ES2900804T3

ES2900804T3 - Artículos que incluyen fibras sin torsión y métodos para su uso

Info

Publication number: ES2900804T3
Application number: ES13860055T
Authority: ES
Inventors: Ruomiao Wang; Jesse Hipwell; Mark Mason; Thomas Ebeling; Erich Vorenkamp; Stephen Senkow
Original assignee: Hanwha Azdel Inc
Current assignee: Hanwha Azdel Inc
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2033-11-27
Also published as: EP2931517A1; KR20150093745A; US20140162020A1; CN104903087A; CA2893854A1; KR102197486B1; JP6571004B2; AU2013356368B2; CA2893854C; EP2931517B1; CN104903087B; WO2014088905A1; EP2931517A4; US10384418B2; JP2015536853A; AU2013356368A1

Abstract

Un artículo de material compuesto termoplástico que comprende: una capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras que comprende fibras de refuerzo y un polímero termoplástico; y una capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras y que comprende una pluralidad de fibras de vidrio sin torsión continuas, en donde las fibras de vidrio sin torsión continuas no se cruzan ni se superponen entre sí con contacto directo de las fibras de vidrio sin torsión continuas.

Description

DESCRIPCIÓN

Artículos que incluyen fibras sin torsión y métodos para su uso

Solicitudes de prioridad

La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional en Estados Unidos n.° 61/734715 presentada el 7 de diciembre de 2012 y de la solicitud de patente provisional en Estados Unidos n.° 61/782129 presentada el 14 de marzo de 2013.

Campo tecnológico

La presente solicitud se refiere a artículos que incluyen al menos una capa que comprende fibras sin torsión. En determinadas realizaciones, los artículos pueden incluir una capa de núcleo termoplástico y una capa que comprende fibras de vidrio sin torsión dispuestas sobre la capa de núcleo termoplástico.

Antecedentes

Los artículos para aplicaciones de materiales en automoción y construcción se diseñan normalmente de modo que cumplan una serie de especificaciones de rendimiento estrictas y competitivas.

Sumario

En un aspecto, se proporciona un artículo de material compuesto termoplástico que comprende una capa de núcleo de polímero termoplástico reforzado con fibras que comprende fibras de refuerzo y un polímero termoplástico y una capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo y que comprende una pluralidad de fibras sin torsión.

En determinadas realizaciones, la pluralidad de fibras sin torsión comprende fibras de vidrio sin torsión. En determinados casos, esencialmente todas las fibras presentes en la capa de núcleo son fibras sin torsión. En algunas configuraciones, esencialmente todas las fibras presentes en la capa de superficie son fibras sin torsión. En otras realizaciones, las fibras de la capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo consisten esencialmente en fibras de vidrio sin torsión. En realizaciones adicionales, las fibras de la capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo consisten en fibras de vidrio sin torsión. En otros ejemplos, la capa de núcleo presenta una densidad de aproximadamente 0,1 g/cm3 a aproximadamente 1,8g/cm3. En algunos ejemplos, la capa de núcleo tiene una porosidad de entre aproximadamente un 20 % y aproximadamente un 80 % en volumen de la capa de núcleo. Si se desea, el artículo final formado se puede consolidar completamente después del procesamiento, por ejemplo, después de una operación de moldeo o una operación de consolidación, la capa de núcleo y/o el artículo final pueden estar consolidados completamente o carecer esencialmente de huecos. En determinadas realizaciones, el polímero termoplástico de la capa de núcleo comprende al menos uno de entre una resina de poliolefina, una resina de mezcla de poliolefinas termoplásticas, una resina de polímero de polivinilo, una resina de polímero de butadieno, una resina de polímero acrílico, una resina de poliamida, una resina de poliéster, una resina de policarbonato, una resina de poliéstercarbonato, una resina de poliestireno, una resina de polímero de acrilonitrilo-estireno, una resina de polímero de acrilonitrilo-butilacrilato-estireno, una resina de poliéterimida, una resina de poli(éter de fenileno), una resina de poli(óxido de fenileno), una resina de poli(sulfuro de fenileno), una resina de poliéter, una resina de poliéter cetona, una resina de poliacetal, una resina de poliuretano, una resina de polibencimidazol o copolímeros o mezclas de estos.

En determinados ejemplos, las fibras de refuerzo de la capa de núcleo comprenden una o más fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras orgánicas sintéticas, fibras inorgánicas, fibras naturales, fibras minerales, fibras metálicas, fibras inorgánicas metalizadas, fibras sintéticas metalizadas, fibras cerámicas, o combinaciones de estas. En algunas realizaciones, la pluralidad de fibras sin torsión de la capa de superficie comprende una o más de entre fibras de carbono sin torsión, fibras de grafito sin torsión, fibras orgánicas sintéticas sin torsión, fibras inorgánicas sin torsión, fibras naturales sin torsión, fibras minerales sin torsión, fibras metálicas sin torsión, fibras inorgánicas metalizadas sin torsión, fibras sintéticas metalizadas sin torsión, fibras cerámicas sin torsión, o combinaciones de estas. En determinados ejemplos, la pluralidad de fibras sin torsión comprende fibras de vidrio sin torsión y una o más de entre fibras de carbono sin torsión, fibras de grafito sin torsión, fibras orgánicas sintéticas sin torsión, fibras inorgánicas sin torsión, fibras naturales sin torsión, fibras minerales sin torsión, fibras metálicas sin torsión, fibras inorgánicas metalizadas sin torsión, fibras sintéticas metalizadas sin torsión, fibras cerámicas sin torsión, o combinaciones de estas. En algunos ejemplos, la pluralidad de fibras sin torsión comprende fibras de vidrio sin torsión y la resina termoplástica comprende polipropileno.

En algunas realizaciones, las fibras de refuerzo de la capa de núcleo comprenden fibras sin torsión. El experto habitual en la técnica reconocerá, dado el beneficio de la presente divulgación, que el corte de fibras sin torsión puede proporcionar una forma final de fibras similar a la del corte de fibras con torsión. En realizaciones adicionales, las fibras sin torsión de la capa de superficie dispuestas sobre la capa de núcleo y las fibras sin torsión de la capa de núcleo comprenden al menos un tipo común de fibras sin torsión. En algunos ejemplos, las fibras sin torsión en la capa de núcleo están orientadas en una dirección similar a la orientación de las fibras sin torsión en la capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo. En ejemplos adicionales, las fibras sin torsión en la capa de núcleo están orientadas en una dirección diferente a la orientación de las fibras sin torsión en la capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo. En algunas realizaciones, la capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo comprende fibras sin torsión orientadas de manera ortogonal entre sí en la capa de superficie. En otras realizaciones, la capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo comprende además fibras con torsión. En algunas realizaciones, las fibras con torsión están orientadas esencialmente de manera paralela a la dirección de la máquina y las fibras sin torsión están orientadas a aproximadamente noventa grados de la dirección de la máquina. En otras realizaciones, las fibras sin torsión están orientadas esencialmente de manera paralela a la dirección de la máquina y las fibras con torsión están orientadas a aproximadamente noventa grados de la dirección de la máquina. En realizaciones adicionales, la superficie comprende un número de barridos de ondas de al menos 4.

En algunas realizaciones, los artículos pueden incluir una capa adicional dispuesta sobre una superficie opuesta de la capa de núcleo. En determinados ejemplos, la capa adicional comprende una pluralidad de fibras con torsión. En otros ejemplos, el artículo puede incluir al menos una capa de pintura dispuesta sobre la capa que comprende las fibras sin torsión. En algunos ejemplos, el artículo puede incluir al menos una capa de imprimación dispuesta sobre la capa que comprende las fibras sin torsión. En otros ejemplos, el artículo puede incluir una capa de pintura sobre la capa de imprimación. En otras realizaciones, la capa adicional comprende una pluralidad de fibras sin torsión. En algunos ejemplos, la capa que comprende las fibras sin torsión comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo y en la que la capa adicional que comprende las fibras con torsión comprende fibras en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras con torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo. En otros ejemplos, la capa que comprende las fibras sin torsión comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo y en la que la capa adicional que comprende las fibras con torsión comprende fibras en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras con torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo. En algunas realizaciones, la capa que comprende las fibras sin torsión comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo y en la que la capa adicional que comprende las fibras con torsión comprende fibras en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras con torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo. En otras realizaciones, la capa que comprende las fibras sin torsión comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo y en la que la capa adicional que comprende las fibras con torsión comprende fibras en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras con torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo. En realizaciones adicionales, la capa que comprende las fibras sin torsión comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo y en la que la capa adicional que comprende las fibras sin torsión comprende fibras en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal de la capa adicional son adyacentes a la capa de núcleo. En realizaciones adicionales, la capa que comprende las fibras sin torsión comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo y en la que la capa adicional que comprende las fibras sin torsión comprende fibras en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina de la capa adicional son adyacentes a la capa de núcleo. En algunas realizaciones, la capa que comprende las fibras sin torsión comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo y en la que la capa adicional que comprende las fibras sin torsión comprende fibras en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal de la capa adicional son adyacentes a la capa de núcleo. En realizaciones adicionales, la capa que comprende las fibras sin torsión comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo y en la que la capa adicional que comprende las fibras sin torsión comprende fibras en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina de la capa adicional son adyacentes a la capa de núcleo.

En determinadas realizaciones, el artículo puede incluir una pluralidad de fibras con torsión en la capa adicional. En otras realizaciones, la pluralidad de fibras con torsión de la capa adicional son adyacentes a la capa de núcleo. En algunos ejemplos, la pluralidad de fibras sin torsión de la capa adicional son adyacentes a la capa de núcleo. En ejemplos adicionales, el artículo puede incluir una pluralidad de fibras con torsión en la capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo. En algunos ejemplos, la pluralidad de fibras con torsión de la capa de superficie son adyacentes a la capa de núcleo. En otras realizaciones, la pluralidad de fibras sin torsión de la capa adicional son adyacentes a la capa de núcleo. En algunos ejemplos, el número de barridos de ondas de la superficie que comprende las fibras sin torsión es de al menos 4.

