ES2415739B1 - Procedimiento y aparato para la fabricación de un cuerpo de material composite provisto de una cavidad interior con una abertura al exterior - Google Patents

Abstract

Procedimiento y aparato para la fabricación de un cuerpo de material composite provisto de una cavidad interior con una abertura al exterior.#La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un cuerpo de material composite tal como una calota de casco. Dicho cuerpo constituye una estructura multicapa donde cada capa se forma por la superposición de estratos que comprenden porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica en el que al menos algunas de dichas capas está formada por telas preimpregnadas tipo LFRTP, tejidas o no tejidas. La capa externa está formada por estratos de porciones de telas tipo “velo” o tipo “fieltro”, con fibras de longitudes comprendidas entre 5 y 20 mm no tejidas y no orientadas. En el procedimiento se somete a la estructura multicapa dispuesta en un molde a la acción ejercida por una bolsa que se hincha por presión ocupando la cavidad del molde.

Description

DESCRIPCIÓN Procedimiento y aparato para la fabricación de un cuerpo de material composite provisto de una cavidad interior con una abertura al exterior.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación dirigido particularmente a la fabricación de un 5 cuerpo de material composite de matriz termoplástica provisto de una cavidad interior con una abertura al exterior, comprendiendo dicha cavidad al menos una pared curvo-cóncava y teniendo la abertura al exterior una dimensión o ancho menor que la dimensión máxima de la cavidad interior entre dos paredes opuestas. Particularmente, dicho cuerpo hueco puede tratarse de la calota de un casco de protección, como por ejemplo un casco para motociclista, o del componente estructural de un calzado deportivo de prácticas deportivas que requieran un calzado de elevada 10 rigidez, por ejemplo una bota de esquí. Así pues, el cuerpo objeto de fabricación conforme al procedimiento es un cuerpo que sin ser completamente cerrado y hueco, como por ejemplo un depósito, sí presenta una cavidad hueca suficientemente cerrada cuya geometría imposibilita el desmoldeo del cuerpo por procedimientos directos (inyección, termoconformado, etc.). El método de fabricación desarrollado también permite la realización de piezas con grosor y composición no homogéneas en toda la pieza, y por tanto, diferentes según la zona. Esto permite adaptarse a 15 piezas en las cuales las solicitaciones mecánicas o condiciones a satisfacer sean diversas o no homogéneas en toda la pieza.

La invención también se refiere a un aparato para llevar a cabo el procedimiento. Finalmente, también se da a conocer una calota de casco con una tipología de material acorde con el material utilizado en las etapas del procedimiento que lo hace particularmente adecuado para ser usado en bienes de consumo en los cuales se pueda 20 explotar la mejora en la relación de propiedades mecánicas, tales como comportamiento a impacto o rigidez a flexión, respecto al peso.

Antecedentes de la invención

Muchas tipologías de cascos, por ejemplo cascos de motociclismo, de esquí, de alpinismo, hípica, deportes aéreos y náuticos, algunos tipos de ciclismo y también los cascos de protección laboral o balística incorporan un elemento o 25 pieza comúnmente denominada calota (conocida en inglés como shell), siendo ésta la carcasa externa del casco. Dicho elemento calota tiene diversas funciones principales, siendo una de ellas la de distribuir en un área suficientemente grande del cráneo del usuario las fuerzas aplicadas puntualmente en la superficie de dicha calota como consecuencia de un hipotético impacto, de manera que los niveles de tensión mecánica generada sean menores y así eviten o minimicen los daños biomédicos o lesiones. 30

En conjunción con el elemento de absorción de impacto interno a la calota, típicamente fabricado en espuma de poliestireno expandido (EPS), la calota es la encargada de gestionar el proceso de deceleración del impacto, permitiendo mediante el espesor del casco alargar la carrera de deceleración, de manera que el pulso de deceleración experimentado por la masa encefálica del usuario sea suficientemente menor que el que experimentaría sin dicho casco, por debajo de unos parámetros de aceleración máxima y amplitud del pulso 35 determinados, reduciendo así las consiguientes fuerzas inerciales y evitando o minimizando los daños biomédicos o lesión.

De nuevo en conjunción con el elemento de absorción de impacto, otra función de la calota es la de absorber gran parte de la energía cinética inicial del impacto, mediante trabajo de deformación o destrucción del casco, de modo que la energía cinética final se reduzca, minimizando así la velocidad de rebote y la necesidad de gestionar una 40 deceleración superior, reduciendo el componente elástico del impacto.

La calota también es el componente del casco encargado de soportar las posibles solicitaciones por abrasión debidas al deslizamiento superficial del casco sobre o contra la superficie de impacto, reduciendo así la transmisión de estas solicitaciones al usuario, reduciendo o minimizando daños biomédicos o lesiones, así como el componente que actúa como soporte estructural y funcional de todas las piezas del casco durante su uso regular. 45

Cabe mencionar que no hay que confundir las calotas descritas anteriormente con las calotas de otras tipologías de cascos, como la mayoría de cascos de bicicleta usados en la actualidad y certificados por ejemplo según EN 1078, cuya función es meramente de acabado, dado que las funciones anteriormente descritas son satisfechas, hasta el grado requerido para dicha aplicación y normativa, por el elemento interno de absorción de impacto. Dichas calotas, fabricadas a partir de láminas, telas o films de material termoplástico de espesor muy reducido, inferior a 0,5 mm, 50 mediante procesos de termoconformado o similares, quedan fuera del ámbito de aplicación de la invención.

Las funciones anteriormente especificadas para la calota implican la necesidad de que ésta, por medio de su estructura geométrica y materiales constituyentes, aporte una serie de propiedades mecánicas genéricas tales como:

- rigidez o capacidad de soportar la aplicación de fuerzas de impacto manteniendo un nivel de deformación suficientemente contenido según la aplicación y normativa de cumplimiento, independientemente de 55 condiciones de ensayo tales como temperatura o tipo de yunque de impacto aplicado;

- plasticidad o capacidad de deformarse permanentemente y sin retorno cuando se le aplican tensiones por encima de su rango elástico;

- tenacidad o capacidad de absorber energía antes de alcanzar su rotura; y

- resistencia a la abrasión.

Para estos requerimientos, un material ideal para la calota tendría un diagrama tensión-deformación muy vertical y 5 una zona plástica muy larga y plana antes de la rotura. La cuantificación de dichas propiedades mecánicas genéricas dependerá y deberá, por tanto, modularse dependiendo de la tipología de producto y de las especificaciones de ensayo de la normativa a aplicar.

En contraposición a los requerimientos mecánicos impuestos al producto, es necesario y conveniente contener el peso total del elemento calota, por motivos de ergonomía y confort (también para promover el uso del casco). Del 10 conflicto entre la necesidad de prestaciones mecánicas y peso nace la concepción de la utilización de un material composite, particularmente un material de matriz termoplástico reforzado con fibras.

El documento WO2007045466-A1 describe la utilización de un material composite en la sección intermedia del cuerpo hueco que constituye básicamente un depósito de combustible para vehículos con motor de combustión interna. Dicha sección está constituida por la superposición de múltiples capas formadas por porciones de láminas o 15 telas preimpregnadas de resina polimérica de las que la última capa, la más exterior, está formada por al menos un estrato de porciones de láminas o telas tejidas, tipo “sarga” o “plano”, en fibra de carbono. Aunque el cuerpo que constituye el depósito es un cuerpo provisto de una oquedad y de una abertura, como sucede con una calota, la abertura del depósito es considerablemente inferior al diámetro máximo de la cavidad del depósito y sumado a los requerimientos resistentes de sus respectivas normativas, hacen inviable la fabricación de una calota por los 20 métodos habituales utilizados para los depósitos de combustible.

Un tipo particular de materiales que parece satisfacer las necesidades a cumplir por la calota son aquellos conocidos bajo el acrónimo LFRTP perteneciente a la expresión inglesa Long Fiber Reinforced Thermoplastic.

