja, y se le aplica presion para transformar la fibra de refuerzo a una forma predeterminada y fundir y endurecer la resina con un mecanismo de calentamiento previsto para la herramienta.

Sin embargo, dicha propuesta describe solamente un calentador con respecto al mecanismo de calentamiento y, como se ha descrito anteriormente, existe el problema de que se produce calentamiento irregular en particular en el caso de calentar componentes de gran tamano tal como materiales estructurales para aviones. En la figura 1 del documento de Patente 2 se muestra una fuente de calor dentro de la herramienta de formacion, y asf la colocacion de la fuente de calor dentro de la herramienta de formacion solida hace que la mayor parte de la cantidad de calor producido por la fuente de calor la tome la herramienta propiamente dicha. Asf, existe el problema de que se produce una temperatura irregular, un material base de fibra de refuerzo no se calienta eficientemente y la herramienta es pesada. Tal problema de calentamiento afecta a la estabilidad de forma y a propiedades ffsicas como el grosor de una preforma. En particular, como se describe en los documentos de patente 1 y 2, cuando una hoja laminada ablandada calentando un adhesivo existente entre capas laminadas es presurizada por presion de molde de metal o presion atmosferica por bolsa de vado para unir el material adhesivo a un material base de fibra de refuerzo, la estabilidad de forma de una preforma queda afectada. Dado que la presurizacion se realiza en un estado tal que el adhesivo se ablanda por calentamiento, el adhesivo se hace tan fino que el grosor de una preforma tambien queda afectado.

Entonces, en un proceso de moldeo por transferencia de resina, el grosor de una preforma es un parametro controlado sumamente importante porque afecta no solamente a la geometna, sino tambien a la capacidad de impregnacion de la resina de matriz. Es decir, cuando las condiciones de calentamiento y presurizacion son excesivas y el grosor de una preforma se reduce demasiado, hay posibilidad de que surja el problema de que la densidad de fibra de refuerzo en una preforma sea demasiado alta y se incremente la resistencia en el canal de flujo de resina de matriz y la resina de matriz no se impregne. Por el contrario, cuando las condiciones de calentamiento y presurizacion son insuficientes y el grosor de una preforma aumenta demasiado, hay posibilidad de que surja el problema de que la densidad de la fibra de refuerzo en una preforma sea baja y de que la fraccion de volumen de fibra de refuerzo (puede abreviarse a continuacion como Vf) sea baja y no se desarrolla una caractenstica mecanica predeterminada.

Asf, el calentamiento irregular produce dispersion de calidad en regiones de una preforma, y asf un proceso para calentar una hoja laminada de un material base de fibra de refuerzo es sumamente importante en la produccion de una preforma que se use para moldeo por transferencia de resina.

Luego se coloca una preforma asf producida en una herramienta de moldeo diferente de la herramienta de formacion y se disponen materiales subsidiarios para la infusion y el sangrado de resina de matriz que sean precisos, y a continuacion se infunde resina de matriz y se impregna en una preforma en un estado tal que la preforma se selle por presion de molde o bolsa de vacfo para calentar y curar la resina de matriz en un horno.

Al infundir e impregnar resina de matriz, una preforma dispuesta en una herramienta de moldeo y resina de matriz se calientan a un rango de temperatura en el que el aumento de viscosidad de la resina de matriz por la reaccion de curado no origina problemas, de modo que la viscosidad de la resina de matriz se reduce y la capacidad de impregnacion se mejora. Despues de la impregnacion completa de la resina de matriz en una preforma, la resina de matriz se tiene que curar por calentamiento a la temperatura de curado de la resina de matriz.

Asf, hay que preparar una herramienta de moldeo por separado de una herramienta de formacion, y la herramienta de moldeo con una preforma dispuesta se lleva a equipo de calentamiento tal como un horno; por lo tanto, existe el

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

problema de que se tarda mucho tiempo en moldear.

En particular, con respecto a las partes estructurales para aviones, existe el problema de que el tamano de las partes estructurales es tan grande que la herramienta es muy pesada y supone mucho esfuerzo y tiempo llevarla al equipo de calentamiento, tal como un horno, o se necesita equipo, tal como un tractor, y el costo del equipo es muy alto.

Documento de Patente 1: Publicacion de Patente japonesa no examinada numero 2004-322422

Documento de Patente 2: Publicacion de Patente japonesa no examinada numero 2006-123404

EP 0 584 017 A1 describe una prensa para formar un objeto, donde la prensa incluye un plato inferior estacionario y un plato superior movil conectado a un piston de movimiento vertical. Un formador (pieza conformada) correspondiente al artfculo a obtener se coloca en el plato inferior mediante un elemento aislante termico, teniendo el formador canales para la circulacion de un fluido de intercambio termico. El material a formar se coloca en la pieza conformada. El plato superior lleva un conjunto incluyendo una membrana elastica, cuyo penmetro se mantiene intercalado entre un bastidor inferior y una chapa de cubierta conectada a una fuente de fluido presurizado, el sellado entre dicha membrana y la chapa de cubierta lo realiza la presion de fijacion entre estos dos componentes, que resulta, por una parte, de la fuerza ejercida en el plato movil y, por otra parte, de la presion de dicho fluido.

US 3.128.322 describe mejoras en artfculos y estructuras conformados por moldeo de material fibroso impregnado con una resina termoestable ligante curable, mejoras que aseguran la ausencia de cavidades de aire en la estructura de moldeo y que tambien aseguran la distribucion sustancialmente uniforme de ligante de resina por toda la estructura moldeada con extraccion de aire y de resina termoplastica no curada excedente durante la operacion de moldeo.

CAMPBELL F C ED - CAMPBELL FLAKE C: “Manufacturing processes for advanced composites”, 1 Enero 2004, MANUFACTURING PROCESSES FOR ADVANCED COMPOSITES, ELSEVIER ADVANCED TECHNOLOGY, OXFORD, GB, paginas 304-356, ISBN: 978-1-85617-415-2 es un estudio acerca de las ventajas y desventajas de los procesos de moldeo por transferencia de resina. Tambien se describen sus mejoras y tecnologfas de moldeo por transferencia de resina asistido por vado.

MIRACLE & S DONALDSON D B ED - MIRACLE & S L DONALDSON D B: Composites, vaccum Infusion”, 1 Diciembre 2001, COMPOSITES, ASM HANDBOOK, Estados Unidos de America, paginas 501-511, ISBN: 978-087170-703-1 describe aspectos generales de la infusion de vacfo como una tecnica de inyeccion de resina. Se describen materiales y disenos de aparatos adecuados y las ventajas y las desventajas de la infusion de vacfo con respecto a las tecnicas tradicionales de moldeo por transferencia de resina.

Descripcion de la invencion

Problemas a resolver con la invencion

En vista de tal problemas de la tecnica anterior, el objeto de la presente invencion es proporcionar un proceso para producir una preforma para moldeo por transferencia de resina y plasticos reforzados con fibra usando una herramienta de formacion-moldeo para calentar un laminado de un material base de fibra de refuerzo de forma uniforme y eficiente con alta precision.

Medios para resolver el problema

La presente invencion se define en las reivindicaciones anexas y adopta uno de los medios siguientes para resolver tales problemas:

(1) Un proceso para producir una preforma, caracterizado porque la preforma para moldeo por transferencia de resina se produce usando una herramienta de formacion-moldeo para moldeo por transferencia de resina asistido por vacfo de plasticos reforzados con fibra obtenida integrando una parte de chapa frontal y una parte de chapa plana para formar una parte convexa hueca, donde un agujero esta colocado en una region de la parte de chapa plana que esta rodeada por la parte de chapa frontal formando la parte convexa hueca, y en el que un tubo metalico como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento esta integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal por un material conductor termico y un cordon de caucho esta integrado con el exterior de una region usada para formacion o moldeo en la chapa plana, donde el grosor de la parte de chapa frontal es 1 mm o mas y 15 mm o menos; donde

el diametro del cordon de caucho es 10 mm o mas y 100 mm o menos; y donde

una entrada de resina y un orificio de sangrado de una resina de matriz para moldeo por transferencia de resina estan colocados en la parte de chapa plana entre la parte convexa y el cordon de caucho; mediante los pasos

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

siguientes:

(A) un paso de colocacion que consiste en colocar en la herramienta de formacion-moldeo un laminado cuyos tejidos de fibra de refuerzo que tienen resina termoplastica y/o termoestable en su superficie son laminados;

(B) un paso de formacion que consiste en formar el laminado rarificando el interior del espacio sellado despues de cubrir todo el laminado con una hoja de caucho para sellar la herramienta de formacion-moldeo;

(B1) un paso de verificacion que consiste en verificar si el laminado (13) tiene un defecto, tal como arruga, o no a traves de la hoja de caucho mientras se sigue aplicando presion atmosferica al laminado (13) continuando la rarificacion; y

(C) un paso de calentamiento y presurizacion que consiste en unir los tejidos de fibra de refuerzo a traves de la resina termoplastica y/o termoestable en la superficie de los tejidos de fibra de refuerzo introduciendo un medio de calentamiento en el tubo para calentar y presurizar el laminado despues de formarlo;

(2) El proceso para producir una preforma segun (1), en el que se coloca un material subsidiario como un recorrido de flujo de una resina de matriz en moldeo por transferencia de resina conjuntamente con el laminado en el paso de colocacion (A);

(3) El proceso para producir una preforma segun (1) o (2), en el que la tasa de aumento de temperatura de la herramienta de formacion-moldeo es 0,5°C/minuto o mas y 3°C/minuto o menos en un rango de temperatura de calentamiento de 40°C o mas y 130°C o menos en el paso de calentamiento y presurizacion (C);

(4) Un proceso para producir plasticos reforzados con fibra, caracterizado porque la preforma obtenida por el proceso segun alguno de (1) a (3) se coloca en una herramienta de moldeo diferente de la herramienta de formacion-moldeo para infundir, impregnar y curar una resina de matriz.

