Malla tejidas tipo scrím de fibra de vidrio con mejoras en propiedades de resistencia a la ruptura y al desgarre utilizadas como respaldo para materiales de núcleo (o core material) utilizados en materiales compuestos de estructura tipo sándwich

La presente invención se refiere al sector técnico de las mallas tejidas.

DESCRIPCIÓN

La presente invención consiste en malla tejida de bajo peso (conocida en inglés como scrim) constituida de hilos de fibra de vidrio, utilizada como respaldo para materiales de núcleo (conocidos en inglés como core materials) utilizados a su vez en materiales compuestos de estructura tipo sándwich (conocidos en inglés como sandwich- structured composite materials), y caracterizada por la utilización de hilados fibra de vidrio de mayor título (es decir, peso lineal) para aportar con mayor resistencia mecánica por hilo, y por una mejora en la resistencia a la ruptura en ambas direcciones, pero especialmente en la transversal o trama, lo cual aporta directamente al problema de roturas en el scrim durante el manipuleo por los usuarios del panel flexible.

Antecedentes de la invención

Los materiales compuestos de estructura tipo sándwich son un elemento comúnmente utilizado en estructuras y/o componentes móviles para reducir la cantidad de energía que requieren para operar o movilizarse. Ejemplos de este tipo se encuentran en aviones y embarcaciones marítimas, en donde componentes hechos de materiales compuestos permiten alivianar toda la estructura y reducir consumo de combustible. También está el caso de las palas de los aerogeneradores eólicos, las cuales se pueden considerar una gran estructura hecha a base de materiales compuestos, gracias a los cuales en los últimos años se han logrado longitudes superiores a la envergadura de alas de aviones comerciales, manteniendo un peso liviano que permite rotar al aerogenerador a un más amplio rango de velocidades de viento, que incluye velocidades bajas. El material de núcleo (1 ), o core material como se lo llama en inglés, es el componente principal de los materiales compuestos de estructura tipo sándwich (4), o sandwich-structured composite material como se lo conoce en inglés.

Estos materiales se encuentran en el mercado en forma de paneles rígidos o flexibles, y las opciones más comunes de materiales son la madera de balsa, y espumados de PET y PVC. Generalmente estos paneles flexibles se encuentran en dimensiones de 61 Omm x 1 ,220mm (aproximadamente 24” x 48”) y el espesor varía de acuerdo a las necesidades del usuario, habitualmente en un rango de 6 a 50 mm (½” a 2”).

Se presenta un nuevo diseño de malla scrim (5) para resolver un problema recurrente reportado por los usuarios finales de los paneles flexibles (7), en donde indican que la malla suele romperse durante al manipuleo habitual del panel a lo largo del proceso de producción de las piezas de estructura tipo sándwich (4). Esta situación ha sido reportada particularmente en los paneles con espesor por encima de 38 mm (1-½”), los cuales son de mayor consumo.

Luego de realizar ensayos de laboratorio y comparar el scrim estándar (101) y el nuevo (306), se encontró una mejora en la resistencia a la ruptura en ambas direcciones, pero especialmente en la transversal o trama, donde mejora en un 45%. Esto aporta directamente al problema de roturas en el scrim (5) durante el manipuleo por los usuarios del panel flexible (7). Adicionalmente se demostró con ensayos de resistencia al desgarre que también aumenta esta propiedad en al menos un 40% en comparación a la malla 101. Si bien el desempeño en la resistencia al desgarre de la 101 no es un problema en la actualidad, los resultados logrados con la 306 la preparan para aplicaciones futuras que demanden mayor desempeño.

Breve descripción de los dibujos

Fig. 1 - Composición típica de composite de estructura tipo sándwich Fig. 2 - Composición típica de material de núcleo (core) con scrim

Fig. 3 - Panel flexible Fig. 4 - Tejido tipo Tafetán

Descripción detallada de los dibujos

Combinando el material core (1 ) con tejidos (2) fabricados con fibras técnicas como las de carbono o vidrio, y con resinas (3) tipo epoxi o poliéster, se obtiene el material compuesto (4).

Para poder obtener un panel flexible (7), es necesario adherir mediante un proceso de laminación una malla flexible (5) al panel rígido de material core (1 ), utilizando una cola de base polimérica para asegurar una correcta adhesión, y luego pasando el panel con malla (6) por un proceso de sacado. Es importante indicar el tipo malla (5) que se utiliza es conocida en inglés como scrim, debido a su peso por área muy ligero, y que en esta aplicación no supera los 100 g/m ² (~3 oz/yd ² ).

Luego del proceso de laminación se realizan cortes longitudinales y transversales al panel rígido (1 ) en el lado que no tiene malla scrim (5), de tal manera que quedan pequeños bloques (8) que se mantienen únicamente en forma de panel gracias a la malla scrim (5). Al observar el panel flexible (7) por el lado que se realizaron los cortes, da la apariencia de haber sido cortado en mosaicos rectangulares o teselas. En otras palabras, la malla scrim (5) funciona como una especie de respaldo para mantener los bloques (8) siendo parte de un mismo cuerpo que sería el panel flexible (7). Este proceso de fabricación de paneles flexibles es ya conocido en el medio, y se lo aplica tanto para materiales de núcleo de madera de balsa y de plástico (PET y PVC).

El propósito de convertir un panel rígido en flexible (7) es para que el material core (1 ) se adapte sobre en superficies curveadas y/o irregulares, muy comunes en los moldes utilizados para fabricar componentes estructurales hechos aplicando el concepto de materiales compuestos de estructura tipo sándwich (4) mediante un proceso infusión de resinas (3). Estos paneles flexibles (7) son loo utilizados en diversos campos donde se requieren componentes de bajo peso, pero con exigencias de resistencia mecánica para que no fallen durante su funcionamiento.

Para fabricar el panel flexible (7), se utiliza una malla scrim estándar (5) fabricada ios por un proceso textil, y está compuesta de hilados de filamentos continuos de fibra de vidrio y recubierta por un apresto polimérico que permite una óptima laminación con el panel rígido de material core (1 ). Las especificaciones generales de esta malla aparecen en la tabla 1. La cola que se utiliza para la laminación de la malla (5) es de una naturaleza similar y compatible con el no apresto polimérico que ésta lleva, y su interacción con la malla (5) otorga la resistencia al desgarre entre malla (5) y material core (1) necesarias para que el panel flexible (7) resista el manipuleo al que está sujeto en los procesos posteriores como la preparación del kit de piezas que se colocarán en el molde de infusión.

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