Uno de los componentes básicos de un material tipo LFRTP es el tejido de refuerzo, siendo lo más habitual que el material usado sea de fibra de vidrio, y/o de fibra de aramida y/o de fibra de carbono. Respecto a la estructura del 25 tejido, ésta puede ser un tejido tipo fieltro, con fibras sin orientación determinada unidas mediante un ligante; un tejido “tejido”, en el que dependiendo de la disposición de los hilos de trama y urdimbre se puede distinguir entre un tejido plano, un tejido de sarga, un tejido de raso o satén, un tejido unidireccional (con la mayoría de hilos alineados en una dirección) y un tejido multiaxial. Además de la estructura del tejido, los tejidos pueden superponerse de diversas maneras, por ejemplo siguiendo cada capa una dirección distinta o combinando unos tipos de tejidos con 30 otros, en función de la aplicación.

El otro componente básico de cualquier material composite polimérico es la matriz, siendo lo más habitual que ésta sea termoestable, distinguiéndose entre otras, las de base epoxídica, de base poliéster, de base viniléster, de base acrílica, de base fenólica y de base poliuretánica. En contraposición a las matrices termoestables también existen las matrices termoplásticas, del grupo formado por los polipropilenos, las poliamidas, los polietileno-tereftalato, los 35 polibutileno-tereftalatos, los policarbonatos, los óxidos de polifenileno, los polioximetilenos, los poliuretanos, etc., siendo las que responden a la denominación “composite LFRTP”.

La producción y automatización en la fabricación de productos reforzados con fibra continua utilizando resinas termoestables como matriz es relativamente sencilla, debido a la baja viscosidad que presentan previa a su curado ya que ésta permite una fácil impregnación de la fibra empleando presiones bajas, por debajo de los 10 bares, lo 40 cual permite el uso de procesos de fabricación relativamente poco sofisticados y de inversión reducida.

Sin embargo, en comparación con las resinas termoplásticas, las matrices termoestables tienen grandes limitaciones como son la baja producción, pues requieren horas para su completo curado, implican procesos que conllevan cierta suciedad, ya que la resina queda adherida a lo largo de todo el equipo y las instalaciones, y sobre todo, durante su procesado se producen cantidades muy elevadas de emisiones de compuestos orgánicos volátiles, altamente 45 perjudiciales para la salud de los operarios y que, para ser evitados, a medida que las normativas de seguridad laboral imponen límites más restrictivos, suponen crecientes dificultades en el proceso. Adicionalmente, existe un número limitado de resinas de tenacidad muy limitada y que además no son reciclables. Por otra parte, la impregnación de las fibras continuas utilizando materiales termoplásticos es muy complicada, debido a su alta viscosidad y baja capacidad de que las fibras sean mojadas. 50

Por el documento US2010/0209683-A1 se conoce la utilización de fibras LFRTP en la fabricación de un cuerpo rígido de material composite que al menos presente una superficie continua suave, como puede ser una calota. El proceso conlleva aplicar una serie de telas de fibras termoplásticas formando un manto a un sustrato hecho de una mezcla de fibras termo-fusibles y otras fibras que no reaccionan a la misma temperatura de fusión que las fibras termo-fusibles de la mezcla, al objeto de formar una estructura multicapa, y someter la estructura multicapa así 55 formada a un ciclo de calentamiento y compresión al mismo tiempo que se lleva el conjunto de telas de fibras termoplásticos de la estructura a contactar con una superficie calefactora, suave y continua que forma parte de un

sistema de calentamiento para formar la pieza rígida de material composite. El sustrato considerado comprende componentes termoestables seleccionados del grupo consistente en ésteres de polivinilo, resinas fenólicas, poliésteres insaturados y epoxis. El manto de fibras termoplásticas se seleccionan del grupo de fibras termoplásticas consistentes en polipropilenos, poliésteres y co-poliésteres, poliamidas, polietilento, polivinil clorido y polifenileno sufido. Las otras fibras del substrato comprenden fibra termoplástica. 5

Conforme a los ejemplos descritos en dicho documento, el proceso consiste básicamente en un termoconformado, consistente en disponer sobre un molde que reproduce la geometría de la calota de un caso porciones de telas reforzadas con fibras LFRTP formando varias capas unas sobre las otras, calentando la estructura multicapa y aplicando sobre el molde una presión por debajo del vacío durante cierto tiempo. Posteriormente se procede al enfriamiento hasta una temperatura que permita su desmoldeo. El proceso de termoconformado utilizado en este 10 documento no permite la fabricación de calotas de geometría casi cerrada, por lo que la aplicación del mismo resulta inefectiva en la tipología de cascos cuyas calotas deben cumplir con las funciones principales descritas al inicio.

Por ello, sería deseable contar con un procedimiento de fabricación que permita la producción de una manera efectiva, rápida y económica, de cuerpos de geometría casi cerrada como las calotas descritas anteriormente.

Explicación de la invención 15

Con objeto de aportar una solución a los problemas planteados, se da a conocer un procedimiento de fabricación de un cuerpo de material composite de matriz termoplástica provisto de una cavidad interior con una abertura al exterior, comprendiendo dicha cavidad al menos una pared curvo-cóncava y teniendo la abertura al exterior una dimensión menor que la dimensión máxima de la cavidad interior entre dos paredes opuestas.

En esencia, el procedimiento se caracteriza porque comprende: 20

- una primera etapa de corte en porciones, conforme a un patrón del cuerpo a fabricar, de telas preimpregnadas de resina termoplástica en la que al menos algunas de dichas telas preimpregnadas son telas tipo LFRTP, reforzadas con fibras largas, tejidas o no tejidas;

- una segunda etapa de colocación de las porciones de telas preimpregnadas en un molde provisto de una entrada en posición cerrada, dividido en al menos dos semi-moldes enfrentados cuyo cierre configura una 25 cavidad tipo hembra que reproduce la geometría en negativo del cuerpo, disponiendo las porciones de telas preimpregnadas superpuestas en múltiples capas formando una estructura multicapa, posicionando sobre las paredes de la cavidad del molde en primer lugar las porciones que constituirán la capa externa del cuerpo a fabricar y en último lugar las porciones que constituirán la capa interna, estando la capa externa formada por al menos un estrato de porciones de telas tipo “velo” o tipo “fieltro”, que contienen fibras de longitudes 30 comprendidas entre 5 y 20 mm no tejidas y no orientadas;

- una tercera etapa de colocación, cerrando la entrada del molde, de un cabezal provisto de una bolsa configurada como un componente macho con respecto al molde, quedando la bolsa situada en el interior de la cavidad del molde;

- una cuarta etapa de aplicación de presión en el interior de la bolsa produciéndose el inflado de la misma y la 35 expansión hasta un volumen tal que produce el contacto y presión de la superficie de la bolsa contra las porciones de telas dispuestas sobre las paredes de la cavidad del molde y su empuje contra las paredes del molde;

- una quinta etapa, simultánea a la cuarta etapa, de aplicación de calor sobre los semi-moldes partiendo de una temperatura ambiente hasta un valor de temperatura operativa tal que se produzca la fusión de la resina 40 termoplástica presente en las telas y su fluencia para reproducir la geometría del molde;

- una sexta etapa de enfriamiento de los semi-moldes hasta una temperatura tal que permita extraer del molde el cuerpo moldeado solidificado sin deformarse;

- una séptima etapa de despresurización de la bolsa hasta al menos conseguir que ésta deje de contactar con las paredes de la cavidad del molde; 45

- una octava etapa de retirada del cabezal de la entrada del molde con lo que se extrae la bolsa del interior de la cavidad del molde;

- una novena etapa de apertura del molde por separación entre sí de los al menos dos semi-moldes; y

- una décima etapa de extracción del cuerpo moldeado.