Tambien se describe, aunque no forma parte de la invencion, un proceso para producir plasticos reforzados con fibra caracterizado porque se realiza moldeo por transferencia de resina usando la herramienta de formacion-moldeo segun alguno de los siguientes:

- una herramienta de formacion-moldeo para moldeo por transferencia de resina de plasticos reforzados con fibra obtenida integrando una parte de chapa frontal y una parte de chapa plana para formar una parte convexa hueca, en la que un tubo metalico como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento esta integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal por un material conductor termico y un cordon de caucho esta integrado con el exterior de una region usada para formacion o moldeo en la parte de chapa plana;

- la herramienta de formacion-moldeo segun (1), en la que el grosor de la parte de chapa frontal es 1 mm o mas y 15 mm o menos;

- la herramienta de formacion-moldeo segun (1) o (2), en la que el diametro del cordon de caucho es 10 mm o mas y 100 mm o menos;

- la herramienta de formacion-moldeo segun alguno de (1) a (3), en la que una entrada de resina y un orificio de sangrado de una resina de matriz para moldeo por transferencia de resina estan colocados en la parte de chapa plana entre la parte convexa y el cordon de caucho;

- la herramienta de formacion-moldeo segun alguno de (1) a (4), en la que la parte de chapa frontal se forma por prensado;

a traves de los siguientes:

(C) un paso de calentamiento y presurizacion que consiste en unir los tejidos de fibra de refuerzo a traves de la resina termoplastica y/o termoestable en la superficie de los tejidos de fibra de refuerzo introduciendo un medio de calentamiento a un tubo para calentar y presurizar el laminado despues de formarlo;

(D) un paso de colocacion de material subsidiario que consiste en colocar tambien un medio de distribucion de resina y capa de desprendimiento para infundir e impregnar una resina de matriz mientras se libera el sellado de la hoja de caucho y la preforma obtenida se mantiene en la herramienta de formacion-moldeo sin extraerla del molde;

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

(E) un paso de embolsado que consiste en rarificar el interior del espacio sellado despues de cubrir la preforma, el medio de distribucion de resina y la capa de desprendimiento con una pelfcula de embolsado para sellar la herramienta de formacion-moldeo;

(F) un paso de infundir e impregnar resina que consiste en infundir una resina de matriz mientras se rarifica el interior del espacio sellado para impregnar la resina de matriz en la preforma a traves del medio de distribucion de resina;

(G) un paso de curacion de resina que consiste en calentar y curar la resina de matriz introduciendo un medio de calentamiento en el tubo; y

(H) un paso de extraccion del molde que consiste en extraer del molde un producto moldeado de la herramienta de formacion-moldeo;

El proceso para producir plasticos reforzados con fibra descrito anteriormente, en el que se coloca una chapa de presion en el medio de distribucion de resina y la capa de desprendimiento en el paso de colocacion de material subsidiario (D);

(5) Un proceso para producir plasticos reforzados con fibra, caracterizado porque se realiza moldeo por transferencia de resina usando la herramienta de formacion-moldeo para moldeo por transferencia de resina asistido por vado de plasticos reforzados con fibra obtenida integrando una parte de chapa frontal y una parte de chapa plana para formar una parte convexa hueca, donde un agujero esta colocado en una region de la parte de chapa plana que esta rodeada por la parte de chapa frontal formando la parte convexa hueca, y en la que un tubo metalico como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento esta integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal por un material conductor termico y un cordon de caucho esta integrado con el exterior de una region usada para formacion o moldeo en la parte de chapa plana; donde el grosor de la parte de chapa frontal es 1 mm o mas y 15 mm o menos; donde el diametro del cordon de caucho es 10 mm o mas y 100 mm o menos; y donde una entrada de resina y un orificio de sangrado de una resina de matriz para moldeo por transferencia de resina estan colocados en la parte de chapa plana entre la parte convexa y el cordon de caucho;

mediante los pasos siguientes:

(A) un paso de colocacion que consiste en colocar en la herramienta de formacion-moldeo un medio de distribucion de resina y una capa de desprendimiento como un recorrido de flujo de una resina de matriz en moldeo por transferencia de resina conjuntamente con un laminado cuyos tejidos de fibra de refuerzo que tienen resina termoplastica y/o termoestable en su superficie son laminados;

(B1) un paso de verificacion que consiste en verificar si el laminado (13) tiene un defecto, tal como arruga, o no a traves de la hoja de caucho mientras se sigue aplicando presion atmosferica al laminado (13) continuando la rarificacion;

(D) un paso de embolsado que consiste en rarificar el interior del espacio sellado despues de cubrir la preforma, el medio de distribucion de resina y la capa de desprendimiento con una pelfcula de embolsado para sellar la herramienta de formacion-moldeo mientras se libera el sellado de la hoja de caucho y la preforma obtenida, el medio de distribucion de resina y la capa de desprendimiento se mantienen en la herramienta de formacion-moldeo sin ser extrafdos del molde;

(E) un paso de infundir e impregnar resina que consiste en infundir una resina de matriz mientras se rarifica el interior del espacio sellado para impregnar la resina de matriz en la preforma a traves del medio de distribucion de resina;

(F) un paso de curacion de resina que consiste en calentar y curar la resina de matriz introduciendo un medio de calentamiento en el tubo; y

(G) un paso de extraccion del molde que consiste en extraer del molde un producto moldeado de la herramienta de formacion-moldeo;

(6) El proceso para producir plasticos reforzados con fibra segun (5), en el que se coloca una chapa de presion

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

sobre el medio de distribucion de resina y la capa de desprendimiento en el paso de embolsado (D) y a continuacion la herramienta de formacion-moldeo se sella con una pelfcula de embolsado; y

(7) El proceso para producir plasticos reforzados con fibra segun (5) o (6), en el que la tasa de aumento de temperatura de la herramienta de formacion-moldeo es 0,5°C/minuto o mas y 3°C/minuto o menos en un rango de temperatura de calentamiento de 40°C o mas y 130°C o menos en el paso de calentamiento y presurizacion (C).

Efecto de la invencion

La herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion tiene un mecanismo de calentamiento capaz de calentar de forma homogenea y eficiente con alta precision, de modo que el uso de esta herramienta de formacion-moldeo puede proporcionar una preforma para moldeo por transferencia de resina, que no requiere equipo de calentamiento tal como un horno y ofrece bajo costo y alta calidad, y plasticos reforzados con fibra usando la preforma.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista esquematica en seccion transversal de una herramienta de formacion-moldeo usada segun una realizacion de la presente invencion.

La figura 2 es una vista superior esquematica de una herramienta de formacion-moldeo representada en la figura 1.

La figura 3 es una vista esquematica en seccion transversal de una herramienta de formacion-moldeo para mostrar un proceso para producir una preforma para moldeo por transferencia de resina segun la presente invencion.

La figura 4 es una vista esquematica en seccion transversal de una herramienta de formacion-moldeo que tiene una parte convexa solida producida en el ejemplo comparativo 2.

La figura 5 es una vista esquematica en seccion transversal de una herramienta de formacion-moldeo para mostrar un proceso para producir plasticos reforzados con fibra que no pertenece a la presente invencion.

La figura 6 es una vista esquematica en seccion transversal de una herramienta de formacion-moldeo para mostrar un proceso para producir una preforma para moldeo por transferencia de resina que no pertenece a la presente invencion.

La figura 7 es una vista que representa la relacion posicional de una herramienta de formacion-moldeo producida en el ejemplo comparativo 1 y aire caliente.

Numeros de referencia

1: herramienta de formacion-moldeo 2: parte de chapa frontal 3: parte de chapa plana

4: tubo como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento (para calentar una parte convexa)

5: tubo como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento (para calentar una parte de chapa plana)

6: material conductor termico

7: cordon de caucho

8: entrada de una resina de matriz

9: orificio de sangrado de una resina de matriz

10: material aislante termico

11: agujero

12: orificio de comunicacion con un el de tubo 13: laminado

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

14: hoja de caucho

15: bastidor de hoja de caucho

16: herramienta de formacion-moldeo que tiene una parte convexa solida 17: parte convexa solida

18: tubo como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento 19: preforma

20: medio de distribucion de resina 21: chapa

22: pelfcula de embolsado 23: sellante

26: acoplador para llenado 27: acoplador para rarificacion 50: lmea de corte de un producto

60: cara lateral 60 contra la que choca aire caliente de una parte convexa 70: aire caliente

Mejor modo de llevar a la practica la invencion

Un proceso de moldeo por transferencia de resina se divide en el paso de producir principalmente una preforma (abreviado a continuacion como el paso (I)) y el paso de infundir e impregnar resina en la preforma para producir plasticos reforzados con fibra por curado adicional (abreviado a continuacion como el paso (II)). En estos pasos, un material base de fibra de refuerzo y una resina de matriz como materiales para plasticos reforzados con fibra a moldear tienen que calentarse y enfriarse a una temperatura predeterminada.

Es decir, en el paso (I), cuando un material base de fibra de refuerzo tiene materiales de resina tal como resina termoplastica o termoestable en su superficie, en particular, el calentamiento y la presurizacion del material base de fibra de refuerzo ablandan los materiales de resina y unen el interlaminado de los materiales base de fibra de refuerzo para mejorar la estabilidad de forma de la preforma, y ademas el ajuste de la temperatura de calentamiento controla el grosor de la preforma.

En el paso (II), la resina de matriz que se impregna en la preforma se calienta al infundir la resina para disminuir la viscosidad de la resina para mejorar la capacidad de impregnacion, y se calienta a la temperatura de curado despues de impregnarse de modo que la resina de matriz cure.

Una herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion tiene un mecanismo de calentamiento para desarrollar condiciones de calentamiento requeridas para tales pasos, de modo que se puede producir una preforma o plasticos reforzados con fibra sin calentamiento en un horno.

A continuacion se describe una herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion.

Una herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion es una herramienta de formacion-moldeo obtenida integrando una parte de chapa frontal y una parte de chapa plana para formar una parte convexa hueca, en la que un tubo metalico como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento esta integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal por un material conductor termico y un cordon de caucho esta integrado con el exterior de una region usada para formacion o moldeo en la parte de chapa plana.

Una herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion se usa no simplemente como una herramienta de formacion para formar una preforma usada al producir plasticos reforzados con fibra en base a un proceso de moldeo por transferencia de resina, sino tambien como una herramienta de moldeo para producir plasticos reforzados con fibra a partir de una preforma, que se describe en detalle mas adelante. Naturalmente, segun sea preciso, una herramienta de formacion-moldeo que tiene la constitucion usada en la presente invencion se usa como una herramienta de formacion para producir una preforma, y a continuacion la preforma tambien puede

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

moldearse usando otra herramienta de moldeo.

La presente invencion se describe a continuacion con mas detalle con referencia a las figuras.

La figura 1 es una vista esquematica en seccion transversal para describir una herramienta de formacion-moldeo 1 usada en la presente invencion, y una parte de chapa frontal en forma de C 2 esta integrada con una parte de chapa plana 3 formando una parte convexa hueca, que forma una parte de formacion para formar una preforma en una forma predeterminada.