En otro aspecto, se describe un artículo de material compuesto que comprende una capa de núcleo de polímero termoplástico reforzado con fibras, que comprende un polímero termoplástico y fibras de refuerzo dispuestas en el polímero termoplástico, y una capa única dispuesta sobre la capa de núcleo, comprendiendo la capa única una pluralidad de fibras sin torsión, en la que la pluralidad de fibras sin torsión están orientadas en la dirección transversal y en una dirección diferente a la dirección transversal, en la que las fibras sin torsión orientadas en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo. En determinadas configuraciones, esencialmente todas las fibras presentes en la capa única son fibras sin torsión.

En determinadas realizaciones, la dirección diferente a la dirección transversal es de aproximadamente noventa grados con respecto a la dirección transversal. En algunas realizaciones, el polímero termoplástico comprende polipropileno y las fibras sin torsión comprenden fibras de vidrio sin torsión. En determinados ejemplos, el polímero termoplástico de la capa de núcleo comprende al menos uno de entre una resina de poliolefina, una resina de mezcla de poliolefinas termoplásticas, una resina de polímero de polivinilo, una resina de polímero de butadieno, una resina de polímero acrílico, una resina de poliamida, una resina de poliéster, una resina de policarbonato, una resina de poliéstercarbonato, una resina de poliestireno, una resina de polímero de acrilonitrilo-estireno, una resina de polímero de acrilonitrilo-butilacrilato-estireno, una resina de poliéterimida, una resina de poli(éter de fenileno), una resina de poli(óxido de fenileno), una resina de poli(sulfuro de fenileno), una resina de poliéter, una resina de poliéter cetona, una resina de poliacetal, una resina de poliuretano, una resina de polibencimidazol o copolímeros o mezclas de estos. En algunos ejemplos, las fibras de refuerzo comprenden una o más fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras orgánicas sintéticas, fibras inorgánicas, fibras naturales, fibras minerales, fibras metálicas, fibras inorgánicas metalizadas, fibras sintéticas metalizadas, fibras cerámicas, o combinaciones de estas. En determinadas realizaciones, las fibras de refuerzo comprenden fibras sin torsión. En determinados ejemplos, las fibras de la capa única consisten esencialmente en fibras de vidrio sin torsión. En algunos ejemplos, las fibras de la capa única consisten en fibras de vidrio sin torsión.

En determinadas realizaciones, el artículo puede incluir fibras con torsión en la capa única. En algunos ejemplos, las fibras con torsión son adyacentes a la capa de núcleo y las fibras sin torsión están sobre una superficie exterior de la capa única. En ejemplos adicionales, las fibras con torsión y sin torsión se intercalan en la capa única con fibras sin torsión adyacentes a la capa de núcleo y presentes sobre una superficie exterior de la capa única. En determinados ejemplos, el artículo puede incluir una capa adicional dispuesta sobre la capa de núcleo opuesta a la superficie en la que está dispuesta la capa única. En algunas realizaciones, la capa adicional comprende fibras con torsión. En determinados ejemplos, las fibras de la capa adicional consisten esencialmente en fibras con torsión. En otros ejemplos, las fibras de la capa adicional consisten en fibras con torsión. En algunos ejemplos, la capa adicional comprende fibras sin torsión. En determinadas realizaciones, el artículo puede incluir una capa de imprimación sobre la capa única. En otras realizaciones, el artículo puede incluir una capa de pintura sobre la capa de imprimación. En algunos ejemplos, se puede disponer una capa de pintura sobre la capa única sin el uso de una capa de imprimación. En determinados ejemplos, el artículo puede incluir una capa adicional dispuesta sobre la capa única.

En otro aspecto, se proporciona un método que comprende añadir fibras de refuerzo y un polímero termoplástico a una espuma agitada que contiene líquido para formar una mezcla dispersa del polímero termoplástico y las fibras de refuerzo, depositar la mezcla dispersa de fibras de refuerzo y polímero sobre un elemento formador de soporte, evacuar el líquido para formar una red, calentar la red por encima de la temperatura de reblandecimiento de la resina de polímero, comprimir la red hasta un espesor predeterminado para formar una capa de núcleo de polímero y disponer las fibras de vidrio sin torsión sobre la capa de núcleo de polímero para proporcionar un artículo.

En determinados ejemplos, el método puede incluir comprimir el artículo. En otros ejemplos, el método puede incluir comprimir el artículo usando un conjunto de rodillos. En ejemplos adicionales, el método puede incluir comprimir el artículo a una presión eficaz para consolidar completamente el artículo. En otras realizaciones, el método puede incluir seleccionar las fibras sin torsión para que sean fibras de vidrio sin torsión. En algunos ejemplos, el método puede incluir disponer las fibras sobre una superficie opuesta de la capa de núcleo de polímero donde están dispuestas las fibras sin torsión. En determinadas realizaciones, el método puede incluir seleccionar las fibras dispuestas sobre una superficie opuesta para que sean fibras de vidrio con torsión. En determinadas ejemplos, el método puede incluir seleccionar las fibras dispuestas sobre una superficie opuesta para que sean fibras de vidrio sin torsión. En otros ejemplos, el método puede incluir disponer una piel decorativa sobre las fibras sin torsión dispuestas sobre la capa de núcleo. En ejemplos adicionales, el método puede incluir configurar la superficie para que comprenda un número de barridos de ondas de al menos 4.

En un aspecto adicional, se divulga un método que comprende añadir fibras de refuerzo y un polímero termoplástico a una espuma agitada que contiene líquido para formar una mezcla dispersa del polímero termoplástico y las fibras de refuerzo, depositar la mezcla dispersa de fibras de refuerzo y polímero sobre un elemento formador de soporte, evacuar el líquido para formar una red, calentar la red por encima de la temperatura de reblandecimiento de la resina de polímero, comprimir la red hasta un espesor predeterminado para formar una capa de núcleo de polímero y disponer una capa de material que comprende fibras sin torsión sobre la capa de núcleo de polímero para proporcionar un artículo.

En determinadas realizaciones, el método puede incluir comprimir el artículo. En otras realizaciones, el método puede incluir comprimir el artículo usando un conjunto de rodillos. En algunas realizaciones, el método puede incluir comprimir el artículo a una presión eficaz para consolidar completamente el artículo. En realizaciones adicionales, el método puede incluir seleccionar las fibras sin torsión para que sean fibras de vidrio sin torsión. En algunos ejemplos, el método puede incluir disponer una capa que comprende fibras sobre una superficie opuesta de la capa de núcleo de polímero en la que está dispuesta la capa que comprende las fibras sin torsión. En otros ejemplos, el método puede incluir seleccionar la capa dispuesta sobre una superficie opuesta para que comprenda fibras de vidrio con torsión. En determinados ejemplos, el método puede incluir seleccionar la capa dispuesta sobre una superficie opuesta para que comprenda fibras de vidrio sin torsión. En otros ejemplos, el método puede incluir disponer una piel decorativa sobre la capa que comprende las fibras sin torsión dispuestas sobre la capa de núcleo. En ejemplos adicionales, el método puede incluir configurar la capa con las fibras sin torsión para que comprenda un número de barridos de ondas de superficie de al menos 4.

En otro aspecto, se describe un método para facilitar el uso de una parte de un vehículo eficaz para proporcionar un acabado de clase A después de pintar la parte del vehículo que comprende proporcionar un artículo de material compuesto termoplástico que comprende una capa de núcleo de polímero termoplástico reforzado con fibras, que comprende fibras de refuerzo y un polímero termoplástico, y una capa dispuesta sobre la capa de núcleo y que comprende una pluralidad de fibras sin torsión.

En determinadas realizaciones, el método puede incluir configurar la parte del vehículo para que sea un capó de vehículo. En otras realizaciones, el método puede incluir configurar la parte del vehículo para que sea un panel lateral exterior de un vehículo. En realizaciones adicionales, el método puede incluir configurar la parte del vehículo para que sea un techo de un vehículo, por ejemplo, un techo completo o una porción de este. En realizaciones adicionales, el método puede incluir configurar las fibras sin torsión para que comprendan fibras de vidrio sin torsión. En algunos ejemplos, el método puede incluir configurar las fibras sin torsión para que consistan esencialmente en fibras de vidrio sin torsión.

En un aspecto adicional, se proporciona un método para facilitar el uso de una parte de un vehículo eficaz para proporcionar un acabado de clase A después de pintar la parte del vehículo, comprendiendo el método proporcionar un artículo de material compuesto que comprende una capa de núcleo de polímero termoplástico reforzado con fibras, que comprende un polímero termoplástico y fibras de refuerzo dispuestas en el polímero termoplástico, y una capa única dispuesta sobre la capa de núcleo, comprendiendo la capa única una pluralidad de fibras sin torsión, en la que la pluralidad de fibras sin torsión están orientadas en la dirección transversal y en una dirección diferente a la dirección transversal, en la que las fibras sin torsión orientadas en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo.

En determinadas realizaciones, el método puede incluir configurar la parte del vehículo para que sea un capó de vehículo. En realizaciones adicionales, el método puede incluir configurar la parte del vehículo para que sea un techo de un vehículo, por ejemplo, un techo completo o una porción de este. En otras realizaciones, el método puede incluir configurar la parte del vehículo para que sea un panel lateral exterior de un vehículo. En algunas realizaciones, el método puede incluir configurar las fibras sin torsión en la dirección diferente a la dirección transversal para que comprenda fibras de vidrio sin torsión. En determinados ejemplos, el método puede incluir configurar las fibras sin torsión en una dirección diferente a la dirección transversal para que consista esencialmente en fibras de vidrio sin torsión.