El uso de las telas preimpregnadas tipo LFRTP permite incorporar las ventajas de las matrices termoplásticas, como 50 son: gran resistencia al impacto, buena resistencia a la compresión y a la flexión en particular, buena resistencia química y baja absorción de humedad, ciclos de moldeo muy cortos, pues no hay una reacción de endurecimiento durante la elaboración, buena soldabilidad, posibilidad de recuperar los recortes y desperdicios, almacenamiento

ilimitado a temperatura ambiente, lo que permite una gestión óptima de stocks de los materiales en proceso y buena capacidad de ser reciclados al final de la vida de la calota.

Con el proceso descrito se han superado al mismo tiempo los inconvenientes asociados a las matrices termoplásticas, como es la dificultad para la impregnación de las fibras y conseguir moldear piezas de curvatura elevada y muy cerradas. 5

Según una característica de la invención, previamente a la colocación de las porciones de telas de la segunda etapa se lleva a cabo una aplicación gel-coat sobre las paredes de la cavidad del molde, siendo el tipo de gel-coat aplicado compatible con la resina termoplástica de las telas preimpregnadas.

Conforme a otra característica de la invención, previamente o a medida que se produce la colocación de las porciones de telas de la segunda etapa, se aplica un producto de mejora de la adhesividad sobre las paredes de la 10 cavidad del molde y sobre las porciones de telas colocadas, compatible con la resina termoplástica de las telas preimpregnadas para mejorar el sostén de las porciones de telas sobre el molde y de unas porciones sobre otras.

De acuerdo con otra característica de la invención, en la tercera etapa, la bolsa está sometida a una depresión y la bolsa comprende en su interior una pieza configurada a modo de jaula a la cual la bolsa se encuentra adherida por la depresión a la que está sometida en dicha etapa. 15

Según otra característica de la invención, el valor de la presión que se aplica en el interior de la bolsa en la cuarta etapa está comprendido entre 5 y 10 bar.

Conforme a otra característica de la invención, simultáneamente a la aplicación de la presión en la cuarta etapa se produce la activación de unos medios calefactores provistos en el molde para realizar la aplicación de calor de la quinta etapa. 20

De acuerdo con otra característica de la invención, la temperatura operativa de la quinta etapa está comprendida entre 100 y 280 ºC en función de la temperatura de fusión del termoplástico utilizado.

Según otra característica de la invención, el tiempo durante el cual se produce la aplicación de calor de la quinta etapa es el tiempo necesario para que se produzca dicha fusión del material termoplástico de la resina termoplástica presente en las telas y su fluencia para reproducir la geometría del molde. Conforme a otra característica de la 25 invención, el enfriamiento de la sexta etapa se realiza por convección forzada mediante un circuito de refrigeración de los al menos dos semi-moldes hembra que configuran el molde.

Conforme a otra característica de la invención, el procedimiento comprende una undécima etapa de operaciones de acabado del cuerpo tales como corte, taladrado y operaciones de acabado superficial.

El cuerpo de material composite objeto de fabricación según el procedimiento descrito puede ser una calota de un 30 casco para su uso en vehículos, constituida esencialmente por un cuerpo hueco, formando la parte resistente del casco en caso de choque en accidentes. De la misma manera el citado cuerpo puede ser el componente resistente de un calzado deportivo tal como una bota de esquí.

Conforme a otra característica de la invención, en las telas tipo LFRTP preimpregnadas la longitud de las fibras es al menos de 50 mm. 35

De acuerdo con otra característica de la invención, las telas tipo LFRTP preimpregnadas son tejidos híbridos de fibra sintética o inorgánica combinada con fibra termoplástica, o bien tejidos sintéticos o inorgánicos que incorporan la resina termoplástica en suspensión o diluida.

Preferentemente, en el procedimiento objeto de la invención particularmente indicado para la fabricación de una calota, la resina termoplástica de las telas preimpregnadas es de polipropileno y las fibras largas de las telas tipo 40 LFRTP son de fibra de vidrio tipo E.

Las fibras de las telas preimpregnadas de la capa externa preferentemente son de tipo híbrido resultantes de la combinación de hilos de polipropileno con hilos de vidrio o bien son fibras de polipropileno mezcladas con fibras de vidrio. Según otra característica, la capa externa tiene un área másica comprendida entre 20 y 100 g/m2 y un porcentaje de fibra en peso comprendido entre el 20% y el 40%. 45

Siguiendo con el procedimiento objeto de la invención enfocado en la fabricación de una calota de caso, preferentemente las telas tipo LFRTP preimpregnadas son telas tejidas tipo “sarga” en las que las fibras que constituyen la trama y las fibras que constituyen la urdimbre del tejido tienen el mismo número de fibras por unidad de superficie de tela. El estrato o los estratos que constituyen la capa interna tienen cada uno un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2 y un porcentaje de fibra en peso comprendido entre un 50 y un 70%. Además, la 50 capa interna puede comprender secciones con distinto número de estratos.

Conforme a otra característica, en la segunda etapa del procedimiento de fabricación de la calota, se coloca en zonas determinadas y situadas entre la capa externa y la capa interna, o bien entre los estratos de la capa interna,

porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica superpuestas que constituyen una capa de refuerzo. Las porciones de las telas de la capa de refuerzo son preferentemente porciones de telas unidireccionales o tejidas a la plana, donde cada uno de los estratos de la capa de refuerzo tiene un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2 y un porcentaje de fibra en peso comprendido entre un 50 y un 70%.

Conforme a otra característica, la estructura multicapa comprende secciones con pesos másicos distintos, con un 5 valor mínimo de 1000 g/m2 y un valor máximo de 3500 g/m2, y un valor promedio comprendido entre 1800 y 2400 g/m2.

Conforme a un segundo aspecto se da a conocer un aparato para llevar a cabo el procedimiento anteriormente descrito.

El aparato está caracterizado porque comprende comprende: 10

- un molde provisto de una entrada en posición cerrada, dividido en al menos dos semi-moldes enfrentados cuyo cierre configura una cavidad tipo hembra que reproduce la geometría en negativo del cuerpo;

- un cabezal provisto de una bolsa configurada como un componente macho con respecto al molde, quedando la bolsa situada en el interior de la cavidad del molde cuando el cabezal está posicionado cerrando la entrada del molde; 15

- unos medios calefactores del molde;

- unos medios de refrigeración del molde; y

- unos medios de aplicación de presión en el interior de la bolsa.

Conforme a otra característica de la invención, los al menos dos semi-moldes son desplazables uno con respecto del otro. Los semi-moldes pueden ser de una aleación de aluminio o de acero. 20

De acuerdo con otra característica de la invención, el material del que está constituida la bolsa provista en el cabezal es de silicona.

Según otra característica de la invención, el cabezal está unido articuladamente al molde en la parte superior en el lado provisto de la entrada.

Conforme a un tercer aspecto de la invención se da a conocer una calota de un casco para su uso en vehículos, 25 constituida esencialmente por un cuerpo hueco, formando la parte resistente del casco en caso de choque en accidentes.

En esencia, la calota objeto de la invención se caracteriza porque el cuerpo hueco tiene una estructura multicapa que comprende una capa externa y una capa interna, en la que la capa externa está formada por al menos un estrato de porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica, tipo “velo” o tipo “fieltro”, que contienen fibras 30 de longitudes comprendidas entre 5 y 20 mm no tejidas y no orientadas, y en la que la capa interna está formada por al menos un estrato de porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica tipo LFRTP, reforzadas con fibras largas, tejidas o no tejidas.

De acuerdo con otra característica de la calota objeto de la invención, en las telas tipo LFRTP preimpregnadas la longitud de las fibras es al menos de 50 mm. 35

Conforme a otra característica de la invención, las telas LFRTP preimpregnadas son tejidos híbridos de fibra sintética o inorgánica combinada con fibra termoplástica o bien tejidos sintéticos o inorgánicos que incorporan la resina termoplástica en suspensión o diluida.