La parte convexa como un plano de formacion para conformar una preforma esta compuesta de la parte de chapa frontal en forma de C 2 y la parte de chapa plana 3 y es hueca, de modo que la capacidad de calor de la parte convexa 2 se puede reducir todo lo posible. Entonces, la disminucion de tal capacidad de calor permite calentar o enfriar una herramienta de formacion-moldeo a una temperatura predeterminada en un tiempo corto. En particular, la herramienta para formar y moldear componentes de gran tamano, tal como materiales estructurales para aviones, es tan grande que una tecnica para calentar o enfriar rapidamente todo el molde a una temperatura predeterminada es muy util desde el punto de vista de acortar el tiempo de moldeo.

La parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 estan integradas. La integracion se refiere a una estructura tal que la estanqueidad al aire se mantiene por soldadura estanca. A no ser que la parte de chapa frontal 2 para conformar una preforma y la parte de chapa plana 3 que tiene puntos de sellado de una hoja de caucho usada en la formacion esten integradas con el fin de mantener la estanqueidad al aire, en el caso donde el interior cubierto con la hoja de caucho es rarificado y descomprimido, se produce escape de aire y no puede aplicarse presion suficiente a un laminado de tejidos de fibra de refuerzo. Ademas, en el caso de infundir resina a una preforma, se produce igualmente espacio de aire que da lugar a vados e insuficiencia de resina. Consiguientemente, la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 tienen que estar integradas en una estructura tal que la estanqueidad al aire sea mantenida por la soldadura estanca.

Ademas, un tubo metalico 4 como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento esta colocado en la superficie trasera (el interior) de la parte de chapa frontal en forma de C 2 formando una parte convexa hueca. En una herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion representada en la figura 1, el tubo 5 como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento tambien esta colocado en la superficie trasera de la parte de chapa plana 3. Los tubos 4 y 5 estan conectados a un controlador de temperatura para calentar y descargar un medio tal como agua o aceite, y el medio calentado va desde el controlador de temperatura al tubo 4 y 5 para calentar por ello la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3. La superficie trasera de la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 que forman una parte convexa hueca se refiere a la superficie opuesta a la superficie que entra en contacto con los tejidos de fibra de refuerzo en la formacion y el moldeo, u opuesta a la superficie colocada dentro del espacio sellado.

En la presente invencion, la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 son calentadas asf por agua calentada o aceite calentado con alta tasa de transferencia de calor a diferencia de calentarse por aire caliente en un horno. Asf, el control de la temperatura de la herramienta puede ser realizado de forma sumamente rapida con alta precision. En el caso de calentamiento por aire caliente en un horno, se produce irregularidad de calentamiento entre los puntos a los que el aire caliente llega bien y menos; sin embargo, segun la presente invencion, la herramienta es calentada directamente introduciendo un medio de calentamiento en el tubo colocado en la herramienta, de modo que la irregularidad de calentamiento es tan pequena que se puede realizar un calentamiento homogeneo.

En el caso donde una herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion se usa solamente para producir una preforma usada en un proceso de moldeo por transferencia de resina, el tubo 5 como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento no tiene que colocarse necesariamente en la superficie trasera de la parte de chapa plana 3; sin embargo, en el caso de usarse tambien como una herramienta de moldeo para producir plasticos reforzados con fibra por infusion y curado de una resina de matriz a una preforma, la resina de matriz se adhiere tambien a la parte de chapa plana, de modo que la resina de matriz adherida a la parte de chapa plana tiene que ser curada y sacada del molde. Asf, el tubo 5 como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento se coloca preferiblemente tambien en la superficie trasera de la parte de chapa plana 3.

La figura 2 representa una vista superior esquematica de una herramienta de formacion-moldeo 1, que representa la posicion del tubo 4 y 5 como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento.

Las especificaciones, como el numero y la posicion del tubo 4 y del tubo 5, no estan limitadas en particular, pero los tubos 4 y 5 tienen que colocarse en el numero y con las especificaciones para suministrar suficiente cantidad de calor para calentar una herramienta de formacion-moldeo a una temperatura predeterminada. En una herramienta de formacion-moldeo representada en la figura 2, se muestran seis tubos y cuatro tubos en el tubo 4 y el tubo 5 respectivamente, y cada par de los tubos esta conectado formando una forma de U. En la figura 2, las flechas representadas en el tubo 4 y el tubo 5 indican la direccion de un medio de calentamiento que sale del controlador de temperatura.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Como se representa en la figura 2, los orificios de conexion 12 del tubo 4 y del tubo 5 al controlador de temperatura se juntan preferiblemente en un lado de una herramienta de formacion-moldeo para conectarse facilmente a la lmea de un medio de calentamiento del controlador de temperatura. Ademas, como se representa en la figura 2, el tubo 4 esta dispuesto preferiblemente hasta el exterior de una lmea de corte 50 de un producto. Una preforma en forma de un producto puede calentarse suficientemente disponiendo el tubo 4 hasta el exterior de la lmea de corte de un producto. La manera de conectar el tubo 4 y el tubo 5 al controlador de temperatura no esta limitada en particular, pero tiene que corresponder al numero de las lmeas de un medio de calentamiento que se pueden montar en el controlador de temperatura.

En la presente invencion, el tubo 4 esta integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal 2 formando una parte convexa por un material conductor termico. La figura 1 representa un estado tal que el tubo 4 y el tubo 5 como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento esten cubiertos con el material conductor termico 6 e integrados con la superficie trasera de la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 que forman una parte convexa hueca. Asf, la integracion producida por el material conductor termico produce una conductividad termica de un medio de calentamiento corriente en el interior del tubo tan favorable que una herramienta de formacion- moldeo puede calentarse uniformemente. La integracion producida por el material conductor termico aqrn descrito quiere decir que la superficie del tubo 4 dispuesto en la superficie trasera de la parte de chapa frontal 2 esta fijada en la parte de chapa frontal estando al mismo tiempo cubierta con el material conductor termico y que, en otros terminos, el tubo 4 esta dispuesto en la superficie trasera de la parte de chapa frontal 2 a traves del material conductor termico.

Entonces, el tubo 5 tambien esta integrado preferiblemente con la superficie trasera de la parte de chapa plana 3 por el material conductor termico desde un punto de vista similar.

El material conductor termico descrito en la presente invencion es preferiblemente un material de resina epoxi conteniendo metal en polvo de excelente conductividad termica y un material de cemento conteniendo carbono. Entre ellos, es preferible un material de cemento conteniendo carbono. Un material de cemento conteniendo carbono es preferible porque tiene una tasa suficiente de transferencia de calor y excelente eficiencia operativa. El material de cemento se aplica preferiblemente, cura y endurece usando una paleta con el fin de cubrir el tubo e integrar el tubo con la herramienta de formacion-moldeo (la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3), como se representa en la figura 1.

No es preferible que el tubo este integrado con la herramienta de formacion-moldeo por soldadura en toda la longitud a causa de la posibilidad de producir distorsion de soldadura en la herramienta de formacion-moldeo. Dado que una parte convexa de la herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion se convierte en una parte convexa hueca usando la parte de chapa frontal, no es preferible que el tubo este integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal formando una parte convexa por soldadura a causa de la posibilidad de que la forma de una parte convexa se deforme por distorsion de soldadura. En particular, dado que los materiales estructurales para aviones precisan un nivel alto de exactitud dimensional de forma, la deformacion de la herramienta de formacion-moldeo por distorsion de soldadura no es preferible a causa de la posibilidad de originar el problema de no lograr la exactitud dimensional de un producto moldeado. Sin embargo, se puede efectuar soldadura por puntos para unir temporalmente el tubo a la parte convexa y la parte de chapa plana. Entonces, la soldadura para union temporal se tiene que realizar en los puntos en los que la distorsion de soldadura se reduce al mmimo o la aparicion de distorsion de soldadura plantea menos problemas.

En la presente invencion, el tubo 4 es tubo metalico. Se puede usar varios tipos de metales como acero inoxidable, hierro, aleacion de aluminio, aleacion de titanio y aleacion de cobre para los materiales de metal usados para el tubo 4, y es mas preferible que el tubo hecho de aleacion de cobre entre ellos se transforme facilmente a la forma optima al colocar el tubo en una parte convexa hueca por ser de excelente procesabilidad. Con respecto al tubo 5, el tubo hecho de aleacion de cobre es preferible por la misma razon.

Ademas, en la herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion, un cordon de caucho con un diametro de 10 mm o mas y de 100 mm o menos esta integrado con la herramienta con el fin de formar una region cerrada rodeando una parte convexa de la herramienta de formacion-moldeo 1. Es decir, el cordon de caucho esta integrado con el exterior de una region usada para formacion o moldeo en la parte de chapa plana 3. La integracion aqrn descrita quiere decir que el cordon de caucho y la parte de chapa plana 3 estan fijados con el fin de mantener la estanqueidad al aire. Espedficamente, el cordon de caucho y la parte de chapa plana 3 estan preferiblemente unidos e integrados a traves de un adhesivo para caucho con el fin de mantener la estanqueidad al aire.

La figura 1 representa un estado en el que el cordon redondo de caucho 7 que tiene una seccion transversal circular esta integrado con la parte de chapa plana 3 de la herramienta de formacion-moldeo 1. Las figuras 3 (A) y (B) muestran un estado en el que un laminado 13 de un material base de fibra de refuerzo esta colocado en una parte convexa hueca de la herramienta de formacion-moldeo 1 y cubierto con una hoja de caucho 14 para rarificar el espacio sellado por la hoja de caucho 14 y el cordon de caucho 7 para rarificar y aplicar presion atmosferica al laminado 13 de un material base de fibra de refuerzo a traves de la hoja de caucho 14, por lo que el laminado 13

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

adquiere la forma convexa de la herramienta de formacion-moldeo 1.

Dado que el cordon de caucho 7 esta integrado con la parte de chapa plana 3 de la herramienta de formacion- moldeo 1 con el fin de crear una region cerrada rodeando una parte convexa, la hoja de caucho 14 puede sellar la herramienta de formacion-moldeo por contacto con el cordon de caucho 7, por lo que la hoja de caucho 14 puede sellar la herramienta de formacion-moldeo sin usar el material subsidiario tal como una cinta adhesiva.

Entonces, el diametro del cordon de caucho 7 no es inferior a 10 mm porque la zona de contacto de la hoja de caucho 14 con el cordon de caucho es tan pequena que el sellado se realiza con dificultad entre la hoja de caucho 14 y el cordon de caucho. Mientras tanto, el diametro del cordon de caucho 7 no es superior a 100 mm porque la capacidad de manejo se deteriora, de modo que la herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion resulta pesada.