Los artículos descritos en el presente documento pueden incluir también colorantes, tintes, pigmentos u otros materiales, si se desea.

A continuación se describen con más detalle características, aspectos, ejemplos y realizaciones adicionales.

Breve descripción de las figuras

Se describen determinadas realizaciones ilustrativas del con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

La figura 1 es una vista lateral de un artículo que comprende una capa de núcleo y una capa de superficie, de acuerdo con determinados ejemplos.

La figura 2 es una vista lateral de un artículo que comprende una capa de núcleo y dos capas de superficie, de acuerdo con determinados ejemplos.

La figura 3 es una vista lateral de un artículo que comprende una capa de núcleo, una capa de superficie y una capa entre la capa de núcleo y la capa de superficie, de acuerdo con determinados ejemplos.

La figura 4 es una vista lateral de un artículo que comprende una capa de núcleo, una primera capa de superficie, una capa entre la capa de núcleo y la primera capa de superficie y una segunda capa de superficie sobre una superficie opuesta de la capa de núcleo, de acuerdo con determinados ejemplos.

La figura 5 es una vista lateral de un artículo que comprende dos capas dispuestas a cada lado de una capa de núcleo, de acuerdo con determinados ejemplos.

La figura 6 es una imagen de microscopio electrónico de barrido de una cinta con fibras sin torsión y una capa rica en resina, de acuerdo con determinados ejemplos.

La figura 7 es una imagen de microscopio electrónico de barrido de un artículo que incluye una cinta bicapa, en la que la cinta comprende una orientación 0/90 de las fibras sin torsión de la cinta, de acuerdo con determinados ejemplos.

La figura 8 es una imagen de microscopio electrónico de barrido de un artículo que incluye fibras sin torsión y una capa rica en resina en un lado, de acuerdo con determinados ejemplos; y

La figura 9 es una imagen de microscopio electrónico de barrido de un artículo convencional que incluye fibras con torsión 0/90, de acuerdo con determinados ejemplos.

El experto habitual en la técnica reconocerá, dado el beneficio de la presente divulgación, que se pueden haber ampliado, distorsionado o mostrado determinadas dimensiones o características en las figuras de una manera por lo demás no convencional o no proporcional con el fin de proporcionar una versión de las figuras más fácil para el usuario. Las representaciones de las figuras no pretenden un espesor, una anchura o una longitud particular y los tamaños relativos de los componentes de las figuras no pretenden limitar los tamaños de ninguno de los componentes de las figuras. Cuando se especifican dimensiones o valores en la descripción siguiente, las dimensiones o los valores se proporcionan solo con fines ilustrativos. Además, no se pretende que se requiera ningún material o disposición en particular debido al sombreado de ciertas porciones de las figuras y, aunque diferentes componentes de las figuras pueden incluir un sombreado con fines de distinción, los diferentes componentes pueden incluir el mismo material o uno similar, si así se desea.

Descripción detallada

Se describen a continuación determinadas realizaciones con referencia a términos en singular y plural con el fin de proporcionar una descripción más fácil para el usuario de la tecnología divulgada en el presente documento. Estos términos se usan solamente con fines de conveniencia y no pretenden limitar los artículos, materiales compuestos y otras materias objeto de modo que incluyan o excluyan determinadas características, a menos que se indique de otra manera que están presentes en una realización particular descrita en el presente documento.

En determinadas realizaciones, las diversas capas de los artículos descritos en el presente documento pueden incluir uno o más tipos diferentes de fibras que pueden incluir fibras naturales, fibras sintéticas, fibras discontinuas, fibras cortadas o combinaciones de estas. Cuando las fibras están presentes en forma de fibras sin torsión, las fibras sin torsión se caracterizan generalmente como una pluralidad de fibras continuas que no se cruzan ni se superponen entre sí con contacto directo de las fibras, sino que diferentes fibras sin torsión pueden recubrir una a la otra en la dimensión x-y o, en general, pueden estar dispuestas en el mismo plano x-y. Cuando están presentes fibras sin torsión en una capa de superficie, las fibras sin torsión pueden estar presentes a una profundidad eficaz para proporcionar una superficie más lisa en comparación con la lisura de la superficie presente donde hay fibras con torsión de la misma composición general y tipo en la superficie. Si se desea, pueden estar presentes fibras sin torsión a una profundidad superficial eficaz para proporcionar la superficie lisa, y las fibras con torsión pueden estar o se pueden situar debajo de las fibras sin torsión. En algunas configuraciones, en las que las fibras sin torsión están presentes en una capa de núcleo, esencialmente todas las fibras en la capa de núcleo pueden ser fibras sin torsión, por ejemplo, un 95 %, un 96 %, un 95 %, un 98 % o un 99 % en peso o más de las fibras de la capa de núcleo pueden ser fibras sin torsión.

En determinadas configuraciones, en las que las fibras sin torsión están presentes en una capa de superficie u otra capa dispuesta sobre una capa de núcleo, esencialmente todas las fibras de la superficie/otra capa pueden ser fibras sin torsión, por ejemplo, un 95 %, un 96 %, un 95 %, un 98 % o un 99 % en peso o más de las fibras de la superficie/otra capa pueden ser fibras sin torsión.

En determinadas realizaciones, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir una cinta o una capa única sobre una superficie de una capa de núcleo o una cinta o una capa única sobre dos o más superficies de la capa de núcleo, por ejemplo, las superficies planas superior e inferior de una capa de núcleo. Cuando las fibras sin torsión están presentes en el artículo, estas pueden estar presentes en una capa o cinta, ambas capas o cintas o pueden estar presentes en múltiples direcciones dentro de una capa única de la cinta, por ejemplo, las fibras sin torsión pueden estar presentes en una orientación 0/90 entre sí en forma de fibras sin torsión apiladas dentro de una capa única. En algunas realizaciones, todas las fibras de las capas de superficie de los artículos pueden ser fibras sin torsión, mientras que en otros ejemplos solo las fibras de la porción exterior de la superficie pueden ser fibras sin torsión. Por ejemplo, una capa de superficie puede comprender fibras cortadas adyacentes y/o en una capa de núcleo y puede incluir también fibras sin torsión continuas adyacentes o próximas a una superficie que recibirá una imprimación, una pintura u otro acabado. En algunos ejemplos, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir una capa de núcleo que comprende fibras cortadas, por ejemplo, fibras naturales o sintéticas, y una capa dispuesta sobre cada superficie plana de la capa de núcleo. Las capas dispuestas sobre la capa de núcleo pueden ser iguales o diferentes. En algunas realizaciones, cada capa dispuesta sobre el núcleo comprende una disposición 0/90 de fibras sin torsión. Las fibras a 0 grados se pueden situar adyacentes a la capa de núcleo o las fibras a 90 grados se pueden situar adyacentes a la capa de núcleo. En una realización, una capa comprende fibras a 0 grados adyacentes a la capa de núcleo y la otra capa comprende fibras a 90 grados adyacentes a la capa de núcleo. En otras realizaciones, las fibras a 0 grados y las fibras a noventa grados en las diferentes capas están adyacentes a la capa de núcleo.

Si bien la presencia de fibras sin torsión puede aumentar la lisura de la superficie, puede ser deseable lijar o alisar la superficie antes de aplicar una imprimación o un acabado final. El experto habitual en la técnica seleccionará fácilmente métodos y técnicas de lijado adecuados.

En determinadas realizaciones, los artículos descritos en el presente documento pueden proporcionar un acabado apto para la clase A que es eficaz para recibir una imprimación, una pintura o ambos y proporcionar una calidad de superficie adecuada para su uso en partes exteriores de vehículos. La expresión "clase A" es comprendida por lo general en la técnica y, sin desear estar ligado a ninguna teoría científica particular, se refiere a una superficie pintada, por ejemplo, un panel de carrocería, que es relativamente liso con menos picos y valles. Las superficies de clase A generalmente tienen imágenes y niveles de brillo distintos en condiciones de iluminación controladas. Si bien una superficie de clase A se puede determinar mediante observación visual, en algunas realizaciones la curvatura de la superficie se puede medir usando una o más técnicas adecuadas tales como el barrido de ondas de superficie con un analizador de superficie con láser o un analizador de imagen reflejada. Por ejemplo, se espera por lo general que una superficie de clase A tenga una curvatura continua en su superficie de modo que cada punto a lo largo de una línea común tenga un radio de curvatura esencialmente similar. En otras realizaciones, la ondulación de la superficie se puede medir usando la ondulación a corto plazo de una superficie en función de la longitud de onda. Instrumentos ilustrativos adecuados están disponibles en BYK-Gardner GmbH (Columbia, Md. y Geretsried, Alemania) y Ashland Performance Materials (Dublin, OH).

En algunas realizaciones, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir una o más capas de superficie de fibras sin torsión para mejorar la continuidad de la superficie con el fin de proporcionar una superficie de clase A una vez imprimada y/o pintada. En determinados ejemplos, las fibras normales usadas en los artículos de materiales compuestos termoplásticos son con torsión debido a las técnicas de producción. Al incluir una capa que comprende fibras sin torsión sobre una superficie exterior, las propiedades de la superficie se pueden mejorar por lo general. Aunque en determinadas realizaciones pueden estar presentes fibras sin torsión sobre una superficie, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir de todas formas una o más capas que comprenden fibras con torsión. Por ejemplo, el artículo puede incluir una primera capa que comprende fibras con torsión y una segunda capa que comprende fibras sin torsión que también puede contener fibras con torsión.

En determinados ejemplos, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir una capa de superficie que incluye fibras que consisten esencialmente en fibras sin torsión, por ejemplo, aproximadamente un 98 % o más en peso de las fibras presentes en la capa de superficie son fibras sin torsión. En otras realizaciones, la capa de superficie puede incluir fibras que consisten en fibras sin torsión, por ejemplo, más del 99 % en peso de las fibras son fibras sin torsión. En realizaciones en las que la capa de superficie consiste o consiste esencialmente en fibras sin torsión, también pueden estar presentes otros componentes que no son fibras que incluyen, si bien no se limitan a estos, aglutinantes, polímeros termoplásticos, colorantes, tintes, adhesivos o similares.