Según otra característica de la invención, la resina termoplástica de las telas preimpregnadas es de polipropileno y las fibras de las telas tipo LFRTP son de fibra de vidrio tipo E. 40

De acuerdo con otra característica de la invención, las fibras de las telas preimpregnadas de la capa externa son de tipo híbrido resultantes de la combinación de fibras de polipropileno con fibras de vidrio o bien son fibras de polipropileno mezcladas con fibras de vidrio.

Conforme a otra característica de la invención, la capa externa tiene un área másica comprendida entre 20 y 100 g/m2. 45

Según otra característica de la invención, la capa externa tiene un porcentaje de fibra en peso comprendido entre el 20% y el 40%.

De acuerdo con otra característica de la invención, las telas tipo LFRTP preimpregnadas de la capa interna son telas tejidas tipo “sarga” en las que las fibras que constituyen la trama y las fibras que constituyen la urdimbre del tejido tiene el mismo número de fibras por unidad de superficie de la tela. 50

Conforme a otra característica de la invención, el estrato o los estratos que constituyen la capa interna tienen cada uno un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2.

Según otra característica de la invención, el estrato o los estratos que constituyen la capa interna tienen cada uno un porcentaje de fibra en peso comprendido entre un 50 y un 70%.

De acuerdo con otra característica de la invención, la capa interna comprende secciones con distinto número de 5 estratos.

Conforme a otra característica de la invención, la estructura multicapa del cuerpo hueco comprende en unas zonas determinadas y situadas entre la capa externa y la capa interna, o bien entre los estratos de la capa interna, porciones de tela preimpregnadas de resina termoplástica superpuestas que constituyen una capa de refuerzo. 10

Según otra característica de la invención, las porciones de las telas de la capa de refuerzo son porciones de telas unidireccionales o tejidas a la plana, donde cada uno de los estratos de la capa de refuerzo tiene un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2 y un porcentaje de fibra en peso comprendido entre un 50 y un 70%.

De acuerdo con otra característica de la invención, la estructura multicapa del cuerpo hueco comprende secciones con pesos másicos distintos, con un valor mínimo de 1000 g/m2 y un valor máximo de 3500 g/m2, y un valor 15 promedio comprendido entre 1800 y 2400 g/m2.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, un modo de realización del aparato para llevar a cabo el procedimiento objeto de la invención. En dichos dibujos:

la Fig. 1 muestra una vista esquemática en sección según un corte vertical del aparato objeto de la invención; 20

las Figs. 2 y 3 son respectivas vistas del molde y el cabezal del aparato de la Fig. 1; y

las Figs. 4 a 7 son vistas del aparato de la Fig. 1 en distintas etapas del procedimiento de fabricación de una calota según la invención.

Descripción detallada de la invención

La Fig. 1 muestra esquemáticamente un aparato para la fabricación de un cuerpo 1 de material composite de matriz 25 termoplástica provisto de una cavidad interior con una abertura al exterior, comprendiendo dicha cavidad al menos una pared curvo-cóncava y teniendo la abertura al exterior una dimensión o ancho menor que la dimensión máxima de la cavidad interior entre dos paredes opuestas, como es el caso una calota de un casco para uso en vehículos, constituida esencialmente por un cuerpo 1 hueco y que forma la parte resistente del casco en caso de choque en accidentes. La abertura que presenta la calota es por donde el usuario del casco introduce su cabeza. 30

El aparato comprende básicamente los siguientes elementos:

- un molde provisto de una entrada 13 en posición cerrada (ver Figs. 1, 5 y 6), dividido en al menos dos semi-moldes 11 y 12 enfrentados y cuyo cierre configura una cavidad tipo hembra que reproduce la geometría en negativo del cuerpo 1 a fabricar;

- un cabezal 14 provisto de una bolsa 15 (ver Fig. 3), fabricada en silicona, configurada como un componente 35 macho con respecto al molde, quedando la bolsa 15 situada en el interior de la cavidad del molde cuando el cabezal 14 está posicionado cerrando la entrada 13 del molde (ver Figs. 1, 5 y 6). Para facilitar el cierre del molde, el cabezal 14 está unido articuladamente al molde en la parte superior en el lado provisto de la entrada 13;

- unos medios calefactores 16 del molde; 40

- unos medios de refrigeración 17 del molde; y

- unos medios de aplicación de presión en el interior de la bolsa 15.

Como se aprecia en la Fig. 7, los dos semi-moldes 11 y 12 son desplazables el uno con respecto del otro, para posibilitar la extracción del cuerpo 1 fabricado fuera del molde, ya que la geometría cerrada del cuerpo 1 hace imposible una extracción directa como sucede en otros procedimientos como el de termoconformado. De hecho, uno 45 de los dos semi-moldes 11 ó 12 se separa, actuado neumáticamente, del otro, y en ocasiones basta una distancia de separación comprendida entre 10 y 100 mm.

Los dos o más semi-moldes 11 y 12, mostrados aisladamente en la Fig. 2 (el cabezal 14 articulado se ha omitido), están fabricados en aluminio hokotol o en acero, y están provistos de los medios calefactores 16 encargados de aportar calor a la pieza a moldear. En el molde reproducido en los dibujos, los medios calefactores 16 comprenden 50

unas resistencias eléctricas acopladas en sus caras externas, aunque según otras tipologías los medios calefactores 16 pueden adoptar un sistema tipo bujía para nuevos moldes o bien estar formados por una caja de resistencias planas para moldes ya existentes y que se deseen adaptar al proceso de fabricación que se describirá en este apartado. La potencia y tipología del sistema de resistencias depende de la aplicación, que para el caso de calotas para cascos tiene un valor de potencia aproximadamente de 10 KW o incluso inferior. 5

Para la extracción de calor de la pieza moldeada, la extracción se realiza por convección forzada mediante los medios de refrigeración 17, consistentes en un circuito de refrigeración, por aceite o agua, de los semi-moldes 11 y 12 que constituyen el molde hembra. En moldes de nueva construcción, los conductos de circulación se incorporan en el propio molde, mientras que en moldes compatibilizados, que son aquellos construidos originalmente para un proceso de moldeo por bolsa de materiales composites termoestables pero que se modifican para su adaptación al 10 proceso de fabricación que se expondrá a continuación, en el que intervienen materiales composites tipo LFRTP de matriz termoplástica y fibras largas, se usan placas de intercambio en contacto con el molde. El fluido de intercambio se vehicula mediante un grupo de refrigeración hidráulico de circuito cerrado.

A continuación, con ayuda de los dibujos, se describe en detalle el procedimiento de fabricación de un cuerpo 1 de material composite de matriz termoplástica provisto de una cavidad interior con una abertura al exterior 2, 15 comprendiendo dicha cavidad al menos una pared curvo-cóncava y teniendo la abertura al exterior una dimensión menor que la dimensión máxima de la cavidad interior entre dos paredes opuestas. A efectos prácticos, el cuerpo 1 representado consiste en una calota de un casco para uso en vehículos, cuerpo que forma la parte resistente del casco en caso de choque en accidentes.