Una de las realizaciones preferidas es tambien que la hoja de caucho 14 se coloque en la herramienta de formacion- moldeo de manera que contacte con el cordon de caucho 7 usando una abrazadera 28, segun sea preciso, por lo que se facilita el sellado entre la hoja de caucho 14 y el cordon de caucho 7. Tambien es una de las realizaciones preferidas que una hoja de caucho 14 se fije a la herramienta de formacion-moldeo con una bisagra de manera que se abra y cierre, por lo que se mejora la capacidad de manejo.

Los materiales para el cordon de caucho y la hoja de caucho no estan limitados en particular, pero la herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion se calienta en el paso (I) o el paso (II), de modo que el cordon de caucho y la hoja de caucho tienen que tener resistencia al calor a la temperatura de calentamiento. Los materiales para el cordon de caucho y la hoja de caucho son preferiblemente caucho de silicona que tiene una resistencia al calor comparativamente alta entre materiales de caucho desde el punto de vista de la resistencia al calor.

Ademas, en la herramienta de formacion-moldeo 1 representada en la figura 1, un agujero 11 esta colocado en la parte de chapa plana 3. Este agujero 11 se forma en una region de la parte de chapa plana 3, que esta rodeada por la parte de chapa frontal 2 que forma una parte convexa hueca. Dado que la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 estan selladas, a no ser que el agujero 11 se haga en la parte de chapa plana 3, hay posibilidad de que el orificio convexo se distorsione cuando se aplique presion atmosferica a la parte convexa, en el caso donde la parte de chapa plana 3 esta cubierta con caucho de silicona o una pelfcula de embolsado para formar o moldear por rarificacion su interior. Como tecnica anterior, en el caso de usar una herramienta de formacion o una herramienta de moldeo tal como una parte convexa hecha de un elemento solido, no hay posibilidad de distorsion aunque se aplique presion atmosferica a la parte convexa, de modo que dicho problema no es importante; sin embargo, en la presente invencion, como se describe en detalle mas adelante, la formacion de una parte convexa hueca con la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 permite que se caliente y enfne a una temperatura determinada con alta precision en un tiempo corto, de modo que hay posibilidad de distorsion cuando se aplica presion atmosferica a la parte convexa hueca.

La colocacion del agujero 11 permite que el tubo 4 colocado dentro de la herramienta de formacion-moldeo sea reparado e inspeccionado por el agujero 11 despues de producir la herramienta de formacion-moldeo. Es decir, el agujero 11 es preferible porque sirve como un agujero de acceso.

Ademas, la colocacion del agujero 11 permite disponer un material conductor termico desde el agujero 11 en el caso donde el tubo 4 y la parte de chapa frontal 2 que forma una parte convexa hueca estan integrados por el material conductor termico como se describe mas adelante, y permite colocar un aislante termico 10 desde el agujero 11 en el caso donde el aislante termico 10 se coloca en el espacio dentro de una parte convexa hueca.

Los materiales para componer la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 no estan limitados en particular, y los materiales metalicos como acero inoxidable, hierro, aleacion de aluminio, aleacion de titanio y aleacion Invar son preferibles a causa de la conductividad termica favorable. En particular, la aleacion Invar es preferible porque el coeficiente de expansion termica es de aproximadamente 1/100 a 1/10 del del hierro y es capaz de frenar la deformacion de la herramienta de formacion-moldeo durante el calentamiento. CFRP (plastico reforzado con fibra de carbono) tambien es uno de los materiales preferibles desde un punto de vista similar.

Ademas, con respecto a la herramienta de formacion-moldeo, al menos, el grosor de la parte de chapa frontal 2 que forma el plano de formacion es de 1 mm o mas y de 15 mm o menos. El grosor de la parte de chapa frontal 2 es preferiblemente mas fino desde el punto de vista de disminuir la capacidad de calor de la herramienta. Es decir, si el grosor de la parte de chapa frontal 2 es superior a 15 mm, la capacidad de calor es tan alta que tarda mucho tiempo en calentar y enfriar a una temperatura predeterminada. El grosor es preferiblemente de 10 mm o menos. Mientras tanto, si el grosor es inferior a 1 mm, es diffcil procesar a una parte convexa hueca que tiene una forma predeterminada.

En el caso de que la herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion tambien se use como una herramienta de moldeo para producir plasticos reforzados con fibra a partir de una preforma, el grosor de la parte de chapa plana 3 es de 1 mm o mas y de 15 mm o menos desde un punto de vista similar, preferiblemente de 10 mm o

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

menos.

Entonces, si su grosor es inferior a 1 mm, hay posibilidad de que la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 que forman la herramienta de formacion-moldeo sean distorsionadas facilmente por una fuerza externa inesperada durante la formacion o el moldeo. En particular, una herramienta de formacion-moldeo de gran tamano usada para los materiales estructurales para aviones se mueve ocasionalmente mientras esta suspendida de una grua, y luego hay posibilidad de que la herramienta de formacion-moldeo sea distorsionada por flexion debido a su propio peso. La parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 son preferiblemente de 1 mm o mas desde dicho punto de vista.

Dado que el grosor de la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 esta preestablecido para un calentamiento eficiente como se ha descrito anteriormente, el calculo del grosor no se considera en los puntos en que no se precisa calentamiento.

Ademas, en la herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion, una entrada de resina 8 y un orificio de sangrado 9 de una resina de matriz para moldeo por transferencia de resina se han previsto integralmente para la parte de chapa plana 3 entre la parte convexa y el cordon de caucho 7, como se representa en la figura 1.

Con respecto a la relacion posicional del cordon de caucho 7 con la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9, el cordon de caucho 7 esta preferiblemente fuera de la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 para una resina de matriz en el caso de usar tambien la herramienta de formacion-moldeo 1 usada en la presente invencion para moldeo. No es preferible que el cordon de caucho 7 este integrado en el interior de la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 porque una resina de matriz se adhiere al cordon de caucho al inyectar una resina de matriz.

En el caso donde la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 estan colocados en la herramienta de formacion- moldeo 1, la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 tienen que sellarse para sellar el interior cubierto con una hoja de caucho al efectuar la formacion.

Como se representa en la figura 1, la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 para una resina de matriz son agujeros pasantes y estan provistos preferiblemente de acopladores 26 y 27 en los que se puede montar un tubo para infusion y un tubo para rarificacion. Es preferible montar los acopladores 26 y 27 porque eso permite montar facilmente cada uno de los tubos al colocarlos en la entrada de resina y el orificio de sangrado sin usar el material subsidiario tal como un sellante, y la fiabilidad del sellado en la parte tambien es alta.

La figura 5(C) representa un ejemplo del caso de infundir una resina de matriz usando la herramienta de formacion- moldeo 1. La entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 para una resina de matriz se han previsto para la herramienta de formacion-moldeo 1 representada en la figura 5(C). La preforma 19 y el material subsidiario 20 para infundir y sangrar una resina de matriz estan dispuestos en la herramienta de formacion-moldeo 1 y cubiertos con una pelfcula de embolsado 22, y la pelfcula de embolsado 22 y la herramienta de formacion-moldeo 1 se sellan usando un sellante 23 para rarificar el interior sellado. No hay que disponer por separado una entrada de resina y un orificio de sangrado al efectuar el moldeo proporcionando previamente la entrada de resina 8 y el orificio de

sangrado 9 para una resina de matriz en la herramienta de formacion-moldeo 1, de modo que el tiempo de

preparacion del moldeo se puede acortar.

Se puede disponer por separado una entrada de resina y un orificio de sangrado en la herramienta. Por ejemplo, con el fin de asegurar un recorrido de flujo en la infusion y en el sangrado de una resina de matriz, un canal de seccion transversal en forma de C hecho de metal se puede disponer en la parte de chapa frontal 2. Sin embargo, en este caso, el paso de disponer el canal es necesario, y adicionalmente es necesario que la pelfcula de embolsado no sea empujada hacia arriba por el canal al efectuar un sellado adicional con la pelfcula de embolsado.

Con respecto a la herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion, la parte de chapa frontal 2 que forma una parte convexa tambien se forma preferiblemente por prensado. De ordinario, se prepara un molde mediante una operacion de corte en el campo tecnico de la presente invencion. Sin embargo, en el caso de una operacion de corte, el problema es que el adelgazamiento de una parte convexa tiene un lfmite y el costo de

procesado es alto en comparacion con el prensado. El prensado permite adelgazar de forma barata la parte de

chapa frontal que forma una parte convexa hueca. Tambien es una realizacion formar una parte convexa hueca mediante el prensado para reducir la capacidad de calor de una parte convexa de la herramienta de formacion- moldeo, y a continuacion la operacion de corte se realiza al objeto de mejorar la exactitud dimensional.

La herramienta de formacion-moldeo usada en la presente invencion como se ha descrito anteriormente es una herramienta utilizable como una herramienta de formacion y como una herramienta de moldeo. Es decir, se forma un laminado de tejidos de fibra de refuerzo con la herramienta de formacion-moldeo para producir una preforma, y a continuacion se puede moldear plasticos reforzados con fibra segun sea preciso sin extraer del molde la preforma de la herramienta de formacion-moldeo. Asf, el tiempo requerido para moldeo se puede acortar mas. Dado que la preforma que tiene baja estabilidad de forma, no impregnada con una resina de matriz, no se tiene que extraer de la herramienta de formacion-moldeo, moverse y colocarse en una herramienta de moldeo, la posibilidad de danar la

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

preforma es tan baja que como resultado se puede producir plasticos reforzados con fibra de calidad excelente.

Los tejidos de fibra de refuerzo usados para producir la preforma tienen preferiblemente materiales de resina tales como resina termoplastica o termoestable en su superficie. La fibra de refuerzo se compone preferiblemente de fibra de carbono, fibra de aramida o fibra de vidrio, y la forma de los tejidos de fibra de refuerzo es preferiblemente tejido no ondulado, ligamento tafetan, tejedura de raso o ligamento sarga. Entre ellos, el tejido no ondulado es mas preferible porque la curvatura de la fibra de refuerzo es tan pequena que se incrementa la tasa de aparicion de resistencia.

El material de resina es preferiblemente una resina de mejor propiedad adhesiva que una resina de matriz despues de endurecer. Sus ejemplos incluyen poliamida, poliimida, poliamida imida, polieter imida, polieter sulfona, polisulfona polifenilen eter, polieter eter cetona, y resina modificada y resina copolimerica de los mismos.