En determinadas realizaciones, la capa de superficie que comprende las fibras sin torsión se puede disponer sobre una capa de núcleo tal como se muestra en la figura 1. El artículo 100 incluye una capa de superficie 110 que comprende fibras sin torsión dispuestas sobre una capa de núcleo 120. En algunos ejemplos, la capa de superficie 110 se puede acoplar a la capa de núcleo 120. En algunas realizaciones, la capa de superficie 110 se acopla a la capa de núcleo 120 calentando una capa o las dos capas, la capa de superficie 110 o la capa de núcleo 120, hasta sus puntos de reblandecimiento o fusión para permitir la unión o adherencia de las capas 110, 120 entre sí. En otros ejemplos, la capa de núcleo 120 se puede adherir a la capa de superficie 110 usando uno o más adhesivos, colas u otros materiales adecuados. En otras configuraciones, las diferentes capas 110, 120 se pueden soldar entre sí con ultrasonidos y, después, hacerlas pasar a través de uno o más conjuntos de rodillos para presionar o laminar la capa de superficie 110 a la capa de núcleo 120. En la ilustración mostrada en la figura 1, las fibras sin torsión se muestran dispuestas en la dirección de la máquina, por ejemplo, la dirección en la que el artículo se mueve hacia abajo en el equipo de procesamiento. En otras realizaciones, sin embargo, las fibras sin torsión se pueden orientar en la dirección transversal, por ejemplo, una dirección esencialmente perpendicular a la dirección de la máquina, o en cualquier dirección entre la dirección de la máquina y la dirección transversal, por ejemplo, en cualquier dirección entre 0 grados (dirección de la máquina) y noventa grados (dirección transversal).

En algunos ejemplos, no es necesario que todas las fibras sin torsión presentes en la capa de superficie 110 estén orientadas en la misma dirección general. Por ejemplo, algunas fibras pueden estar orientadas en una dirección transversal y otras fibras pueden estar orientadas en la dirección de la máquina. Cuando las fibras sin torsión están presentes en diferentes orientaciones, las fibras sin torsión pueden estar presentes en capas individuales dentro de la capa de superficie. Por ejemplo, una primera capa de fibras sin torsión orientadas en la dirección transversal puede estar adyacente a la capa de núcleo y una segunda capa de fibras sin torsión orientadas en la dirección de la máquina puede encontrarse en la superficie exterior del artículo. Es posible que no haya una interfaz discernible entre las diversas fibras orientadas de modo que parezca que las fibras están presentes en una sola capa.

En determinadas realizaciones, la naturaleza, longitud y composición exactas de las fibras pueden variar y todas las fibras presentes en el artículo no son necesariamente del mismo tipo, longitud o composición. En algunas realizaciones, las fibras sin torsión pueden incluir una o más de entre fibras de vidrio sin torsión, fibras de carbono sin torsión, fibras de grafito sin torsión, fibras orgánicas sintéticas sin torsión, fibras inorgánicas sin torsión, fibras naturales sin torsión, fibras minerales sin torsión, fibras metálicas sin torsión, fibras inorgánicas metalizadas sin torsión, fibras sintéticas metalizadas sin torsión, fibras cerámicas sin torsión o combinaciones de estas. En otras realizaciones, las fibras sin torsión pueden ser fibras de nailon sin torsión, fibras de poliéster sin torsión, fibras de cáñamo sin torsión, fibras de sisal sin torsión, fibras de yute sin torsión, fibras de lino sin torsión, fibras de coco sin torsión, fibras de kenaf sin torsión, fibras celulósicas sin torsión, fibras de basalto sin torsión, fibras de lana mineral sin torsión (por ejemplo, lana de roca o de escoria), fibras de wollastonita sin torsión, fibra de alúmina sin torsión, fibras de sílice sin torsión y similares, o mezclas de estas, fibras cerámicas sin torsión, fibras de hilo sin torsión o mezclas de estas. En algunas realizaciones, las fibras sin torsión se pueden tratar químicamente antes de su uso para proporcionar los grupos funcionales deseados o para impartir otras propiedades físicas a las fibras. En otras realizaciones, las fibras sin torsión se pueden tratar químicamente después de disponerlas sobre la capa de núcleo. En determinadas realizaciones, la longitud y las dimensiones de las fibras sin torsión pueden variar de un artículo a otro y las longitudes y dimensiones ilustrativas incluyen, si bien no se limitan a estas, fibras sin torsión que comprenden un diámetro superior a aproximadamente 5 micrómetros, más en particular de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 22 micrómetros y una longitud de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 200 mm; más en particular, el diámetro de las fibras sin torsión puede ser de aproximadamente 10 micrómetros a aproximadamente 22 micrómetros y la longitud de las fibras puede ser de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 75 mm. En determinadas realizaciones, las fibras sin torsión pueden ser fibras continuas, por ejemplo, fibras naturales sin torsión continuas o fibras sintéticas sin torsión continuas, que incluyen las dimensiones especificas indicadas en el presente documento, por ejemplo, fibras continuas con un diámetro superior a aproximadamente 5 micrómetros, más en particular de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 22 micrómetros y una longitud de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 200 mm; más en particular, el diámetro de las fibras sin torsión continuas puede ser de aproximadamente 10 micrómetros a aproximadamente 22 micrómetros y la longitud de las fibras puede ser de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 75 mm. En determinadas realizaciones, las fibras continuas se pueden distinguir de las fibras discontinuas en que las fibras continuas se pueden orientar en una dirección u orientación específica y/o controlada, mientras que las fibras discontinuas generalmente tienen una disposición isotrópica o aleatoria. En los artículos descritos en el presente documento, se pueden usar fibras discontinuas o continuas en los diversos componentes. Si se desea aumentar la resistencia general en la dirección de la fibra, puede ser deseable el uso de fibras continuas. Las fibras que son con torsión comprenden por lo general una forma o patrón irregular que puede resultar de la torsión de las fibras alrededor de una bobina o un bastidor de bobinas. Puesto que se utilizan fibras con torsión, la memoria de las fibras con torsión puede permanecer, lo que puede conllevar que las fibras con torsión proporcionen un patrón o forma irregular. Por ejemplo, cuando se añaden fibras con torsión a un material termoplástico, el patrón o forma irregular de las fibras con torsión puede dar como resultado irregularidades o diferentes profundidades de las fibras desde la superficie del artículo en diferentes áreas de las fibras. En algunas realizaciones, las fibras sin torsión se pueden combinar con un material termoplástico de manera que la profundidad desde la superficie del artículo hasta las fibras puede ser esencialmente la misma a lo largo de toda la longitud de la superficie plana del artículo. Por ejemplo, la profundidad desde la superficie del artículo hasta las fibras puede variar no más de aproximadamente un 5 % o aproximadamente un 10% a lo largo de la superficie plana del artículo cuando hay presentes fibras sin torsión. En otras realizaciones, para una longitud seleccionada a lo largo de la superficie del artículo, por ejemplo, aproximadamente 50-200 mm o más, la profundidad desde la superficie del artículo hasta las fibras puede ser esencialmente la misma.

En algunos ejemplos, la capa de superficie puede incluir fibras de vidrio con torsión y sin torsión En algunas configuraciones, las fibras de vidrio sin torsión se pueden situar sobre la superficie exterior para proporcionar cualidades de superficie mejoradas, por ejemplo, una superficie apta para la clase A. En otras realizaciones, las fibras con torsión se pueden situar sobre la superficie exterior si se desea. En algunas realizaciones, las fibras de vidrio con torsión y sin torsión se pueden dispersar homogéneamente dentro de la capa de superficie. Por ejemplo, una solución que comprende una mezcla de fibras con torsión y sin torsión se puede disponer sobre la capa de núcleo de una manera eficaz de modo que la capa de superficie resultante comprenda fibras con torsión y sin torsión.

En algunas realizaciones, la capa de superficie puede incluir uno o más materiales termoplásticos en combinación con las fibras sin torsión. Por ejemplo, la capa de superficie puede incluir fibras sin torsión en combinación con uno o más de entre una resina de poliolefina, una resina de mezcla de poliolefinas termoplásticas, una resina de polímero de polivinilo, una resina de polímero de butadieno, una resina de polímero acrílico, una resina de poliamida, una resina de poliéster, una resina de policarbonato, una resina de poliéstercarbonato, una resina de poliestireno, una resina de polímero de acrilonitrilo-estireno, una resina de polímero de acrilonitrilo-butilacrilato-estireno, una resina de poliéterimida, una resina de poli(éter de fenileno), una resina de poli(óxido de fenileno), una resina de poli(sulfuro de fenileno), una resina de poliéter, una resina de poliéter cetona, una resina de poliacetal, una resina de poliuretano, una resina de polibencimidazol o copolímeros o mezclas de estos. Si se desea, también se pueden usar copolímeros en la capa de superficie, por ejemplo, copolímeros de cualquiera de las resinas termoplásticas ilustrativas descritas en el presente documento.

En algunas realizaciones, la carga de fibras sin torsión en la capa de superficie puede ser de aproximadamente un 30 por ciento en peso a aproximadamente un 80 por ciento en peso, basado en el peso de la capa de superficie, más en particular de aproximadamente un 30 por ciento en peso a aproximadamente un 70 por ciento en peso, basado en el peso de la capa de superficie, por ejemplo, de aproximadamente un 40 por ciento en peso a aproximadamente un 70 por ciento en peso, basado en el peso de la capa de superficie, por ejemplo, de aproximadamente un 50-70 por ciento en peso o de aproximadamente un 60-70 por ciento en peso.