La primera etapa consiste en cortar en porciones, conforme a un patrón del cuerpo 1 a fabricar, telas 20 preimpregnadas de resina termoplástica, en donde al menos algunas de dichas telas preimpregnadas son telas tipo LFRTP preimpregnadas, es decir, telas reforzadas con fibras largas, conocidas por la nomenclatura inglesa Long Fiber Reinforced Thermoplastic , tejidas o no tejidas, en las que la longitud de las fibras es al menos de 50 mm. El corte de las citadas telas se puede realizar mediante una prensa con troqueles de corte y permite realizar la operación en volúmenes productivos elevados. 25

A continuación, en una segunda etapa, representada en la Fig. 4, se colocan las porciones de telas preimpregnadas (algunas de las cuales son tipo LFRTP) en el molde provisto de una entrada 13, estando el molde en posición cerrada. Como se ha descrito anteriormente, el molde está dividido en al menos dos semi-moldes 11 y 12 enfrentados cuyo cierre configura una cavidad tipo hembra que reproduce la geometría en negativo del cuerpo 1. Las porciones de telas preimpregnadas se disponen superpuestas en múltiples capas formando una estructura 30 multicapa, posicionando sobre las paredes de la cavidad del molde en primer lugar las porciones que constituirán la capa externa 2 del cuerpo 1 a fabricar y en último lugar las porciones que constituirán la capa interna 4, pudiendo intercalar entre la capa externa 2 y la capa interna 4 en algunas zonas determinadas una capa de refuerzo 3. De las múltiples capas, al menos la capa interna 4 está formada por al menos un estrato de porciones de telas preimpregnadas reforzadas con fibras largas, tipo LFRTP. 35

En esta operación, el cabezal 14 no se encuentra cerrado sobre la entrada 13 del molde precisamente para permitir la colocación de las porciones de telas preimpregnadas, y la temperatura y presión tienen un valor ambiente.

Opcionalmente y en función de su necesidad por el producto o los materiales utilizados, la operación de colocación de las porciones sobre la cavidad del molde se puede complementar mediante una aplicación previa a las telas de un gel-coat sobre el molde, cuando resulte más efectivo que las operaciones post-moldeo equivalentes de pulido, 40 masillado y preparación para pintado. El tipo de gel-coat se elegirá compatible con la tipología de matriz o resina termoplástica usada en el material composite. Una opción probada con matrices poliolefínicas son los gel-coats acrílicos con los cuales se ha obtenido una adhesión óptima.

Dado que las paredes del molde son mayoritariamente verticales en algunas zonas, es posible que se necesite de una ayuda para conseguir un mínimo sostén del apilado o superposición de las porciones de telas previamente a la 45 introducción de la bolsa 15 macho. Para ello y para conseguir una mínima adhesividad, se puede utilizar algún tipo de cola ligera aplicada por espray en el molde y sobre las propias telas. Dicha cola deberá ser compatible con el tipo de termoplástico utilizado como matriz en las telas preimpregnadas. Por ejemplo, para una tela LFRTP con matriz de polipropileno se podrá usar una cola poliolefínica de cadena corta.

En la tercera etapa del procedimiento, representado en la Fig. 5, se coloca el cabezal 14 provisto de la bolsa 15 50 macho, cerrando la entrada 13 del molde, quedando la bolsa 15 situada en el interior de la cavidad del molde cubierta con las porciones de tela en la anterior etapa. La temperatura y la presión aplicada en la pieza, es decir, sobre la estructura multicapa, es todavía la ambiente. En sistemas automatizados como el descrito, la bolsa 15 se pega contra una pequeña estructura interna a la bolsa 15 configurada como una jaula, mediante la aplicación de una ligera presión negativa (generada mediante una succión por efecto venturi, habitual para generar ligeras depresiones 55 en equipos con compresor pneumático pero sin línea de vacío específica). La introdución de la bolsa 15 es automática, por actuación neumática sobre el cabezal 14 articulado que incorpora el cierre superior de molde, la bolsa 15, una válvula de vacío y todo el cableado pneumático.

En la cuarta etapa se aplica presión en el interior de la bolsa 15 produciéndose el inflado de la misma y la expansión hasta un volumen tal que produce el contacto y presión de la superficie de la bolsa 15 contra las porciones de telas dispuestas sobre las paredes de la cavidad del molde y su empuje contra las paredes del molde, como muestra la Fig. 6. En esta etapa el valor de la temperatura sigue siendo de temperatura ambiente. La presión aplicada está comprendida entre 5 y 10 bar, según la aplicación. Para aplicaciones destinadas a una calota de caso, el valor de la 5 presión es aproximadamente de 7 bar. Simultáneamente se activan las resistencias eléctricas de los medios de calefactado 16 para el calefactado del molde.

Así, en la quinta etapa, simultánea a la cuarta etapa, se aplica calor sobre los semi-moldes 11 y 12 partiendo de una temperatura ambiente hasta un valor de temperatura operativa tal que se produzca la fusión de la resina termoplástica presente en las telas preimpregnadas de la estructura multicapa y su fluencia para reproducir la 10 geometría del molde.

El tiempo que dura el calefactado es el mínimo posible para alcanzar dicha fusión. Dado que no hay ninguna reacción de curado con una cinética lenta, tal como sería el caso con las tradicionales matrices termoestables, la rampa de calefactado podrá ser tan rápida como lo permita la potencia entregable y la inercia térmica del sistema pieza-molde. 15

Las temperaturas máximas necesarias dependerán del material termoplástico utilizado como matriz. Cabe decir que dichas temperaturas máximas son algo inferiores a las típicas temperaturas máximas necesarias para procesar termoplásticos mediante inyección. Esto es así debido a que en un proceso por inyección es necesaria una viscosidad suficientemente baja como para que el termoplástico en estado líquido se desplace a través del usillo extrusor, boquilla de inyección, interior del molde, etc, mientras que en la presente aplicación donde intervienen telas 20 tipo LFRTP pre-preg (preimpregnadas con la matriz o que la incorporan como hebra o hilo), la distancia entre la posición inicial del termoplástico en la fibra y su posición una vez dicha fibra ha sido conformada es extremadamente reducida. Por ello, es suficiente alcanzar la temperatura de fusión de dicho termoplástico.

Como referencia de temperatura, usando polipropileno, se han obtenido resultados satisfactorios con temperaturas máximas entre 160 y 170 ºC, para poliamidas en general, los valores son entorno a los 220 ºC, para el polibutileno 25 tereftalato sobre los 225 ºC y para el policarbonato 220 ºC.

La rampa de calefactado o tiempo necesario para calentar la pieza o estructura multicapa hasta la temperatura de fusión dependerá de las inercias térmicas totales del sistema. Como referencia, para un molde metálico para casco de motocicleta como el que se ha descrito, usando una aportación energética cercana a 10 KW, y con un estratificado LFRTP con matriz en PP y grosor aproximado de 2 mm, el tiempo de calefactado es del orden de 3 a 5 30 minutos.

El tiempo en el que hay que mantener dicha temperatura apenas existe como tal, pues ya cuando la pieza por ejemplo con matriz de polipropileno alcanza los 165 ºC (o la la temperatura de fusión del termoplástico utilizado), se puede empezar a extraer calor para reducir la temperatura. Por otra parte, dado que es complicado medir la temperatura en la pieza moldeada, la costumbre es hablar de temperatura de molde. Entre que el molde alcanza 35 esos 165 ºC y que lo hace el material de la pieza, pasa un tiempo, además de existir un mínimo salto térmico necesario (ya que el molde está algo más caliente) para que fluya el calor. Así, en lo que se refiera a la temperatura de la pieza, no existe en sí una etapa de mantenimiento, pero si se refiere a la temperatura del molde sí que hay que mantener la temperatura cierto tiempo para garantizar que la pieza ha alcanzado dicha temperatura de fusión.

Así, la sexta etapa consiste en el enfriamiento de los semi-moldes 11 y 12 hasta una temperatura tal que permita 40 extraer del molde el cuerpo 1 moldeado solidificado sin deformarse y con seguridad para el operario que vaya a extraer el cuerpo 1 del molde. En esta etapa el molde sigue en posición cerrada. Como ejemplo, para estructuras en las que la matriz de las telas tipo LFRTP preimpregnadas implicadas es polipropileno, la temperatura a la que se enfriará será aproximadamente de 50 ºC, debido a la resistencia estructural de la pieza durante la extracción. En otros termoplásticos, como la poliamida, será de 70 ºC (en este caso el factor limitante es el aislamiento térmico de 45 los guantes del operario al extraer la pieza o cuerpo 1).

La presión sigue sigue siendo la misma que durante el calentamiento, entre 5 y 10 bar, particularmente 7 bar.