Espedficamente, a continuacion se describe un proceso para producir una preforma para moldeo por transferencia de resina usando la herramienta de formacion-moldeo.

La produccion de una preforma para moldeo por transferencia de resina usa la herramienta de formacion-moldeo y pasa por los pasos siguientes:

(B) un paso de formacion que consiste en formar el laminado rarificando el interior del espacio sellado despues de cubrir todo el laminado con una hoja de caucho para sellar la herramienta de formacion-moldeo; y

(C) un paso de calentamiento y presurizacion que consiste en unir los tejidos de fibra de refuerzo a traves de la resina termoplastica y/o termoestable en la superficie de los tejidos de fibra de refuerzo introduciendo un medio de calentamiento en el tubo para calentar y presurizar el laminado despues de formarse.

Las figuras 3(A) y 3(B) representan un proceso para producir una preforma para moldeo por transferencia de resina usando la herramienta de formacion-moldeo.

La figura 3(A) representa un estado tal que un laminado 13, en el que son laminados; los tejidos de fibra de refuerzo que tienen materiales de resina tales como resina termoplastica o termoestable en su superficie, esta dispuesto en una parte convexa de la herramienta de formacion-moldeo 1, cubierto con una hoja de caucho 14, y sellado entre la hoja de caucho 14 y un cordon de caucho 7.

Entonces, tambien es una realizacion preferida que el laminado 13 se integre realizando previamente union interlaminar parcialmente al objeto de mejorar su propiedad de manejo. Aqrn, un laminado tal que se realice previamente union interlaminar en toda la superficie no es preferible porque la formabilidad es sumamente pobre.

Se coloca preferiblemente un bastidor 15 en los extremos de la hoja de caucho como se representa en la figura 3(A) para mejorar la propiedad de manejo de la hoja de caucho 14. Colocar el bastidor 15 de esta manera tiene la ventaja de que se puede facilitar la colocacion para disponer la hoja de caucho 14 en la herramienta de formacion-moldeo 1. Con el fin de realizar la colocacion de forma mas facil, tambien es una realizacion preferida que se coloquen pasadores en la herramienta de formacion-moldeo 1 mientras que en el bastidor de la hoja de caucho se colocan agujeros para los pasadores, de modo que la disposicion de la hoja de caucho se determine de forma inequvoca.

Despues del sellado entre la hoja de caucho 14 y el cordon de caucho 7, como se representa en la figura 3(B), el interior del espacio sellado es rarificado por una bomba de vado o analogos, de modo que se aplique presion atmosferica al laminado 13 que se forma. Rarificar en la presente invencion se refiere a proporcionar un estado de presion negativa por rarificacion, y la aplicacion de presion atmosferica quiere decir aplicar la presion de la atmosfera como resultado de la rarificacion, no aplicar la misma presion que el valor absoluto de presion atmosferica estandar o analogos.

Despues de la conformacion, se verifica el laminado 13 para ver si tiene o no un defecto, tal como arruga, a traves de la hoja de caucho mientras se sigue aplicando presion atmosferica al laminado 13 continuando la rarificacion. Asf, se utiliza hoja de caucho transparente o translucida para la hoja de caucho. La situacion de formacion tambien se confirma preferiblemente realizando una medicion dimensional a traves de la hoja de caucho cuando sea preciso.

A continuacion, un medio de calentamiento calentado por un controlador de temperatura del molde se introduce en el tubo 4 para calentar la herramienta de formacion-moldeo 1 y calentar el laminado 13 despues de formarse. Como resultado, la resina termoplastica o termoestable que hay entre las capas de los tejidos de fibra de refuerzo se ablanda y funde para unir las capas, tambien se continua el calentamiento durante un tiempo predeterminado segun sea preciso, a continuacion se detiene el calentamiento y se enfna el laminado 13, de modo que se puede lograr una preforma 19 en la que los tejidos de fibra de refuerzo estan unidos manteniendo al mismo tiempo la forma

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

obtenida.

Entonces, la herramienta de formacion-moldeo puede calentarse segun sea preciso introduciendo tambien un medio de calentamiento en el tubo 5.

Entonces, la tasa de aumento de temperatura de la herramienta de formacion-moldeo es preferiblemente de 0,5°C/minuto o mas y de 3°C/minuto o menos en un rango de temperatura de calentamiento de 40°C o mas y 130°C o menos. Si la tasa de aumento de temperatura es inferior a 0,5°C/minuto, se tarda tanto tiempo en elevar la temperatura a una temperatura predeterminada que se prolonga el tiempo de produccion de una preforma. Mientras tanto, si la tasa de aumento de temperatura es superior a 3°C/minuto, el aumento de temperatura de un material base de fibra de refuerzo puede no seguir la tasa de aumento de temperatura de la herramienta de formacion- moldeo, y en consecuencia se produce facilmente calentamiento irregular.

El laminado 13 puede estar a temperatura ambiente cuando se encaja en la forma de la herramienta de formacion- moldeo, y la resina termoplastica o termoestable entre las capas de un material base de fibra de refuerzo se ablanda y funde por calentamiento mejorando el deslizamiento entre las capas de un material base de fibra de refuerzo. Como resultado, es preferible que se mejore la formabilidad y que se evite la formacion de arrugas.

La temperatura de calentamiento del laminado 13 es preferiblemente la temperatura de transicion vftrea (puede abreviarse a continuacion como Tg) o mas de la resina termoplastica y/o termoestable que hay en la superficie de los tejidos de fibra de refuerzo, y 200°C o menos. Aqm, el metodo de medicion de Tg del material de resina se basa en JlS K 7121 2006 y la medicion se realiza a un aumento de la tasa de temperatura de 10°C/minuto.

El material de resina situado entre las capas del laminado 13 se ablanda calentando el laminado 13 por encima de Tg y se rarifica tal cual con el fin de aplicar la presion de laminado para producir una preforma, y por ello las capas del laminado pueden unirse por el material de resina tan firmemente que se puede mejorar la estabilidad de forma de una preforma.

Mientras tanto, la temperatura de moldeo de los materiales estructurales para aviones hechos de plasticos reforzados con fibra de temperatura de moldeo comparativamente alta es tfpicamente de aproximadamente 180°C a 200°C, y el lfmite superior de la temperatura de calentamiento en el paso de formacion es preferiblemente menor que el lfmite superior de la temperatura de calentamiento en el paso de moldeo. El material subsidiario, tal como hoja de caucho, y un controlador de temperatura del molde se determinan frecuentemente a la temperatura de moldeo de los materiales estructurales para aviones, y el material subsidiario y el controlador de temperatura del molde que tienen resistencia al calor o son capaces de calentarse a mas de 200°C, son ocasionalmente de una especificacion especial que hace posible que el costo de material y equipo sea alto. Asf, la temperatura de calentamiento se determina aqm preferiblemente a 200°C o menos.

Ademas, el grosor de una preforma puede ser regulado regulando la temperatura de calentamiento del laminado 13. Es decir, la temperatura de calentamiento del laminado 13 puede regular el grado de ablandamiento del material de resina y la deformacion (colapso) del material de resina por rarificacion para regular el grosor de una preforma.

La fraccion de volumen de fibra (puede abreviarse a continuacion como Vf) que influye en el peso y las caractensticas dinamicas de los plasticos reforzados con fibra tambien se puede mejorar de tal manera que una resina de matriz sea infundida e impregnada en una preforma para a continuacion sangrar la resina de matriz excesivamente impregnada en el paso de sangrado, y la regulacion del grosor de una preforma es sumamente importante porque la fraccion de volumen de fibra depende en gran medida del grosor de una preforma.

De esta manera, dado que la mejora de la estabilidad de forma de una preforma y el grosor de una preforma son regulados por el control del calentamiento del laminado 13, es sumamente importante controlar el calentamiento con alta precision, y calentar y enfriar a una temperatura predeterminada rapidamente con la herramienta de formacion- moldeo 1 usada en la presente invencion.

La presion aplicada al laminado 13 tambien puede controlarse segun sea preciso. Con respecto a la regulacion de tal presion, la presion (presion manometrica) en el espacio sellado es preferiblemente de 10 kPa o mas y de 1000 kPa o menos regulando el grado de vacfo, mas preferiblemente de 10 kPa o mas y de 101,3 kPa o menos. Este rango es preferible porque la presion puede ser regulada solamente por descompresion en la atmosfera con una bomba de vacfo o analogos y porque permite simplificar el equipo. Si la presion es inferior a 10 kPa, no es preferible porque la presion es tan baja que se produce facilmente un grosor irregular de una preforma.

Uno de los objetos de la presente invencion es producir una preforma y plasticos reforzados con fibra usando una herramienta de formacion-moldeo calentable sin usar aparatos de calentamiento caros como un autoclave y un horno, pero se puede usar un dispositivo de presion tal como un autoclave conjuntamente segun sea preciso. Es decir, se puede producir una preforma de tal manera que el laminado 13 se coloque en la herramienta de formacion- moldeo 1 y se forme a presion atmosferica por rarificacion aplicando a continuacion presion superior a la presion atmosferica usando un dispositivo de presion tal como un autoclave segun sea preciso. El laminado es presurizado

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

por presion mas alta que la presion atmosferica, de modo que el grosor de una preforma se hace mas fino y se puede producir una preforma para moldear plasticos reforzados con fibra que tiene un Vf alto.

Ademas, con respecto a la produccion de una preforma, como se representa en la figura 6, un material subsidiario, tal como medio de distribucion de resina 20 para un recorrido de flujo de la resina de matriz infundida en el moldeo por transferencia de resina, se dispone y forma igualmente al disponer el laminado 13 en una parte convexa hueca de la herramienta de formacion-moldeo 1. Asf, el paso de colocar por separado un material subsidiario en una preforma se puede omitir al producir plasticos reforzados con fibra segun la presente invencion, usando la preforma obtenida. Dado que el medio de distribucion de resina 20 se hace tfpicamente de resina termoplastica tal como nylon, el medio de distribucion de resina 20 se forma con la forma de una parte convexa hueca de la herramienta de formacion-moldeo 1 por el paso de calentamiento y presion al producir una preforma, y encaja en la forma del laminado formado 13. Asf, se obtiene la ventaja de que el embolsamiento se realiza facilmente en el moldeo por transferencia de resina.