En determinadas realizaciones, la capa de superficie puede incluir también otros materiales o agentes tales como colorantes, tintes, arcillas, emolientes, pigmentos, metales, no metales u otros materiales deseados que se pueden añadir a la capa de superficie. Por ejemplo, la capa de superficie puede incluir partículas, polvos, triquitos, cargas, aglutinantes u otros materiales que pueden impartir las propiedades físicas deseadas a la capa de superficie.

En otras realizaciones, esencialmente toda la capa de superficie comprende fibras sin torsión de manera que están presentes fibras sin torsión desde la superficie exterior hasta la interfaz donde la capa de superficie se acopla a la capa de núcleo (o a otras capas si están presentes).

En determinadas realizaciones, las capas de superficie descritas en el presente documento pueden comprender también estructuras preimpregnadas formadas impregnando un polímero termoplástico por encima y alrededor de las fibras sin torsión. Se pueden utilizar varios métodos para formar preimpregnados, que incluyen si bien no se limitan a estos, el procesamiento en solución, el procesamiento en suspensión, la impregnación directa de una estopa de fibra con polímero fundido, la entremezcla de fibras, la sinterización de polvo termoplástico en una estopa de fibra y similares. En algunas realizaciones, el preimpregnado se puede formar aparte de la capa de núcleo y los dos componentes se pueden combinar en un momento posterior. En otras realizaciones, la capa de superficie se puede formar sobre la capa de núcleo proporcionando fibras y un polímero termoplástico a la superficie de la capa de núcleo.

En determinados ejemplos, las capas de superficie se pueden procesar previamente o se pueden tratar químicamente antes de su uso en los materiales compuestos descritos en el presente documento. Por ejemplo, se pueden añadir termoestabilizadores, agentes suavizantes, modificadores de la viscosidad, agentes espesantes, agentes caotrópicos, diluyentes u otros materiales a las capas de superficie antes de su uso para proporcionar un artículo de material compuesto. En determinados ejemplos, se puede añadir un agente dispersante a los materiales usados para producir la capa de superficie con el fin de favorecer la mezcla de cualquier aglutinante o resina con las fibras sin torsión.

En determinados ejemplos, la capa de núcleo de los artículos descritos en el presente documento puede incluir uno o más materiales poliméricos termoplásticos en combinación con materiales de refuerzo tales como fibras de refuerzo, por ejemplo, fibras de vidrio o fibras de materiales diferentes al vidrio. En determinadas realizaciones, la capa de núcleo puede comprender un material compuesto o puede estar configurada como un material compuesto, por ejemplo, un material compuesto termoplástico tal como, por ejemplo, un material compuesto termoplástico reforzado de bajo peso (lightweight reinforced thermoplastic o LWRT), un material compuesto termoplástico que comprende materiales de vidrio, un material compuesto de termoplástico de estera de vidrio (glass mat thermoplastic o GMT) u otros materiales compuestos adecuados. Por ejemplo, una de tales esteras es la preparada por HANWHA AZDEL, Inc. y comercializada con la marca registrada SUPERLITE® mat. Otros materiales compuestos tales como los materiales compuestos LWRT son producidos también por HANWHA AZDEL, Inc. Preferentemente, la densidad de área de tales materiales compuestos es de aproximadamente 400 gramos por metro cuadrado del material compuesto (g/m2 o gsm) a aproximadamente 4000 g/m2, aunque la densidad de área puede ser menor de 400 g/m2 o mayor de 4000 g/m2 dependiendo de las necesidades específicas de la aplicación. En algunas realizaciones, la densidad superior puede ser menor de aproximadamente 4000 g/m2.

En determinados ejemplos, el material compuesto termoplástico se puede preparar generalmente usando fibras cortadas y un polímero termoplástico adecuado, por ejemplo, fibras de vidrio cortadas (que pueden ser con torsión o sin torsión) mezcladas con un polímero termoplástico adecuado. En algunas realizaciones, el polímero termoplástico puede ser una o más resinas termoplásticas tales como, por ejemplo, polipropileno (PP), poli(tereftalato de butileno) (PBT), poli(terereftalato de etileno) (PET), policarbonato (PC), una mezcla de PC/PBT o una mezcla de PC/PET. En algunas realizaciones, se puede usar un PP, un PBT, un PET, una mezcla de PC/PET o una mezcla de PC/PBT como polímero termoplástico. Para producir la estera de vidrio, el polímero termoplástico, los materiales de refuerzo y/u otros aditivos se pueden añadir o dosificar a una espuma de dispersión contenida en un tanque de mezcla con la parte superior abierta y equipado con un impulsor. Sin desear quedar ligado a ninguna teoría particular, la presencia de bolsas de aire atrapadas en la espuma puede ayudar a dispersar las fibras y el polímero termoplástico. En algunos ejemplos, la mezcla dispersa de vidrio y resina de polímero se puede bombear a una caja de entrada situada encima de una sección de alambre de una máquina de papel a través de un colector de distribución. La espuma, no la fibra de vidrio o la resina de polímero, se puede eliminar cuando la mezcla dispersa se suministra a un tamiz metálico en movimiento y con vacío, produciendo de manera continua una red húmeda, fibrosa y uniforme. La red húmeda se puede hacer pasar a través de un secador a una temperatura adecuada para reducir el contenido de humedad y para fundir o reblandecer la resina de polímero. Cuando la red caliente sale del secador, una capa de superficie tal como, por ejemplo, una capa de superficie que comprende fibras sin torsión, se puede laminar sobre la red haciendo pasar la red de fibra, la resina termoplástica y la capa de superficie que comprende las fibras sin torsión a través de la línea de contacto de un conjunto de rodillos calentados. También se pueden unir capas adicionales, por ejemplo, una capa de tela no tejida y/o tejida junto con la capa de superficie que comprende las fibras sin torsión, o en lugar de esta, a un lado o a ambos lados de la red para facilitar la manipulación de la estera reforzada con fibra de vidrio. En algunas realizaciones, se lamina una primera capa a la capa de núcleo y después se lamina una capa de superficie que comprende fibras sin torsión a la primera capa. A continuación, el material compuesto se puede hacer pasar a través de rodillos de tensión y cortarlo (guillotinarlo) de manera continua al tamaño deseado para formar después un artículo de producto final. Información adicional relativa a la preparación de tales materiales compuestos termoplásticos, incluidos los materiales y las condiciones de procesamiento adecuados usados en la formación de tales materiales compuestos, se describen, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos con n.os 6923494, 4978489, 4944843, 4964935, 4734321, 5053449, 4925615, 5609966 y las publicaciones de solicitud de patente con n.os US 2005/0082881, US2005/0228108, US 2005/0217932, US 2005/0215698, US 2005/0164023 y US 2005/0161865.

En algunas realizaciones de la preparación del artículo, la red y/o la capa o capas de superficie se pueden calentar por encima de la temperatura de reblandecimiento de las resinas de polímero termoplástico en la capa de núcleo para reblandecer esencialmente los materiales plásticos y se hacen pasar a través de uno o más dispositivos de consolidación, por ejemplo, rodillos de calandrado, una máquina laminadora, una laminadora de cinta doble, una prensa intermitente, una prensa de platos múltiple, un autoclave y otros dispositivos similares utilizados para la laminación y la consolidación de láminas y telas de modo que el material plástico pueda fluir y humedecer la fibras. El espacio entre los elementos de consolidación en los dispositivos de consolidación se puede establecer en una dimensión menor que la de la red no consolidada y mayor que la de la red si estuviera completamente consolidada, permitiendo así que la red se expanda y permanezca esencialmente permeable después de hacerla pasar a través de los rodillos. En una realización, el espacio se puede establecer en una dimensión de aproximadamente un 5 % a aproximadamente un 10 % mayor que la de la red si estuviera completamente consolidada. Una red completamente consolidada significa una red que está completamente comprimida y que carece esencialmente de huecos. Una red completamente consolidada tendría menos de aproximadamente un 5 % de contenido de huecos y una estructura de celda abierta insignificante.

En determinadas realizaciones, la capa de núcleo puede ser permeable y/o porosa si se desea. Por ejemplo, la capa de núcleo puede incluir huecos o espacios internos. En algunas realizaciones, dichos huecos y/o espacios pueden existir antes del procesamiento del artículo final. Por ejemplo, la capa de núcleo puede ser porosa durante la producción del artículo y el procesamiento del artículo puede dar como resultado un artículo completamente consolidado sin ningún vacío o espacio esencial. En determinadas realizaciones, la capa de núcleo puede ser porosa, no porosa o puede incluir áreas que son porosas comprendiendo al mismo tiempo otras áreas que son no porosas. La porosidad exacta presente en la capa de núcleo puede variar dependiendo del uso previsto del artículo final. En determinadas realizaciones, el núcleo de polímero puede comprender una porosidad superior al 0 % en volumen del núcleo de polímero, más en particular entre más del 0 % y aproximadamente un 95 % en volumen del núcleo de polímero y, aún más en particular, entre aproximadamente un 30 % y aproximadamente un 70 % en volumen del núcleo de polímero. Aunque no es necesario, también es posible que el artículo total, que incluye el núcleo de polímero, sea no poroso o tenga una porosidad dentro de los intervalos anteriormente mencionados, por ejemplo, la porosidad del artículo de material compuesto puede ser generalmente de más del 0 % a aproximadamente un 95 % del volumen total del artículo de material compuesto, más en particular de entre más del 0 % y aproximadamente un 95 % del volumen total del artículo de material compuesto y, aún más en particular, entre aproximadamente un 30 % y aproximadamente un 70 % del volumen total del artículo de material compuesto. En otros ejemplos adicionales, el núcleo o el artículo de material compuesto total puede comprender una porosidad del 0-30 %, 10-40 %, 20-50 %, 30-60 %, 40-70 %, 50-80 %, 60-90 %, 0-40 %, 0-50 %, 0-60 %, 0-70 %, 0-80 %, 0-90 %, 10-50 %, 10-60 %, 10-70 %, 10-80 %, 10-90 %, 10-95 %, 20-60 %, 20-70 %, 20-80 %, 20-90 %, 20-95 %, 30-70 %, 30-80 %, 30-90 %, 30-95 %, 40-80 %, 40-90 %, 40-95 %, 50-90 %, 50-95 %, 60-95 % 70-80 %, 70-90 %, 70-95 %, 80-90 %, 80-95 % o cualquier valor ilustrativo dentro de estos intervalos a modo de ejemplo. Si se desea, la porosidad de la capa de núcleo o del artículo de material compuesto total puede ser superior al 95 %, por ejemplo, puede ser de aproximadamente un 96 % o un 97 %. En determinados ejemplos, la capa de núcleo puede tener una densidad de aproximadamente 0,1 g/cm3 a aproximadamente 2,25 g/cm3, más en particular de aproximadamente 0,1 g/cm3 a aproximadamente 1,8 g/cm3 y, aún más en particular, de aproximadamente 0,3 g/cm3 a aproximadamente 1,0 g/cm3. Después del procesamiento, la capa de núcleo puede tener una porosidad resultante de menos del 5 %, por ejemplo, menos del 4 %, menos del 3 %, menos del 2 % o incluso menos del 1 %. En algunas realizaciones, se puede producir un artículo completamente consolidado que tiene un contenido total de huecos de menos del 1 %, por ejemplo, y carece esencialmente de huecos.