El tiempo empleado será el mínimo posible para alcanzar la temperatura de extracción. Dado que no hay ninguna reacción de curado con una cinética lenta, tal como sería el caso con las tradicionales matrices termoestables, la rampa de enfriamiento puede ser tan rápida como lo permita la inercia y el aislamiento térmico del cuerpo 1 y el 50 molde, y la potencia del sistema que se aplique para su extracción. Como referencia para un molde metálico para casco de motocicleta en aluminio o acero, y con un estratificado LFRTP con matriz en PP y grosor aproximado de 2 mm, el tiempo de refrigeración resulta del orden de 1 minuto.

La séptima etapa es de despresurización de la bolsa 15 hasta al menos conseguir que ésta deje de contactar con las paredes de la cavidad del molde. El molde continúa cerrado y se retira la presión del interior de la bolsa 15, 55 aplicando una ligera depresión (inferior a la presión atmosférica) para despegar la bolsa 15 de las paredes del molde.

A continuación, en la octava etapa, el cabezal 14 se eleva y se extrae la bolsa 15 del molde. La temperatura seguirá bajando.

En la novena etapa, se abre el molde por separación de los al menos dos semi-moldes 11 y 12, como se indica en la Fig. 7.

En la décima etapa se extrae el cuerpo 1 moldeado sin ser necesario la ayuda de extractores integrados en el 5 molde. Cuando el cuerpo 1 es una calota o el cuerpo resistente de una bota de esquí, el cuerpo 1 moldeado se puede extraer a mano de forma sencilla.

En una undécima etapa se lleva a cabo las operaciones posteriores al moldeo, consistentes en operaciones de acabado del cuerpo 1 tales como corte, taladrado y operaciones de acabado superficial.

Dado que el moldeo no se realiza en un molde cerrado rígido, los cantos, contornos o finales de la pieza moldeada 10 no tendrán un acabado bien resuelto como tendrían en inyección, y por ello es necesario cortar el exceso de material. De la misma manera sucede con la realización de posibles taladros en la calota para la fijación de otros elementos, orificios de ventilación, etc. Todas estas operaciones de taladrado y recorte pueden hacerse de manera semi-manual con plantillas de corte o de manera automatizada en estaciones de corte CNC ya sean convencionales o por corte mediante agua a alta presión. 15

En lo que respecta al acabado superficial, como sucede también en calotas fabricadas por inyección de termoplástico, antes de ser pintadas se debe realizar una serie de operaciones de preparación de superficie con el objetivo de mejorar la calidad superficial y estética. Dichas operaciones podrán incluir: limpiado, masillado de defectos superficiales, pulido, preparación para el pintado, etc. La cantidad de operaciones y materiales dependerán de la matriz utilizada y el tipo de acabado deseado. 20

De manera general se puede indicar que el acabado superficial de cuerpos 1 con telas preimpregnadas tipo LFRTP suele presentar después de moldeo una calidad intermedia entre las piezas de inyección de termoplástico y las de composite termoestable: Ligeramente inferior a las primeras, pero decididamente mejor que las segundas. Ello comportará una cantidad e intensidad de operaciones de acabado inversamente proporcional, siempre suponiendo un nivel de acabado equivalente. 25

Comparando una pieza con telas tipo LFRTP producida según este método con su homóloga en composite termoestable (a igualdad de estratificado), el cuerpo 1 que comprende material composite a base de telas preimpregnadas LFRTP presenta mejor acabado superficial, al tener menor importancia los fenómenos de imprinting o marcado de telas tipo LFRTP tejidas en el molde, al presentar la matriz mayor viscosidad y encontrarse íntimamente vinculada a la fibra de refuerzo. 30

La dificultad para aplicar operaciones de pintado en el cuerpo 1 producido según el método anteriormente descrito es equivalente al de una pieza fabricada por inyección de plástico con la misma matriz, dependiendo esencialmente de la energía superficial de dicho material y, por tanto, de su capacidad para la adhesión de otros materiales. Así por ejemplo, una pieza con LFRTP con matriz en ABS será muy fácil de pintar, mientras que una pieza en LFRTP con matriz en polipropileno presentará más dificultades, haciendo necesaria una operación previa al pintado como por 35 ejemplo una imprimación, o incluso en algunos casos, una activación superficial por métodos tales como el flameado o tratamiento por plasma.

A continuación se describe como ejemplo, la estructura multicapa preferida para la fabricación de un cuerpo 1 consistente en una calota de casco de motocicleta que forma la parte resistente en caso de impacto. Esta estructura multicapa es la que se forma en la segunda etapa del procedimiento anteriormente descrito mediante la colocación 40 de las porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica sobre las paredes que constituyen la cavidad del molde y que reproducen en negativo la geometría de la calota.

Como elemento común, todas las telas preimpregnadas de resina termoplástica que se citan a continuación por intervenir en esta estructura multicapa particularmente indicada para una calota tienen una matriz de polipropileno (PP) y las fibras son de vidrio, particularmente de vidrio tipo E. Las telas preimpregnadas reforzadas con fibra, 45 tejidas o no tejidas, que intervienen pueden haber sido producidas mediante cualquiera de las siguientes tecnologías: hilos o hebras mezclados o híbridos (lo que en terminología inglesa se entiende por commingled yarn), tejidos híbridos (conocido como hybrid fabric), molido y fundido de termoplástico sobre el tejido (conocido como fabric powdering), etc.

El cuerpo 1, la calota en este ejemplo, tiene una estructura multicapa que comprende una capa externa 2, cuyos 50 estratos formados por la superposición de porciones de telas preimpregnadas son los primeros que se colocan sobre la cavidad del molde, y una capa interna 4, cuyos estratos son los últimos que se colocan en el molde.

La capa externa 2 está formada por al menos un estrato de porciones de telas tipo “velo” o tipo “fieltro”, que contienen fibras textiles cortas, de longitudes comprendidas entre 5 y 20 mm no tejidas, intercaladas en disposición aleatoria y sin ninguna dirección predominante. Dichas fibras son de tipo híbrido PP/vidrio, o bien de dos tipos de 55 fibra. Por lo general, la capa externa 2 tiene un área másica comprendida entre 20 100 g/m2 y un porcentaje de fibra

en peso (FWF) comprendido entre el 20 y el 40%. La función de la capa externa 2 es la de mejorar el acabado superficial de la calota mediante dos vías:

- debido a su elevado contenido en PP genera una zona rica en resina en la superficie externa;

- debido al carácter aleatorio de su patrón y a su reducida rugosidad superficial, minimiza la rugosidad superficial final de la calota debido al fenómeno conocido como “print through” según el cual en la superficie 5 se copia el tejido o el dibujo conferido por las telas.

En lo que respecta a la capa interior 5, ésta constituye la capa estructural propiamente dicha y es donde se localizan las telas tipo LFRTP preimpregnadas reforzadas con fibras largas de longitudes iguales o superiores a 50 mm (y preferentemente de fibra de vidrio tipo E). Las telas tipo LFRTP preimpregnadas reforzadas con fibras largas de la capa interna 4 son telas tejidas tipo “sarga”, tipo 1/1 o tipo 2/2, en las que las fibras que constituyen la trama y las 10 fibras que constituyen la urdimbre del tejido tienen la misma cantidad de fibras, esto es, el mismo número de fibras en un sentido y en otro por unidad de superficie de la tela.

El estrato o los estratos que constituyen la capa interna 4 presentan cada uno un peso másico (gramaje) comprendido entre 300 y 2000 g/m2, y para la combinación específica de fibra de vidrio/PP, presentan un contenido en peso de fibra aproximadamente del 60%. 15

Los estratos de la capa interna 4 pueden ser discontinuos alrededor del cuerpo 1, conformes a patrones de corte específicos al objeto de:

- mejorar la capacidad de copia o reproducción de la geometría de la pieza, lo que en inglés se entiende por drapeability;

- ajustar, variando el número de estratos y su gramaje, las propiedades mecánicas de la sección del cuerpo 1 20 para así adaptarlo a las diferentes características estructurales que son función de la geometría de éste, así como de las diferentes necesidades o prestaciones mecánicas de cada zona.