A continuacion se describira un proceso para producir plasticos reforzados con fibra que no pertenece a la presente invencion. Los plasticos reforzados con fibra puede obtenerse por moldeo por transferencia de resina utilizando la herramienta de formacion-moldeo a traves de los pasos siguientes:

(B) un paso de formacion que consiste en formar el laminado rarificando el interior del espacio sellado para aplicar presion atmosferica al laminado despues de cubrir todo el laminado con una hoja de caucho para sellar la herramienta de formacion-moldeo;

(C) un paso de calentamiento y presurizacion que consiste en unir los tejidos de fibra de refuerzo a traves de la resina termoplastica y/o termoestable en la superficie de los tejidos de fibra de refuerzo introduciendo un medio de calentamiento en un tubo para calentar y presurizar el laminado despues de formarlo;

(D) un paso de colocacion de material subsidiario que consiste en colocar tambien un medio de distribucion de resina y capa de desprendimiento para infundir e impregnar una resina de matriz mientras que se libera el sellado de la hoja de caucho y la preforma obtenida se mantiene en la herramienta de formacion-moldeo sin ser extrafda del molde;

(E) un paso de embolsado con consiste en rarificar el interior del espacio sellado despues de cubrir la preforma, el medio de distribucion de resina y la capa de desprendimiento con una pelfcula de embolsado para sellar la herramienta de formacion-moldeo;

(H) un paso de extraccion del molde que consiste en extraer del molde un producto moldeado de la herramienta de formacion-moldeo.

Un proceso para producir plasticos reforzados con fibra se describira a continuacion con detalle con referencia a la figura 5. La figura 5(A) es una vista en seccion transversal que representa un ejemplo de un estado de producir una preforma 19 usando la herramienta de formacion-moldeo 1. La figura 5(B) representa un estado de calentar el laminado a una temperatura y tiempo predeterminados para producir la preforma 19 y a continuacion quitar la hoja de caucho 14. La figura 5(C) representa un estado de rarificar el interior del espacio sellado por una bomba de vacfo para realizar embolsado.

Los pasos (A) a (C) son basicamente los mismos que dicho proceso para producir la preforma. A continuacion, el paso (D) se realiza despues de la siguiente manera. Es decir, despues de producir la preforma (figura 5(A)), se libera el sellado efectuado por la hoja de caucho 14 y la preforma obtenida no se extrae del molde y se mantiene en la herramienta de formacion-moldeo (figura 5(B)), y se colocan en la preforma 19 materiales subsidiarios, tales como el medio de distribucion de resina 20 y la capa de desprendimiento para infundir e impregnar una resina de matriz. Aqrn, en el caso donde materiales subsidiarios, tales como el medio de distribucion de resina 20 y la capa de desprendimiento, se disponen al producir la preforma, los materiales subsidiarios no tienen que disponerse de nuevo despues de la formacion.

A continuacion, toda la preforma 19 y los materiales subsidiarios, tales como el medio de distribucion de resina 20 y la capa de desprendimiento, se cubren con la pelfcula de embolsado 22 y se sellan (figura 5(C)). En esta ocasion, se

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

usa preferiblemente un sellante 23. Se coloca preferiblemente una chapa 21 sobre la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 de modo que la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 para una resina de matriz dispuestos en la herramienta de formacion-moldeo 1 no sean bloqueados por la presion atmosferica cuando despues se efectue la rarificacion.

Posteriormente, se impregna una resina de matriz en la preforma desde la entrada de resina 8 y se infunde a traves del medio de distribucion de resina 20 mientras el interior del espacio sellado es rarificado.

Despues de impregnar una resina de matriz en la preforma 19, es preferible parar la infusion de una resina de matriz para cerrar la entrada de resina 8 y sangrar una resina de matriz excesivamente impregnada en la preforma a partir del orificio de sangrado 9. De esta manera, se sangra la resina excesivamente impregnada, de modo que el peso y las caractensticas dinamicas pueden mejorarse mejorando la fraccion de volumen de fibra de refuerzo Vf de un producto moldeado. Una resina de matriz excesivamente impregnada en la preforma se sangra preferiblemente segun sea preciso tambien a partir de la entrada de resina cerrada 8. Cabe esperar el efecto de uniformar Vf sangrando de esta manera una resina de matriz tambien por la entrada de resina 8.

Se introduce un medio de calentamiento en el tubo 4 despues de infundir una resina de matriz de esta forma, y la matriz se calienta y cura para extraer de la herramienta de formacion-moldeo un producto moldeado con la resina de matriz curada, de modo que se puede obtener plasticos reforzados con fibra.

De esta manera, se producen plasticos reforzados con fibra usando la herramienta de formacion-moldeo, y el paso de moldeo se puede preparar sin extraer del molde la preforma, de modo que el tiempo requerido para moldeo se puede acortar preferiblemente. Dado que la preforma que tiene baja estabilidad de forma, no impregnada con una resina de matriz, no se tiene que sacar del molde, mover y colocar en una herramienta de moldeo, la posibilidad de danar la preforma es tan baja que como resultado se pueden producir preferiblemente plasticos reforzados con fibra de excelente calidad.

Con respecto a la produccion de plasticos reforzados con fibra, la preforma producida por dicho proceso tambien puede colocarse en una herramienta de moldeo por separado preparada para infundir, impregnar y curar la resina de matriz. En particular, en el caso donde la exactitud dimensional de la forma exterior se requiere con una exactitud sumamente alta, la preforma se coloca preferiblemente y moldea en un molde hembra con la forma exterior determinada. En particular, en el caso donde se requiere una exactitud dimensional de ±1 mm o mas, la preforma producida por dicho proceso se moldea preferiblemente en un molde hembra preparado por separado.

En el paso (D), se coloca preferiblemente una chapa de presion en el medio de distribucion de resina y la capa de desprendimiento. El medio de distribucion de resina 20 tiene tipicamente irregularidades con el fin de distribuir resina. Asf, la aspereza superficial de un producto moldeado con plasticos reforzados con fibra en el lado con el medio dispuesto, es aspero en comparacion con el lado que contacta con la herramienta de formacion-moldeo. Entonces, en el caso de mejorar la aspereza superficial, es preferible colocar una chapa de presion en los materiales subsidiarios tal como el medio de distribucion de resina y la capa de desprendimiento para realizar la rarificacion indicada mas adelante, infusion de resina y curado en el estado. La colocacion de una chapa de presion permite aplicar presion atmosferica a plasticos reforzados con fibra a traves de la chapa de presion, de modo que la aspereza superficial en el lado con el medio dispuesto tambien puede reducirse mejorando la suavidad superficial.

Ejemplos

La presente invencion se describira a continuacion mas espedficamente con referencia a ejemplos, ejemplos de referencia y ejemplos comparativos.

La herramienta de formacion-moldeo 1 representada en las figuras 1 y 2 se formo para realizar pruebas de calentamiento y de enfriamiento.

(Herramienta de formacion-moldeo)

La figura 1 representa una vista en seccion transversal de la herramienta de formacion-moldeo 1 y la figura 2 representa una vista superior de la misma. Aqrn, la figura 2 es una vista que representa solamente el tubo 4 y el tubo 5 dispuesto en la superficie trasera de la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 a excepcion de la parte de chapa frontal 2 y la parte de chapa plana 3 que forma una parte convexa hueca.

La parte de chapa frontal 2 que forma una parte convexa hueca se obtuvo formando SUS304 con un grosor de 3 mm en forma de C. La parte convexa tema un ahusamiento de modo que la anchura era 300 mm en un extremo (extremo derecho en la figura 2) y 150 mm en el otro extremo (extremo izquierdo en la figura 2). La parte convexa tema una longitud uniforme de 5000 mm (en la direccion de derecha a izquierda en la figura 2) y una altura de 100 mm (en la direccion de arriba abajo en la figura 1). El tamano del producto era de 4800 mm de longitud de la parte

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

convexa de 5000 mm, y se trazo una lmea de corte 50 del producto a 100 mm hacia dentro desde cada uno de ambos extremos.

Mientras tanto, la parte de chapa plana 3 era de SUS304 con un grosor de 10 mm, y de 1300 mm de anchura (en la direccion de arriba abajo en la figura 2) y de 6000 mm de longitud (en la direccion de derecha a izquierda en la figura 2). Se dispusieron doce agujeros 11 de 100 mm de diametro en la direccion mas larga en el centro de la direccion de la anchura de la parte de chapa plana 3, y se puso una abertura (no representada) en la parte de extremo en el lado mas ancho de la parte convexa hueca con el fin de disponer un aislante termico 10 mas tarde. Se dispuso un canal, como el orificio de llenado 8 ((922 mm) y el orificio de sangrado 9 ((914 mm), de una resina de matriz cerca de ambos extremos de la parte de chapa plana 3 (la parte de extremo en las direcciones derecha e izquierda en la figura 1). Se dispuso una ranura roscada como un agujero pasante para el canal, y en ella se montaron acopladores 26 y 27 en los que se podfan montar tubos (diametro exterior de 12 mm) para llenado y rarificacion. Estos acopladores se enrollaron con una cinta de sellado para asegurar el sellado.

Se coloco un tubo de cobre con un diametro de 18 mm (diametro interior de 16 mm) como el tubo 4 en la superficie trasera de la parte de chapa frontal 2 con seis tubos en total como se representa en la figura 1. Entre ellos, cuatro tubos se colocaron en la superficie trasera de la chapa superior en la parte convexa hueca, y los otros dos tubos se colocaron en la superficie trasera de la chapa lateral. Cuatro tubos entre los seis tubos se dispusieron de manera que sobresaliesen 50 mm de la lmea de corte 50, como se representa en la figura 2. Dado que la parte convexa hueca tema un ahusamiento y se adelgazaba a 150 mm en la punta, dos tubos dispuestos en el medio entre cuatro tubos del tubo 4 dispuestos en la superficie trasera de la chapa superior no estaban en la punta de la parte convexa, sino colocados dentro de 3000 mm de la parte de extremo en el lado mas ancho de la parte convexa.

El tubo 4 se cubrio con cemento 6 conteniendo carbono (cemento conductor termico) e integrado con la parte de chapa frontal 2.

La parte de chapa frontal 2 con el tubo 4 asf integrado se integro con la parte de chapa plana 3 por soldadura estanca.

El tubo 5 se monto en la parte de chapa plana 3 mediante el mismo proceso que el tubo 4 montado en la superficie trasera de la parte de chapa frontal 2. El aislante termico 10 hecho de lana de vidrio se coloco dentro de la parte convexa hueca desde la abertura prevista para la parte de chapa plana 3.

Ademas, el cordon de caucho de silicona 7 de 30 mm de diametro se unio e integro con la parte de chapa plana 3 en el exterior de la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 por un adhesivo de silicona. El cordon de caucho de silicona 7 y la parte de chapa plana 3 se sellaron con el adhesivo de silicona.