En algunas realizaciones, la capa de núcleo puede incluir materiales de refuerzo que pueden impartir una mayor resistencia al artículo. Por ejemplo, un artículo de material compuesto que se produce puede incluir uno o más tipos adecuados de materiales de refuerzo para impartir una resistencia y/o unas propiedades mecánicas deseadas al artículo de material compuesto. Cuando hay presentes materiales de refuerzo, estos pueden estar presentes en forma continua o discontinua, de manera homogénea en todo el núcleo o localizados o presentes de otra manera en cantidades mayores en algunas áreas en comparación con otras áreas. En realizaciones en las que los materiales de refuerzo son fibras, las fibras se pueden disponer paralelas entre sí, ortogonales entre sí o presentes sin una orientación angular particular dependiendo de las propiedades deseadas del material del núcleo.

Tipos ilustrativos de fibras adecuadas para su uso en la capa de núcleo incluyen, si bien no se limitan a estas, fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de grafito, fibras orgánicas sintéticas, particularmente fibras orgánicas de alto módulo tales como, por ejemplo, fibras de para- y mefa-aramidas, fibras de nailon, fibras de poliéster o cualquiera de las resinas descritas en el presente documento que sean adecuadas para su uso como fibras, fibras naturales tales como cáñamo, sisal, yute, lino, coco, kenaf y fibras celulósicas, fibras minerales tales como basalto, lana mineral (por ejemplo, lana de roca o de escoria), wollastonita, alúmina sílice y similares, o mezclas de estas, fibras metálicas, fibras naturales y/o sintéticas metalizadas, fibras cerámicas, fibras de hilo o mezclas de estas. En algunas realizaciones, las fibras se pueden tratar químicamente antes de su uso para proporcionar los grupos funcionales deseados o para impartir otras propiedades físicas a las fibras. El contenido de fibra en el núcleo de polímero puede ser de aproximadamente un 20 % a aproximadamente un 90 %, más en particular de aproximadamente un 30 % a aproximadamente un 70 % en peso del núcleo de polímero. Normalmente, el contenido de fibra del artículo de material compuesto varía entre aproximadamente un 20 % y aproximadamente un 90 % en peso, más en particular entre aproximadamente un 40 % y aproximadamente un 80 % en peso del material compuesto. El tamaño y/o la orientación particular de las fibras utilizadas pueden depender, al menos en parte, del material polimérico utilizado y/o de las propiedades deseadas del material compuesto resultante. Los tipos de fibras adicionales, los tamaños y las cantidades de fibras adecuados serán seleccionados con facilidad por el experto habitual en la técnica, dado el beneficio de la presente divulgación. En una ilustración no limitante, las fibras dispersas dentro de un núcleo de polímero termoplástico, que forman el material del núcleo de polímero del material compuesto, por ejemplo, tienen por lo general un diámetro superior a aproximadamente 5 micrómetros, más en particular de aproximadamente 5 micrómetros a aproximadamente 22 micrómetros y una longitud de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 200 mm; más en particular, el diámetro de las fibras puede ser de aproximadamente micrómetros a aproximadamente 22 micrómetros y la longitud de las fibras puede ser de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 75 mm. Cuando hay fibras presentes en la capa de núcleo, las fibras pueden ser con torsión, sin torsión o pueden estar presentes fibras con torsión y sin torsión. En otras realizaciones, las fibras de la capa de núcleo se pueden disponer en forma de gradiente de manera que un tipo de fibra esté presente en una cantidad mayor hacia una superficie que otro tipo de fibra.

En determinadas realizaciones en las que la capa de superficie incluye fibras sin torsión y la capa de núcleo incluye fibras sin torsión, al menos un tipo común de fibra puede estar presente en la capa de superficie y en la capa de núcleo. Por ejemplo, pueden estar presentes fibras de vidrio sin torsión en la capa de núcleo y en la capa de superficie, si se desea. En algunas realizaciones, está presente esencialmente el mismo tipo de fibra en la capa de núcleo y en la capa de superficie. Por ejemplo, aproximadamente un 95 % de las fibras en cada una de las dos capas, la capa de superficie y la capa de núcleo, puede comprender el mismo tipo de fibras, por ejemplo, fibras sin torsión o fibras de vidrio sin torsión.

En algunas realizaciones, las fibras en la capa de núcleo pueden estar orientadas en una dirección similar a la orientación de las fibras sin torsión en la capa dispuesta sobre la capa de núcleo. Por ejemplo, las fibras en ambas capas pueden estar orientadas en la dirección de la máquina o en la dirección transversal. En otras realizaciones, las fibras de la capa de núcleo pueden estar orientadas en una dirección diferente a la orientación de las fibras sin torsión en la capa de superficie. Por ejemplo, las fibras de la capa de núcleo pueden estar orientadas en la dirección de la máquina y las fibras de la capa de superficie pueden estar orientadas en la dirección transversal o en una dirección diferente a la dirección de la máquina. En otras realizaciones, las fibras de la capa de núcleo pueden estar orientadas en la dirección transversal y las fibras de la capa de superficie pueden estar orientadas en la dirección de la máquina o en una dirección diferente a la dirección transversal. En algunas realizaciones en las que las fibras de la capa de núcleo están orientadas en la misma dirección o en una dirección diferente que las fibras sin torsión de la capa de superficie, las fibras de la capa de núcleo pueden comprender fibras con torsión, fibras sin torsión o fibras con torsión y fibras sin torsión.

En determinadas realizaciones, la capa de núcleo de polímero puede incluir de aproximadamente un 20 % a aproximadamente un 80 % en peso de fibras sin torsión que tienen una longitud promedio de entre aproximadamente 5 mm y aproximadamente 200 mm, y de aproximadamente un 20 % a aproximadamente un 80 % en peso de materiales termoplásticos de partículas o fibrosos completamente o esencialmente no consolidados, en los que los porcentajes en peso se basan en el peso total de la capa de núcleo de polímero. En otra realización, la capa de núcleo de polímero de los materiales compuestos del presente documento incluye de aproximadamente un 30 % a aproximadamente un 60 % en peso de fibras sin torsión. En algunos ejemplos, las fibras que comprenden una longitud promedio de entre aproximadamente 5 mm y aproximadamente 25 mm se utilizan normalmente en el núcleo de polímero. Las fibras sin torsión adecuadas para su uso en la capa de núcleo incluyen, si bien no se limitan a estas, fibras metálicas sin torsión, fibras inorgánicas metalizadas sin torsión, fibras sintéticas metalizadas sin torsión, fibras de vidrio sin torsión, fibras de grafito sin torsión, fibras de carbono sin torsión, fibras cerámicas sin torsión, fibras minerales sin torsión, fibras de basalto sin torsión, fibras inorgánicas sin torsión, fibras de aramida sin torsión, fibras de kenaf sin torsión, fibras de yute sin torsión, fibras de lino sin torsión, fibras de cáñamo sin torsión, fibras celulósicas sin torsión, fibras de sisal sin torsión, fibras de coco sin torsión y combinaciones de estas. El experto habitual en la técnica seleccionará fácilmente fibras adicionales adecuadas, dado el beneficio de la presente divulgación.

En determinadas realizaciones, la capa de núcleo puede incluir uno o más aditivos u otros materiales. Por ejemplo, se pueden añadir al artículo materiales retardantes de llama tales como materiales halogenados, materiales fosforados, materiales nitrogenados u otros retardantes de llama adecuados, por ejemplo, en la capa de núcleo, la capa de superficie o ambas capas u otras capas. En realizaciones adicionales, a los artículos se pueden añadir eliminadores de humo, eliminadores de oxígeno, inhibidores de luz ultravioleta, tintes, colorantes, pigmentos u otros materiales, ya sea antes del curado o después del curado.

En determinadas realizaciones, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir una o más capas adicionales dispuestas sobre una superficie opuesta de la capa de núcleo. Con referencia a la figura 2, un artículo 200 comprende una capa de superficie 210 que comprende fibras sin torsión, una capa de núcleo 220 y una capa 230. La capa de superficie 210 está dispuesta sobre una primera superficie 222 de la capa de núcleo y la capa 230 está dispuesta sobre una superficie opuesta 224 de la capa de núcleo 220. En algunas realizaciones, la capa 230 puede comprender una película, una malla u otro tipo de material para impartir las propiedades deseadas al artículo 200. Si se desea, la capa 230 puede comprender fibras, por ejemplo, fibras con torsión o fibras sin torsión, y un polímero termoplástico. En determinados ejemplos, la capa adicional 230 puede comprender una pluralidad de fibras con torsión que pueden estar adyacentes a la capa de núcleo 220. En otros ejemplos, la capa adicional 230 puede comprender una pluralidad de fibras sin torsión que pueden estar adyacentes a la capa de núcleo 220.