En zonas determinadas del cuerpo 1, y situadas entre la capa externa 2 y la capa interna 4, o bien entre los propios estratos que constituyen la capa interna 4, se colocan porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica superpuestas que constituyen una capa de refuerzo 3. Las porciones de las tela de la capa de refuerzo 3 son 25 porciones de telas unidireccionales o tejidas a la plana, donde cada uno de los estratos de la capa de refuerzo 3 tiene un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2 y un porcentaje de fibra en peso comprendido entre un 50 y un 70%. La capa de refuerzo 3 prácticamente nunca se distribuirá por la totalidad del cuerpo 1, sino que su colocación está limitada a zonas reducidas y específicas que necesiten de un refuerzo extra en una dirección particular y que, por su dimension reducida permitan el uso de una tela o tejido con menor capacidad de moldearse 30 a curvaturas dobles elevadas.

Preferentemente, el número de estratos de la capa interna 4 y de la capa de refuerzo 3 y su tipología se organizarán al objeto de obtener un estratificado equilibrado, es decir, siendo sus capas constituyentes simétricas según la dirección perpendicular al plano del tejido, y por tanto siendo menos sensible a tensiones de deformación internas en el proceso de moldeo. Como regla general, las telas que constituyen los estratos de las capas 4 y 3 se han 35 concebido para que presenten una determinada orientación con el objetivo de minimizar en lo posible la anisotropía. Así, por ejemplo, si hay dos estratos iguales, éstos se disponen entre sí a 90º, o si se tienen tres estratos, uno de ellos perteneciente a la capa de refuerzo 3 y por ello dispuesto entre los otros dos, las telas de los dos estratos extremos se dispondrán con una orientación a 90º con respeco del estrato de en medio. No obstante, se prevé la posibilidad de que haya zonas específicas donde esta búsqueda de la isotropía no se siga, al objeto de mejorar 40 propiedades en direcciones específicas, para compensar particularidades de la geometría del cuerpo 1 o circunstancias específicas.

Por lo general, el estratificado total constituido por las capas 2, 3 y 4 descritas puede ser heterogéneo alrededor del cuerpo 1, aunque para el caso de un casco de motocicleta típicamente tiene un gramaje que oscila entre 1000 y 3500 g/m2 en función de la zona, y un promedio global, estimativamente, comprendido en el rango entre 1800 y 45 2400 g/m2.

Claims (45)

1. 
   
   

   REIVINDICACIONES

   1.- Procedimiento de fabricación de un cuerpo (1) de material composite de matriz termoplástica provisto de una cavidad interior con una abertura al exterior, comprendiendo dicha cavidad al menos una pared curvo-cóncava y teniendo la abertura al exterior una dimensión menor que el ancho máximo de la cavidad interior entre dos paredes opuestas, caracterizado porque comprende: 5

   - una primera etapa de corte en porciones, conforme a un patrón del cuerpo a fabricar, de telas preimpregnadas de resina termoplástica en la que al menos algunas de dichas telas preimpregnadas son telas tipo LFRTP, reforzadas con fibras largas, tejidas o no tejidas;

   - una segunda etapa de colocación de las porciones de telas preimpregnadas en un molde provisto de una entrada (13) en posición cerrada, dividido en al menos dos semi-moldes (11, 12) enfrentados cuyo cierre configura una 10 cavidad tipo hembra que reproduce la geometría en negativo del cuerpo, disponiendo las porciones de telas preimpregnadas superpuestas en múltiples capas formando una estructura multicapa, posicionando sobre las paredes de la cavidad del molde en primer lugar las porciones que constituirán la capa externa (2) del cuerpo a fabricar y en último lugar las porciones que constituirán la capa interna (4), estando la capa externa formada por al menos un estrato de porciones de telas tipo “velo” o tipo “fieltro”, que contienen fibras de longitudes comprendidas 15 entre 5 y 20 mm no tejidas y no orientadas;

   - una tercera etapa de colocación, cerrando la entrada del molde, de un cabezal (14) provisto de una bolsa (15) configurada como un componente macho con respecto al molde, quedando la bolsa situada en el interior de la cavidad del molde;

   - una cuarta etapa de aplicación de presión en el interior de la bolsa produciéndose el inflado de la misma y la 20 expansión hasta un volumen tal que produce el contacto y presión de la superficie de la bolsa contra las porciones de telas dispuestas sobre las paredes de la cavidad del molde y su empuje contra las paredes del molde;

   - una quinta etapa, simultánea a la cuarta etapa, de aplicación de calor sobre los semi-moldes (11, 12) partiendo de una temperatura ambiente hasta un valor de temperatura operativa tal que se produzca la fusión de la resina termoplástica presente en las telas y su fluencia para reproducir la geometría del molde; 25

   - una sexta etapa de enfriamiento de los semi-moldes hasta una temperatura tal que permita extraer del molde el cuerpo moldeado solidificado sin deformarse;

   - una séptima etapa de despresurización de la bolsa hasta al menos conseguir que ésta deje de contactar con las paredes de la cavidad del molde;

   - una octava etapa de retirada del cabezal de la entrada del molde con lo que se extrae la bolsa del interior de la 30 cavidad del molde;

   - una novena etapa de apertura del molde por separación entre sí de los al menos dos semi-moldes; y