Se conecto una lmea de medio de calentamiento de un controlador de temperatura del molde (NCN-200, fabricado por Matsui Manufacturing, Co., Ltd.) al tubo 4 y asf se preparo el tubo 5 de la herramienta de formacion-moldeo 1. Se uso aceite de calentamiento (BARRELTHERM 400, fabricado por MATSUMURA OIL CO., LTD.) como el medio de calentamiento y se puede calentar hasta una temperatura de 200°C por el controlador de temperatura del molde.

(Pruebas de calentamiento y enfriamiento de la herramienta de formacion-moldeo)

En la herramienta de formacion-moldeo de la constitucion descrita anteriormente se monto un termopar tipo K en la lmea central en la direccion de la anchura (direcciones derecha e izquierda en la figura 1) de la parte de placa chapa superior de la parte convexa hueca a intervalos de 50 mm. Ademas, se monto un termopar tipo K en la lmea central en la direccion de altura de la parte de placa lateral de la parte convexa a intervalos de 50 mm. Todos los termopares de tipo K se conectaron a un registrador de datos con el fin de supervisar la temperatura de los puntos provistos de los termopares. A continuacion, se coloco un aislante termico, en el que se introdujo lana de vidrio en una bolsa de tela, con el fin de cubrir toda la herramienta de formacion-moldeo 1.

La temperatura preestablecida del controlador de temperatura del molde se puso a una temperatura de 92°C para calentar la herramienta de formacion-moldeo a partir de la temperatura ambiente. Como resultado, la herramienta de formacion-moldeo estaba dentro de una temperatura de 90 ± 1°C en todos los puntos a los 90 minutos despues de comenzar el calentamiento por el controlador de temperatura del molde, y se confirmo que el calentamiento se puede realizar muy rapidamente con alta precision.

A continuacion, la temperatura preestablecida del controlador de temperatura del molde se puso a una temperatura de 40°C para enfriar la herramienta de formacion-moldeo de 90°C a 40°C. Como resultado, la herramienta de formacion-moldeo se enfrio a 40°C o menos en todos los puntos a los 25 minutos despues de que el controlador de temperatura del molde comenzase el enfriamiento, y se confirmo que el enfriamiento se puede realizar muy rapidamente.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

(Material base de fibra de refuerzo)

Un tejido de fibra de carbono unidireccional (una masa de fibra de carbono por area unitaria de 190 g/cm2) compuesto de fibra de carbono (T800S, fabricado por Toray Industries Inc.) se uso como un material base de fibra de refuerzo. Un material particulado de resina (temperatura de transicion vftrea Tg = 70°C) que tiene resina termoplastica como el componente principal se adhirio a 27 g/cm2 sobre una superficie del material base de fibra de refuerzo.

(Laminado)

El material base de fibra de refuerzo se corto y lamino para preparar un laminado. La constitucion del laminado era de 32 capas de tal manera que la fibra de carbono estuviese orientada en la direccion de [(45/0/ - 45/90)4] s, y la forma era una forma trapezoidal que tema una altura de 4900 mm, una base inferior de 440 mm y una base superior de 290 mm. Cada valor numerico entre parentesis significa angulo en grados (°) de la fibra de carbono en cada una de las capas, 4 despues del parentesis significa laminacion repitiendo (45/0/45/90) cuatro veces, y S despues de los corchetes significa que el laminado en los corchetes se lamino mas a simetna especular (S).

(Produccion de preforma)

Como se representa en la figura 3(A), el laminado 13 se coloco en la parte convexa de la herramienta de formacion- moldeo 1. Se preparo la hoja de caucho de silicona 14 y se montaron cuatro piezas de las hojas con una valla 15 compuesta de un angulo en forma de L y un cordon plano hecho de aluminio (teniendo cada uno un grosor de 3 mm). La hoja de caucho de silicona 14 se coloco en el laminado 13 para cubrir el laminado 13, y el laminado 13 se sello entre la hoja de caucho de silicona 14 y el cordon de caucho de silicona 7. Despues del sellado, el espacio entre la herramienta de formacion-moldeo 1 y la hoja de caucho de silicona 14 se rarifico con una bomba de vado formando el laminado 13 en la forma de la parte convexa hueca 2 de la herramienta de formacion-moldeo 1, como se representa en la figura 3(B).

Despues de la formacion, se monto un termopar en la hoja de caucho de silicona 14 que cubna el laminado 13 con el fin de supervisar la temperatura del laminado 13. El termopar se monto en la misma posicion que en el ejemplo 1, a saber, el punto correspondiente a la parte de placa superior y el punto correspondiente a la parte de placa lateral de la parte convexa hueca a intervalos de 50 mm.

A continuacion, despues de confirmar la situacion de formacion a traves de la hoja de caucho de silicona 14 para confirmar la ausencia de defectos como arrugas y meandros de fibra destacados, toda la herramienta de formacion- moldeo 1 se cubrio con un aislante termico usado en el ejemplo 1 para poner a continuacion la temperatura preestablecida del controlador de temperatura del molde a una temperatura de 92°C y calentar el laminado 13 despues de formarlo de la misma manera que en el ejemplo 1. Despues de 90 minutos, se confirmo que todos los puntos estaban dentro de una temperatura de 90 ± 1°C, y a continuacion se produjo la preforma 19 manteniendola en el mismo estado durante 2 horas.

Posteriormente, la temperatura preestablecida del controlador de temperatura del molde se puso a una temperatura de 40°C para enfriar la preforma 19 de la misma manera que en el ejemplo 2. Despues de confirmar que toda la preforma 19 se habfa enfriado a una temperatura de 40°C o menos, se paro la rarificacion realizada con una bomba de vado para liberar la preforma 19 al aire y se observo la preforma 19 despues de quitar la hoja de caucho de silicona 14.

Como resultado, se confirmo que la preforma era una preforma favorable a causa de la ausencia de defectos como arrugas y meandros de fibra. El grosor de la preforma 19 en los puntos correspondientes a la parte de placa lateral de la parte convexa hueca se midio en la direccion mas larga a intervalos de 30 mm, y en consecuencia se confirmo que el grosor en todos los puntos estaba dentro del grosor previsto de 6,24 ± 0,1 mm y la exactitud dimensional de la preforma era sumamente favorable.

El medio de distribucion de resina 20 como los materiales subsidiarios para infundir e impregnar una resina de matriz se coloco en la preforma 19 como se representa en la figura 5(C) mientras que la preforma 19 obtenida en el ejemplo 2 se mantuvo colocada en la herramienta de formacion-moldeo. El medio de distribucion de resina 20 se preparo con dos piezas, que se colocaron con el fin de conectar a la entrada de resina 8 como el medio de distribucion de resina para infundir una resina de matriz y el orificio de sangrado 9 como el medio de distribucion de resina para rarificar una resina de matriz, respectivamente como se representa en la figura 5(C). Se coloco una chapa 21 en la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 mientras que el medio de distribucion de resina 20 estaba entremedio. Se coloco una capa de desprendimiento, no representada en la figura 5(C), entre la preforma 19 y el medio de distribucion de resina 20. La capa de desprendimiento era un material subsidiario colocado de modo que el medio de distribucion de resina 20 no se uniese e integrase con un producto moldeado despues del endurecimiento de una resina de matriz.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

En cada uno de un acoplador 26 para la entrada de resina y un acoplador 27 para el orificio de sangrado se monto un tubo hecho de nylon con un diametro exterior de 12 mm.

A continuacion, la preforma 19, el medio de distribucion de resina 20 y analogos se cubrieron con la pelfcula de embolsado 22 para sellar la herramienta de formacion-moldeo 1 disponiendo un sellante 23 en la parte de extremo de la pelfcula de embolsado 22. Se monto un termopar en la pelfcula de embolsado 22 que cubna la preforma con el fin de supervisar la temperatura de la preforma 19. El termopar se monto en la misma posicion que en el ejemplo 1, a saber, el punto correspondiente a la parte de placa superior y el punto correspondiente a la parte de placa lateral de la parte convexa hueca a intervalos de 50 mm.

Posteriormente, el tubo de rarificacion se conecto a una bomba de vado y se rarifico el interior del espacio sellado por la pelfcula de embolsado 22 para confirmar la ausencia de escapes y a continuacion calentar la preforma 19 mientras que la temperatura preestablecida del controlador de temperatura del molde se puso a una temperatura de 72°C.

Se confirmo que la preforma 19 se calento a una temperatura de 70°C, y a continuacion se infundio una resina de matriz desde el tubo para llenado. La resina de matriz infundida desde el tubo permanecio en la entrada de resina 8 prevista para la herramienta de formacion-moldeo 1, y a continuacion se infundio e impregno en la preforma 19 a traves del medio de distribucion de resina 20 colocado para conexion a la entrada de resina 8.

Se confirmo que la resina de matriz estaba impregnada en toda la preforma 19, y a continuacion se cerro el tubo de llenado terminando la infusion de la resina de matriz.

Despues de terminar la infusion de la resina de matriz, posteriormente se efectuo la rarificacion del orificio de sangrado 9 para sangrar la resina de matriz excesivamente impregnada en la preforma 19 durante 1 hora. Se confirmo que la resina de matriz excedente habfa llegado al orificio de sangrado 9 a traves del medio de distribucion de resina dispuesto para conexion al orificio de sangrado, y que habfa salido por el tubo de rarificacion.

Despues de terminar el sangrado de la resina de matriz, toda la herramienta de formacion-moldeo 1 se cubrio con un aislante termico de la misma manera que en el ejemplo 1, y la temperatura preestablecida del controlador de temperatura del molde se puso a una temperatura de 132°C para calentar la resina de matriz impregnada en la preforma 19 a una temperatura de 130°C.

Posteriormente se confirmo que todos los puntos de la preforma 19 se habfan calentado a una temperatura de 130 ± 1°C de la misma manera que en el ejemplo de referencia 3, la resina de matriz se mantuvo 2 horas y curo obteniendo un producto moldeado.

Despues de terminar el curado, la temperatura preestablecida del controlador de temperatura del molde se puso a una temperatura de 40°C para realizar el enfriamiento, y despues de confirmar que todos los puntos del producto moldeado estaban a 40°C o menos, el producto moldeado de plasticos reforzados con fibra se saco del molde.

No solamente el producto moldeado, sino tambien la resina de matriz que quedaba en la entrada de resina 8 y el orificio de sangrado 9 dispuesto en la herramienta de formacion-moldeo 1 se curaron de manera que se sacasen facilmente del molde.