En determinadas realizaciones, la capa 210 comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo 220 y en las que la capa adicional 230 comprende fibras, por ejemplo, fibras con torsión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal en la que las fibras en la dirección transversal de la capa 230 son adyacentes a la capa de núcleo 220. En otras realizaciones, la capa 210 comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo 220 y en las que la capa adicional comprende fibras, por ejemplo, fibras con torsión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en las que las fibras en la dirección de la máquina de la capa 230 son adyacentes a la capa de núcleo 220. En otros ejemplos, la capa 210 comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo 220 y en la que la capa adicional 230 comprende fibras, por ejemplo, fibras con torsión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras en la dirección transversal de la capa 230 son adyacentes a la capa de núcleo 220. En algunos ejemplos, la capa 210 comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo 220 y en la que la capa adicional 230 comprende fibras, por ejemplo, fibras con torsión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras en la dirección de la máquina de la capa 230 son adyacentes a la capa de núcleo 220. En determinados ejemplos, la capa 210 comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo 220 y en la que la capa adicional 230 comprende fibras, por ejemplo, fibras sin torsión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, en la que las fibras en la dirección transversal de la capa adicional 230 son adyacentes a la capa de núcleo 220. En algunas realizaciones, la capa 210 comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo 220 y en la que la capa adicional 230 comprende fibras, por ejemplo, sin torsión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal en la que las fibras en la dirección de la máquina de la capa adicional 230 son adyacentes a la capa de núcleo 220. En algunos ejemplos, la capa 210 comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo 220 y en la que la capa adicional 230 comprende fibras, por ejemplo, fibras sin torsión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal en la que las fibras sin torsión en la dirección transversal de la capa adicional 230 son adyacentes a la capa de núcleo 220. En determinados ejemplos, la capa 210 comprende fibras sin torsión dispuestas en la dirección transversal y en la dirección de la máquina, en la que las fibras sin torsión en la dirección de la máquina son adyacentes a la capa de núcleo 220 y en la que la capa adicional 230 comprende fibras, por ejemplo, fibras sin torsión en la dirección de la máquina y en la dirección transversal en la que las fibras en la dirección de la máquina de la capa adicional 230 son adyacentes a la capa de núcleo 220.

En determinadas realizaciones, las capas de superficie 110 o 210 pueden incluir una capa de imprimación adecuada dispuesta sobre ellas. Materiales de imprimación ilustrativos incluyen, si bien no se limitan a estos, los materiales de imprimación comúnmente utilizados en la industria automotriz para pintar superficies exteriores de vehículos tales como automóviles, camiones, vehículos recreativos, trenes, aviones y otros vehículos con motores de gasolina, motores eléctricos u otros medios de propulsión. Se puede disponer una capa de pintura adecuada sobre la capa de imprimación o directamente sobre la capa de superficie sin el uso de una capa de imprimación si se desea.

En determinadas realizaciones, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir una capa adicional entre la capa de superficie y la capa de núcleo. Con referencia a la figura 3, un artículo 300 comprende una capa de superficie 310 dispuesta sobre una capa 320 que, a su vez, está dispuesta sobre una capa de núcleo 330. La capa 320 puede ser una película, una malla, una capa adhesiva u otros materiales adecuados. Si se desea, la capa 320 puede incluir fibras, que pueden ser con torsión o sin torsión, y un polímero termoplástico. Cuando la capa 320 incluye fibras, las fibras pueden estar orientadas en una dirección similar a la de las fibras sin torsión de la capa de superficie 310 o pueden estar orientadas en una dirección diferente. En algunas realizaciones, la capa 320 puede incluir fibras orientadas en múltiples direcciones diferentes.

En determinadas realizaciones en las que está presente una capa entre una capa de superficie y una capa de núcleo, se puede disponer otra capa sobre una superficie opuesta de la capa de núcleo. Con referencia a la figura 4, el artículo 400 comprende una capa de superficie 410 dispuesta sobre una capa 420 que, a su vez, está dispuesta sobre una capa de núcleo 430. Una capa adicional 440 está dispuesta sobre una superficie opuesta de la capa de núcleo 430. Cuando hay fibras presentes en la capa adicional 440, la orientación de las fibras de la capa 440 puede ser cualquiera de las discutidas con referencia a la capa 230 de la figura 2 u otras orientaciones adecuadas que el experto habitual en la técnica seleccionará, dado el beneficio de la presente divulgación. Tal como se describe en el presente documento, la capa de superficie 410 puede incluir fibras sin torsión. Si se desea, la capa 440 puede incluir también fibras sin torsión, fibras con torsión o fibras con torsión y fibras sin torsión.

En determinadas realizaciones, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir dos o más capas en cada lado de la capa de núcleo. Por ejemplo, con referencia a la figura 5, un artículo 500 comprende una capa de superficie 510 dispuesta sobre una capa 520 que, a su vez, está dispuesta sobre una capa de núcleo 530. Sobre una superficie opuesta de la capa de núcleo 530 hay una capa 540. Otra capa 550 está dispuesta sobre la capa 540. En determinados ejemplos, una de las capas exteriores 510 y 550 comprende fibras sin torsión. En algunas realizaciones, cada una de las capas exteriores 510 y 550 puede comprender fibras sin torsión. En determinadas realizaciones, una de las capas 510 y 550 comprende fibras sin torsión y la otra capa comprende fibras con torsión. Las capas interiores 520 y 540 pueden comprender también fibras con torsión o fibras sin torsión. En algunas realizaciones, la orientación de las fibras en la capa interior 520 puede ser la misma que la orientación de las fibras en la capa de superficie 510. Análogamente, la orientación de las fibras en la capa interior 540 puede ser la misma que la orientación de las fibras en la capa de superficie 550. En otras realizaciones, una o más de las capas interiores 520 y 540 pueden tener una orientación de las fibras diferente a la orientación de las fibras de su capa de superficie adyacente. Por ejemplo, las fibras de la capa 520 pueden estar orientadas en la dirección transversal y las fibras de la capa 510 pueden estar orientadas en la dirección de la máquina o en una dirección diferente a la dirección transversal. En algunas realizaciones, las fibras de la capa 540 pueden estar orientadas en la dirección transversal y las fibras de la capa 550 pueden estar orientadas en la dirección de la máquina o en una dirección diferente a la dirección transversal. El experto habitual en la materia reconocerá que las orientaciones de las fibras de las diversas capas se pueden alterar o se pueden sustituir por otras orientaciones y que la orientación de las fibras de una cualquiera de las capas puede ser igual o diferente a la orientación de las fibras presentes en otra capa.

En determinados ejemplos, los artículos descritos en el presente documento pueden incluir una única capa de superficie dispuesta sobre una capa de núcleo. Por ejemplo, un artículo de material compuesto puede incluir una capa de núcleo de polímero termoplástico reforzado con fibras, que comprende un polímero termoplástico y fibras de refuerzo dispuestas en el polímero termoplástico, y una capa única dispuesta sobre la capa de núcleo y que comprende una pluralidad de fibras sin torsión y en la que la pluralidad de fibras sin torsión están orientadas en la dirección transversal y en una dirección diferente a la dirección transversal, en la que las fibras sin torsión orientadas en la dirección transversal son adyacentes a la capa de núcleo. La capa única no incluye generalmente ninguna interfaz discernible dentro de la capa. En algunos ejemplos, las fibras de la capa única se pueden disponer sobre la capa de núcleo de manera secuencial para proporcionar un tipo de deposición de fibras deseada en la capa única La capa de fibras dispuesta se puede calentar después para fundir el aglutinante o el polímero termoplástico de la capa de manera que no exista una interfaz discernible entre las diferentes fibras que se han dispuesto.

En determinadas realizaciones, los artículos usados en el presente documento se pueden utilizar para proporcionar un panel de carrocería adecuado para recibir una imprimación, una pintura o ambas. Tal panel puede ser capaz de proporcionar un acabado de "clase A" tal como se describe en el presente documento. En algunas realizaciones, el artículo puede estar configurado como un panel exterior de un vehículo tal como, por ejemplo, un parachoques, una cubierta de parachoques, un capó, un guardabarros, una puerta, un techo, una caja de camión, paneles de pared lateral tales como para vehículos recreativos, revestimientos de carga, molduras de los pilares delanteros y/o traseros u otras partes del vehículo que se deseen pintar. El material compuesto se puede moldear en varios otros artículos usando numerosos métodos que incluyen, si bien no se limitan a estos, conformado a presión, conformado térmico, estampado térmico, conformado al vacío, conformado por compresión y tratamiento en autoclave. Se describen métodos ilustrativos, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos con n.os 6923494 y 5601679 y en "Plastics Mold Engineering Handbook" de DuBois y Pribble, quinta edición, 1995, páginas 468 a 498 y en otras partes.

En determinadas realizaciones, los artículos descritos en el presente documento pueden tener una superficie adecuada de modo que un barrido de ondas proporcione un número de barridos de ondas de al menos 4. Aunque el método exacto usado para medir la superficie puede variar, en algunas realizaciones el artículo comprende una curvatura continua en la superficie de modo que cada punto a lo largo de una línea común tiene un radio de curvatura esencialmente similar.