   - una décima etapa de extracción del cuerpo moldeado.
2. 2.- Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque previamente a la colocación de las porciones de telas de la segunda etapa se lleva a cabo una aplicación gel-coat sobre las paredes de la cavidad del molde, siendo 35 el tipo de gel-coat aplicado compatible con la resina termoplástica de las telas preimpregnadas.
3. 3.- Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque previamente o a medida que se produce la colocación de las porciones de telas de la segunda etapa se aplica un producto de mejora de la adhesividad sobre las paredes de la cavidad del molde y sobre las porciones de telas colocadas, compatible con la resina termoplástica de las telas preimpregnadas para mejorar el sostén de las porciones de telas sobre el molde y de unas porciones 40 sobre otras.
4. 4.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la tercera etapa, la bolsa (15) está sometida a una depresión y porque la bolsa comprende en su interior una pieza configurada a modo de jaula a la cual la bolsa se encuentra adherida por la depresión a la que está sometida en dicha etapa.
5. 5.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el valor de la 45 presión que se aplica en el interior de la bolsa en la cuarta etapa está comprendido entre 5 y 10 bar.
6. 6.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque simultáneamente a la aplicación de la presión en la cuarta etapa se produce la activación de unos medios calefactores provistos en el molde para realizar la aplicación de calor de la quinta etapa.
7. 7.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la temperatura 50 operativa de la quinta etapa está comprendida entre 100 y 280 ºC.
8. 8.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tiempo durante el cual se produce la aplicación de calor de la quinta etapa es el tiempo necesario para que se produzca la fusión del material termoplástico de la resina termoplástica presente en las telas y su fluencia para reproducir la geometría del molde.
9. 9.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el enfriamiento de 5 la sexta etapa se realiza por convección forzada mediante un circuito de refrigeración de los al menos dos semi-moldes hembra que configuran el molde.
10. 10.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una undécima etapa de operaciones de acabado del cuerpo (1) tales como corte, taladrado y operaciones de acabado superficial. 10
11. 11.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo (1) es una calota de un casco para su uso en vehículos, constituida esencialmente por un cuerpo hueco, formando la parte resistente del casco en caso de choque en accidentes.
12. 12.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el cuerpo (1) es el cuerpo resistente de un calzado deportivo tal como una bota de esquí. 15
13. 13.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en las telas tipo LFRTP preimpregnadas la longitud de las fibras es al menos de 50 mm.
14. 14.- Procedimiento según la reivindicación 13 y una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque las telas tipo LFRTP preimpregnadas son tejidos híbridos de fibras sintética o inorgánica combinada con fibra termoplástica o bien tejidos sintéticos o inorgánicos que incorporan la resina termoplástica en suspensión o 20 diluida.
15. 15.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la resina termoplástica de las telas preimpregnadas es de polipropileno y las fibras de las telas tipo LFRTP son de fibra de vidrio tipo E.
16. 16.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras de las 25 telas preimpregnadas de la capa externa (2) son de tipo híbrido resultantes de la combinación de fibras de polipropileno con fibras de vidrio o bien son fibras de polipropileno mezcladas con fibras de vidrio.
17. 17.- Procedimiento según la reivindicación 16 caracterizado porque la capa externa (2) tiene un área másica comprendida entre 20 y 100 g/m2.
18. 18.- Procedimiento según la reivindicación 17 caracterizado porque la capa externa (2) tiene un porcentaje de fibra 30 en peso comprendido entre el 20% y el 40%.
19. 19.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa interna (4) está formada por al menos un estrato de porciones de telas tipo LFRTP preimpregnadas.
20. 20.- Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque las telas tipo LFRTP preimpregnadas de la capa interna (4) son telas tejidas tipo “sarga” en las que las fibras que constituyen la trama y las fibras que constituyen la 35 urdimbre del tejido tienen el mismo número de fibras por unidad de superficie de tela.
21. 21.- Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque el estrato o los estratos que constituyen la capa interna (4) tienen cada uno un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2.
22. 22.- Procedimiento según la reivindicación 15 y una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque el estrato o los estratos que constituyen la capa interna (4) tienen cada uno un porcentaje de fibra en peso 40 comprendido entre un 50 y un 70%.
23. 23.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizado porque la capa interna (4) comprende secciones con distinto número de estratos.
24. 24.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la segunda etapa se coloca en zonas determinadas y situadas entre la capa externa (2) y la capa interna (4), o bien entre los 45 estratos de la capa interna, porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica superpuestas que constituyen una capa de refuerzo (3).
25. 25.- Procedimiento según la reivindicación 24, caracterizado porque las porciones de las telas de la capa de refuerzo (3) son porciones de telas unidireccionales o tejidas a la plana, donde cada uno de los estratos de la capa de refuerzo tiene un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2 y un porcentaje de fibra en peso comprendido 50 entre un 50 y un 70%.
26. 26.- Procedimiento según la reivindicación 11 y una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 25, caracterizado porque la estructura multicapa comprende secciones con pesos másicos distintos, con un valor mínimo de 1000 g/m2 y un valor máximo de 3500 g/m2, y un valor promedio comprendido entre 1800 y 2400 g/m2.
27. 27.- Aparato para llevar a cabo el procedimiento definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque comprende: 5

    - un molde provisto de una entrada (13) en posición cerrada, dividido en al menos dos semi-moldes (11, 12) enfrentados cuyo cierre configura una cavidad tipo hembra que reproduce la geometría en negativo del cuerpo (1);

    - un cabezal (14) provisto de una bolsa (15) configurada como un componente macho con respecto al molde, quedando la bolsa situada en el interior de la cavidad del molde cuando el cabezal está posicionado cerrando la entrada del molde; 10

    - unos medios calefactores (16) del molde;

    - unos medios de refrigeración (17) del molde; y

    - unos medios de aplicación de presión en el interior de la bolsa.
28. 28.- Aparato según la reivindicación 27, caracterizado porque los al menos dos semi-moldes (11, 12) son desplazables uno con respecto del otro. 15
29. 29.- Aparato según la reivindicación 27 ó 28, caracterizado porque los al menos dos semi-moldes (11, 12) son de aluminio o acero.
30. 30.- Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, caracterizado porque la bolsa (15) es de silicona.
31. 31.- Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 30, caracterizado porque el cabezal (14) está unido articuladamente al molde en la parte superior en el lado provisto de la entrada (13). 20
32. 32. Calota de un casco para su uso en vehículos, constituida esencialmente por un cuerpo (1) hueco, formando la parte resistente del casco en caso de choque en accidentes, caracterizada porque el cuerpo hueco tiene una estructura multicapa que comprende una capa externa (2) y una capa interna (4), en la que la capa externa está formada por al menos un estrato de porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica, tipo “velo” o tipo “fieltro”, que contienen fibras de longitudes comprendidas entre 5 y 20 mm no tejidas y no orientadas, y en la que la 25 capa interna está formada por al menos un estrato de porciones de telas preimpregnadas de resina termoplástica tipo LFRTP, reforzadas con fibras largas, tejidas o no tejidas.
33. 33.- Calota según la reivindicación 32, caracterizada porque en las telas tipo LFRTP preimpregnadas la longitud de las fibras es al menos de 50 mm.
34. 34.- Calota según la reivindicación 33, caracterizada porque las telas LFRTP preimpregnadas son tejidos híbridos de 30 fibra sintética o inorgánica combinada con fibra termoplástica o bien tejidos sintéticos o inorgánicos que incorporan la resina termoplástica en suspensión o diluida.
35. 35.- Calota según la reivindicación 33 ó 34, caracterizada porque la resina termoplástica de las telas preimpregnadas es de polipropileno y las fibras de las telas tipo LFRTP son de fibra de vidrio tipo E.
36. 36.- Calota según una cualquiera de las reivindicaciones 32 a 35, caracterizada porque las fibras de las telas 35 preimpregnadas de la capa externa (2) son de tipo híbrido resultantes de la combinación de fibras de polipropileno con fibras de vidrio o bien son fibras de polipropileno mezcladas con fibras de vidrio.
37. 37.- Calota según la reivindicación 36, caracterizada porque la capa externa (2) tiene un área másica comprendida entre 20 y 100 g/m2.
38. 38.- Calota según la reivindicación 37, caracterizada porque la capa externa (2) tiene un porcentaje de fibra en peso 40 comprendido entre el 20% y el 40%.
39. 39.- Calota según la reivindicación una cualquiera de las reivindicaciones 32 a 38, caracterizada porque las telas tipo LFRTP preimpregnadas de la capa interna (4) son telas tejidas tipo “sarga” en las que las fibras que constituyen la trama y las fibras que constituyen la urdimbre del tejido tiene el mismo número de fibras por unidad de superficie de la tela. 45
40. 40.- Calota según la reivindicación 39, caracterizada porque el estrato o los estratos que constituyen la capa interna (4) tienen cada uno un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2.
41. 41.- Calota según una cualquiera de las reivindicaciones 32 a 40, caracterizada porque el estrato o los estratos que constituyen la capa interna (4) tienen cada uno un porcentaje de fibra en peso comprendido entre un 50 y un 70%.
42. 42.- Calota según una cualquiera de las reivindicaciones 32 a 41, caracterizada porque la capa interna (4) comprende secciones con distinto número de estratos.
43. 43.- Calota según una cualquiera de las reivindicaciones 32 a 42, caracterizada porque la estructura multicapa del cuerpo (1) hueco comprende en unas zonas determinadas y situadas entre la capa externa (2) y la capa interna (4), o bien entre los estratos de la capa interna, porciones de tela preimpregnadas de resina termoplástica superpuestas 5 que constituyen una capa de refuerzo (3).
44. 44.- Calota según la reivindicación 43, caracterizada porque las porciones de las telas de la capa de refuerzo (3) son porciones de telas unidireccionales o tejidas a la plana, donde cada uno de los estratos de la capa de refuerzo tiene un peso másico comprendido entre 300 y 2000 g/m2 y un porcentaje de fibra en peso comprendido entre un 50 y un 70%. 10
45. 45.- Calota según una cualquiera de las reivindicaciones 32 a 44, caracterizada porque la estructura multicapa del cuerpo (1) hueco comprende secciones con pesos másicos distintos, con un valor mínimo de 1000 g/m2 y un valor máximo de 3500 g/m2, y un valor promedio comprendido entre 1800 y 2400 g/m2.