Se confirmo que el producto moldeado obtenido no tema defectos como arrugas y meandros de fibra, y la fraccion de volumen de fibra de carbono Vf del producto moldeado estaba dentro de 57,5 ± 2,5% previsto. La fraccion de volumen de fibra de carbono se midio en base a un metodo de digestion de matriz (4) usando acido sulfurico segun JIS K 7075 (2006).

(Herramienta de formacion-moldeo)

Se produjo la misma herramienta de formacion-moldeo que en el ejemplo 1 a excepcion de que no se facilito el tubo 4 y el tubo 5 hechos de tubos de cobre, el material conductor termico 6 y el aislante termico 10 hecho de lana de vidrio.

(Pruebas de calentamiento y enfriamiento de la herramienta de formacion-moldeo)

Se monto un termopar en la herramienta de formacion-moldeo de la misma manera que en el ejemplo 1 con el fin de supervisar el calentamiento y el enfriamiento de la herramienta de formacion-moldeo con un registrador de datos.

La herramienta de formacion-moldeo se puso en un horno de aire caliente en este estado y el horno se puso a una temperatura de 92°C. Aqrn, el horno de aire caliente usado era tal que el aire caliente 70 salfa en una direccion

5

10

15

20

25

30

perpendicular a la direccion mas larga de la herramienta de formacion-moldeo para calentar el interior del horno, como se representa en la figura 7.

Cuando el estado de calentamiento de la herramienta de formacion-moldeo se confirmo despues de 90 minutos, la parte de placa lateral 60 de la parte convexa contra la que se soplo el aire caliente se habfa calentado con una precision de 90 ± 5°C, pero todavfa los puntos a excepcion de la parte estaban a menos de 85°C; se confirmo que el estado de calentamiento variaba con la posicion de la herramienta de formacion-moldeo.

Por ello, se continuo el calentamiento hasta que todos los puntos estuvieron dentro de una temperatura de 90 ± 5°C, y eso era 180 minutos despues de comenzar el calentamiento del horno de aire caliente cuando todos los puntos se habfan calentado dentro del rango de temperatura.

Se hizo una parte convexa solida hecha de SUS304, que tema la misma forma externa que la parte convexa hueca del molde de formacion-moldeo usado en el ejemplo 1. Posteriormente, el tubo 18 para un recorrido de flujo de un medio de calentamiento se coloco en la parte inferior de la parte convexa con 6 tubos en total usando los mismos tubos de cobre que los usados en el ejemplo 1, como se representa en la figura 4. La parte convexa 17 se soldo e integro con la parte de chapa plana 3 produciendo una herramienta de formacion-moldeo 16.

En esta herramienta de formacion-moldeo se monto un termopar de la misma manera que en el ejemplo 1 con el fin de supervisar el calentamiento y el enfriamiento de la herramienta de formacion-moldeo con un registrador de datos. De la misma manera que en el ejemplo 1, el tubo 18 se conecto a una lmea de medio de calentamiento del controlador de temperatura del molde y la temperatura preestablecida del controlador de temperatura del molde se puso a una temperatura de 92°C para calentar la herramienta de formacion-moldeo.

Cuando el estado de calentamiento de la herramienta de formacion-moldeo se confirmo despues de 90 minutos, se confirmo que todos los puntos estaban a menos de 90°C y la diferencia de temperatura era 10°C o mas, dependiendo del punto. A continuacion se continuo el calentamiento y, cuando se confirmo de nuevo el estado de calentamiento a los 180 minutos despues de comenzar el calentamiento, todos los puntos estaban a menos de 90°C.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para producir una preforma caracterizado porque la preforma para moldeo por transferencia de resina asistido por vado se produce usando una herramienta de formacion-moldeo para moldeo por transferencia de resina asistido por vado de plasticos reforzados con fibra, obtenida integrando una parte de chapa frontal (2) y una parte de chapa plana (3) para formar una parte convexa hueca, donde un agujero (11) esta colocado en una region de la parte de chapa plana (3) que esta rodeada por la parte de chapa frontal (2) que forma la parte convexa hueca, y en la que un tubo metalico como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento (4) esta integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal (2) por un material conductor termico (6) y un cordon de caucho (7) esta integrado con el exterior de una region usada para formacion o moldeo en la parte de chapa plana (3), donde

el grosor de la parte de chapa frontal (2) es 1 mm o mas y 15 mm o menos, donde el diametro del cordon de caucho (7) es 10 mm o mas y 100 mm o menos, y donde

una entrada de resina (8) y un orificio de sangrado de una resina de matriz (9) para moldeo por transferencia de resina asistido por vado estan colocados en la parte de chapa plana (3) entre la parte convexa y el cordon de caucho (7)

mediante los pasos siguiente:

(A) un paso de colocacion que consiste en colocar en la herramienta de formacion-moldeo un laminado (13) cuyos tejidos de fibra de refuerzo que tienen resina termoplastica y/o termoestable en su superficie son laminados;

(B) un paso de formacion que consiste en formar el laminado rarificando el interior del espacio de sellado despues de cubrir todo el laminado (13) con una hoja de caucho transparente o translucida (14) para sellar la herramienta de formacion-moldeo;

(B1) un paso de verificacion que consiste en verificar si el laminado (13) tiene un defecto, tal como arruga, o no a traves de la hoja de caucho mientras se sigue aplicando presion atmosferica al laminado (13) continuando la rarificacion; y

(C) un paso de calentamiento y presurizacion que consiste en unir los tejidos de fibra de refuerzo a traves de la resina termoplastica y/o termoestable en la superficie de los tejidos de fibra de refuerzo introduciendo un medio de calentamiento en el tubo (4, 5) para calentar y presurizar el laminado (13) despues de formarlo.
2. El proceso para producir una preforma segun la reivindicacion 1, en el que se coloca un material subsidiario como un recorrido de flujo de una resina de matriz en moldeo por transferencia de resina asistido por vado conjuntamente con el laminado (13) en el paso de colocacion (A).
3. El proceso para producir una preforma segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la tasa de aumento de temperatura de la herramienta de formacion-moldeo es 0,5°C/minuto o mas y 3°C/minuto o menos en un rango de temperatura de calentamiento de 40°C o mas y 130°C o menos en el paso de calentamiento y presurizacion (C).
4. Un proceso para producir plasticos reforzados con fibra, caracterizado porque la preforma obtenida por el proceso segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 se coloca en una herramienta de moldeo diferente de la herramienta de formacion-moldeo para infundir, impregnar y curar una resina de matriz.
5. Un proceso para producir plasticos reforzados con fibra, caracterizado porque el moldeo por transferencia de resina asistido por vado se realiza usando una herramienta de formacion-moldeo (1) para moldeo por transferencia de resina asistido por vado de plasticos reforzados con fibra, obtenida integrando una parte de chapa frontal (2) y una parte de chapa plana (3) para formar una parte convexa hueca, donde un agujero (11) esta colocado en una region de la parte de chapa plana (3) que esta rodeada por la parte de chapa frontal (2) que forma la parte convexa hueca, y en la que un tubo metalico como un recorrido de flujo de un medio de calentamiento (4) esta integrado con la superficie trasera de la parte de chapa frontal (2) por un material conductor termico (6) y un cordon de caucho (7) esta integrado con el exterior de una region usada para formacion o moldeo en la parte de chapa plana (3), donde

el grosor de la parte de chapa frontal (2) es 1 mm o mas y 15 mm o menos, donde el diametro del cordon de caucho (7) es 10 mm o mas y 100 mm o menos, y donde

una entrada de resina (8) y un orificio de sangrado de una resina de matriz (9) para moldeo por transferencia de resina asistido por vado estan colocados en la parte de chapa plana (3) entre la parte convexa y el cordon de caucho (7)

mediante los pasos siguientes:

(A) un paso de colocacion que consiste en colocar en la herramienta de formacion-moldeo un medio de distribucion

5

10

15

20

25

30

35

40

de resina (20) y capa de desprendimiento como un recorrido de flujo de una resina de matriz en moldeo por transferencia de resina asistido por vado conjuntamente con un laminado (13) cuyos tejidos de fibra de refuerzo que tienen resina termoplastica y/o termoestable en su superficie son laminados;

(B) un paso de formacion que consiste en formar el laminado rarificando el interior del espacio de sellado despues de cubrir todo el laminado (13) con una hoja de caucho transparente o translucida (14) para sellar la herramienta de formacion-moldeo;

(B1) un paso de verificacion que consiste en verificar si el laminado (13) tiene un defecto, tal como arruga, o no a traves de la hoja de caucho mientras se sigue aplicando presion atmosferica al laminado (13) continuando la rarificacion;

(C) un paso de calentamiento y presurizacion que consiste en unir los tejidos de fibra de refuerzo a traves de la resina termoplastica y/o termoestable en la superficie de los tejidos de fibra de refuerzo introduciendo un medio de calentamiento en un tubo (18) para calentar y presurizar el laminado (13) despues de formarlo;

(D) un paso de embolsado que consiste en rarificar el interior del espacio sellado despues de cubrir la preforma (19), el medio de distribucion de resina (20) y la capa de desprendimiento con una pelfcula de embolsado (22) para sellar la herramienta de formacion-moldeo mientras se libera el sellado de la hoja de caucho (14) y la preforma obtenida (19), el medio de distribucion de resina (20) y la capa de desprendimiento se mantienen en la herramienta de formacion-moldeo sin sacarlos del molde;

(E) un paso de infundir e impregnar resina que consiste en infundir una resina de matriz mientras se rarifica el interior del espacio sellado para impregnar la resina de matriz en la preforma (19) a traves del medio de distribucion de resina (20);

(F) un paso de curacion de resina que consiste en calentar y curar la resina de matriz introduciendo un medio de calentamiento en el tubo (18); y

(G) un paso de extraccion del molde que consiste en extraer un producto moldeado de la herramienta de formacion- moldeo (1).
6. El proceso para producir plasticos reforzados con fibra segun la reivindicacion 5, en el que una chapa de presion se coloca sobre el medio de distribucion de resina (20) y la capa de desprendimiento en el paso de embolsado (D) y a continuacion la herramienta de formacion-moldeo (1) se sella con una pelfcula de embolsado.
7. El proceso para producir plasticos reforzados con fibra segun la reivindicacion 5 o 6, en el que la tasa de aumento de temperatura de la herramienta de formacion-moldeo (1) es 0,5°C/minuto o mas y 3°C/minuto o menos en un rango de temperatura de calentamiento de 40°C o mas y 130°C o menos en el paso de calentamiento y presurizacion (C).