En determinadas realizaciones, los artículos de materiales compuestos descritos en el presente documento se pueden producir usando numerosos métodos. Por ejemplo, el material compuesto se puede preparar generalmente en diversas formas, tales como láminas o películas, como materiales estratificados sobre sustratos preformados, o en otras formas más rígidas dependiendo de la aplicación particular deseada. Para determinadas aplicaciones, el material compuesto se puede proporcionar en forma de lámina y puede incluir opcionalmente, además de la capa de superficie que comprende las fibras sin torsión, una o más capas adicionales sobre una o ambas superficies de dicha lámina. En una ilustración, tales capas adicionales de superficie o piel pueden ser, por ejemplo, una película, una malla no tejida, un velo, una tela tejida o combinaciones de estos. Si se desea, las capas de superficie pueden ser permeables al aire y se pueden estirar y extender esencialmente con el artículo de material compuesto durante las operaciones de conformado térmico y/o moldeo. Además, dichas capas pueden ser adhesivas, tal como un material termoplástico (por ejemplo, un copolímero de etileno y ácido acrílico u otros polímeros similares) aplicado a la superficie del material termoplástico que contiene fibras. Por lo general, la densidad de área del artículo de material compuesto, particularmente cuando está en forma de lámina, varía de aproximadamente 150 g/m2 a aproximadamente 4000 g/m2, más en particular de aproximadamente 500 g/m2 a aproximadamente 3000 g/m2, por ejemplo, de aproximadamente 300 g/m2 a aproximadamente 500 g/m2, o de aproximadamente 500 g/m2 a aproximadamente 750 g/m2 o de aproximadamente 750 g/m2 a aproximadamente 2500 g/m2.

En determinadas realizaciones, puede ser deseable producir, formar o preformar en primer lugar un núcleo de material compuesto, por ejemplo, un núcleo del material compuesto LWRT y, después, aplicar, extruir o formar fibras sin torsión sobre el núcleo formado para proporcionar el artículo. Por ejemplo, el núcleo del material compuesto se puede formar tal como se describe en el presente documento y después se pueden aplicar fibras sin torsión directamente al núcleo sin el uso de ningún aglutinante o material de retención o las fibras sin torsión se pueden mantener en una forma temporal, por ejemplo, en forma de una cinta o red, para facilitar la aplicación más sencilla de las fibras sin torsión al núcleo. En algunas realizaciones, las fibras sin torsión se pueden formar primero como una red de fibras paralelas esencialmente planas que se pueden fijar o mantener en su lugar usando un material termoplástico. A continuación, la red de fibras se puede aplicar a la capa de núcleo como una capa separada. El calentamiento del artículo de material compuesto puede dar como resultado la mezcla de las fibras sin torsión en las superficies o áreas superiores de la capa de núcleo con el fin de proporcionar un artículo eficaz para impartir un acabado de clase A después de pintar.

A continuación se describen determinados ejemplos específicos para ilustrar adicionalmente algunos de los aspectos novedosos de la tecnología descrita en el presente documento.

Ejemplo 1

Se produce un artículo formando una capa de núcleo que comprende fibras de vidrio cortadas y una resina de polipropileno. Las fibras de vidrio y la resina se añaden a una espuma agitada que contiene líquido para formar una mezcla dispersa del polipropileno y las fibras de refuerzo. A continuación, la mezcla se deposita sobre un elemento formador de soporte, tal como una pantalla, para proporcionar una red. Se evacua el líquido de la red y la red se calienta después por encima de la temperatura de reblandecimiento del polipropileno. Seguidamente, la red reblandecida se comprime hasta un espesor predeterminado para proporcionar una capa de núcleo. La capa de núcleo puede tener un gramaje de aproximadamente 1000 g/m2 a aproximadamente 3000 g/m2.

Sobre la capa de núcleo se dispone una cinta que comprende un copolímero de polipropileno y fibras de vidrio sin torsión, o una resina de polipropileno (índice de fluidez de aproximadamente 100g/10min) y fibras de vidrio sin torsión. La cinta puede tener un gramaje de aproximadamente 500 g/m2 a aproximadamente 1200 g/m2. A continuación, se hace pasar el artículo de material compuesto a través de un conjunto de rodillos para laminar la cinta a la capa de núcleo y proporcionar una lámina de material.

La lámina de material se puede cortar en cubitos o en un tamaño deseado para proporcionar tablas. Las tablas se pueden moldear, formar o modificar de otro modo para obtener una forma deseada. Después del conformado, la pieza se puede imprimar y/o pintar para proporcionar un acabado de clase A.

Ejemplo 2

Se obtuvo una imagen de microscopio electrónico de barrido de una capa de material que incluía una capa exterior de fibras sin torsión. Los resultados se muestran en la figura 6. Las fibras sin torsión 610 están bien dispersas y son más uniformes que una fibra con torsión (véase la figura 9 a continuación) y no se superponen por lo general, aunque pueden encontrarse en el mismo plano vertical u horizontal.

Ejemplo 3

Se obtuvo una imagen de microscopio electrónico de barrido de una capa de material de un artículo que incluía una capa exterior de fibras sin torsión. Los resultados se muestran en la figura 7. Las fibras sin torsión están dispuestas en la capa en una disposición 0/90 en la que las fibras sin torsión 710 se pueden disponer en la dirección de 0 grados (dirección de la máquina) y las fibras a noventa grados 720 se pueden disponer en la dirección transversal (o viceversa).

Ejemplo 4

Se obtuvo una imagen de microscopio electrónico de barrido de una capa de material de un artículo que incluía una capa exterior de fibras sin torsión. Los resultados se muestran en la figura 8. Las fibras sin torsión están dispuestas en una disposición 0/90 en la que las fibras sin torsión 810 se pueden disponer en la dirección de 0 grados (dirección de la máquina) y las fibras a noventa grados 820 se pueden disponer en la dirección transversal (o viceversa). Ejemplo 5

Con fines comparativos, se obtuvo una imagen de SEM a partir de una capa de material de un artículo que incluía fibras con torsión. Los resultados se muestran en la figura 9. Las fibras con torsión estaban presentes en una orientación 0/90 similar a la orientación de fibras de las fibras sin torsión.

Ejemplo 6

Se realizó un barrido de ondas de superficie en artículos imprimados y pintados, usando las diferentes fibras descritas en los ejemplos 2-5, que se habían moldeado en capós pequeños. Los resultados se muestran en la tabla 1. Cuanto mayores el número de barridos de ondas, más lisa es la superficie.

T l 1

Tal como se puede ver en la tabla 1, los números de barridos de ondas son esencialmente más elevados, por ejemplo, casi 2 veces más elevados, para los artículos con fibras sin torsión en comparación con los artículos con fibras con torsión lo que indica que las fibras sin torsión proporcionan superficies esencialmente más lisas.

Cuando se introducen elementos de los ejemplos divulgados en el presente documento, con los términos "un", "una", "el", "la", "dicho" y "dicha" se pretende significar que hay uno o más de los elementos. Las expresiones "que comprende" o "que comprenden", "que incluye" o "que incluyen", "que tiene" o "que tienen" se pretende que sean abiertas y significan que puede haber elementos adicionales diferentes a los elementos enumerados. El experto habitual en la técnica reconocerá, dado el beneficio de la presente divulgación, que se pueden intercambiar diversos componentes de los ejemplos o se pueden sustituir con diversos componentes en otros ejemplos.

Aunque se han descrito anteriormente determinados aspectos, ejemplos y realizaciones, el experto habitual en la técnica reconocerá, dado el beneficio de la presente divulgación, que son posibles adiciones, sustituciones, modificaciones y alteraciones de los aspectos ilustrativos, ejemplos y realizaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un artículo de material compuesto termoplástico que comprende:

una capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras que comprende fibras de refuerzo y un polímero termoplástico; y

una capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras y que comprende una pluralidad de fibras de vidrio sin torsión continuas, en donde las fibras de vidrio sin torsión continuas no se cruzan ni se superponen entre sí con contacto directo de las fibras de vidrio sin torsión continuas.

2. El artículo de material compuesto termoplástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras de la capa de superficie consisten esencialmente en fibras de vidrio sin torsión continuas.

3. El artículo de material compuesto termoplástico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las fibras de la capa de superficie consisten en fibras de vidrio sin torsión continuas.

4. El artículo de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras presenta una densidad de aproximadamente 0,1 g/cm3 a aproximadamente 1,8 g/cm3.

5. El artículo de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras está parcialmente consolidada.

6. El artículo de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero termoplástico de la capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras comprende al menos uno de entre una resina de poliolefina, una resina de mezcla de poliolefinas termoplásticas, una resina de polímero de polivinilo, una resina de polímero de butadieno, una resina de polímero acrílico, una resina de poliamida, una resina de poliéster, una resina de policarbonato, una resina de poliéstercarbonato, una resina de poliestireno, una resina de polímero de acrilonitrilo-estireno, una resina de polímero de acrilonitrilo-butilacrilato-estireno, una resina de poliéterimida, una resina de poli(éter de fenileno), una resina de poli(óxido de fenileno), una resina de poli(sulfuro de fenileno), una resina de poliéter, una resina de poliéter cetona, una resina de poliacetal, una resina de poliuretano, una resina de polibencimidazol o copolímeros o mezclas de estos.

7. El artículo de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa de superficie dispuesta sobre la capa de núcleo de polímero termoplástico reforzado con fibras comprende además fibras con torsión y en donde las fibras de vidrio sin torsión continuas están presentes sobre una superficie de la capa de superficie para proporcionar una superficie de clase A.

8. El artículo de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las fibras con torsión están orientadas esencialmente de manera paralela a la dirección de la máquina y las fibras de vidrio sin torsión continuas están orientadas a aproximadamente noventa grados de la dirección de la máquina.

9. El artículo de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, teniendo el artículo de material compuesto un número de barridos de ondas de al menos 4 medido usando un analizador de superficie con láser o un analizador de imagen reflejada.

10. El artículo de material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una capa adicional dispuesta sobre la capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras, en donde la capa adicional está dispuesta sobre una superficie de la capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras que está opuesta a una superficie de la capa de núcleo porosa de polímero termoplástico reforzado con fibras sobre la que está dispuesta la capa de superficie.