CONDUCTO DE MULTIPLES CAPAS.

Conducto (D) de múltiples capas para la distribución de aire en sistemas de aire acondicionado,

en particular, aunque sin carácter exclusivo, para vehículos aeroespaciales, hecho de un solapamiento de capas que comprende lo siguiente:

• una película (1) de polímeros básicamente estanca a los fluidos que define la pared interior del conducto y está en contacto con el flujo de aire interior; y

• al menos una capa (2, 3) estructural de refuerzo formada por una lámina de fibras estructurales impregnada previamente con resina termoendurecible y que envuelve la película de polímeros,

en las que:

• al menos una primera capa (3) funcional eléctricamente conductora formada por una lámina que comprende fibras conductoras impregnadas previamente con resina termoendurecible; y

• al menos una segunda capa (4) funcional eléctricamente aislante formada por una lámina que comprende fibras funcionales aislantes adecuadas impregnada previamente con resina termoendurecible que envuelve dicha al menos una primera capa funcional eléctricamente conductora

Conducto de múltiples capas.

La presente invención se refiere a un conducto de múltiples capas para la distribución de aire en sistemas de aire acondicionado, en particular, aunque no de forma exclusiva, para vehículos aeroespaciales.

La tecnología de fabricación de conductos que utiliza el solapamiento de capas de material para formar las paredes del conducto ha sido testigo de la preponderancia de los materiales compuestos avanzados en forma de los denominados "materiales compuestos previamente impregnados", proporcionados en rollos y/o láminas del grosor deseado.

Con "previamente impregnado" (material compuesto previamente impregnado) se designa en lo sucesivo a un tejido, cinta unidireccional, esterilla, hebra, tela no tejida, etc., impregnados con matrices de polímeros que consisten en resinas de diversa naturaleza, por ejemplo, resinas epoxy termoendurecibles, resinas fenólicas, poliésteres, etc., proporcionados en forma de rollos y/u hojas laminadas. Las fibras que forman la base previamente impregnada, es decir, el tejido, etc., pueden ser las más variadas para llevar a cabo tareas estructurales, conducir electricidad, etc.

Este material es capaz de adoptar, en la etapa inicial de la formación, cualquier forma necesaria para el conducto; desde la más simple de una tubería en forma de cilindro que tiene una sección cilíndrica o elíptica, hasta las más complejas, por ejemplo, colectores, juntas, conexiones y similares.

La presencia de fibras estructurales, por ejemplo, fibras de vidrio, fibras aramidas, fibras de rayón o fibras de carbono proporcionadas en forma de tejido, tela no tejida u otros materiales, proporciona al conducto las propiedades mecánicas necesarias. Sin embargo, el uso de este tipo de materiales requiere un gran cuidado en relación con la estanqueidad a fluidos (aire) del conducto.

De hecho, las capas de fibras impregnadas previamente muestran una porosidad que, además del tipo de resina termoendurecible y el sistema de impregnación, depende básicamente del número de capas utilizadas y/o del grosor relacionado. Por tanto, para conseguir la estanqueidad a fluidos demandada es necesario incrementar el grosor, con la consecuencia obvia del incremento del peso por unidad de superficie (expresado en g/m² de la superficie externa del conducto). Sin embargo, se entiende que, especialmente en aplicaciones aeronáuticas, es necesario mantener el peso de cada componente tan reducido como sea posible.

Por tanto, el proceso de fabricación puede prever la aplicación de una capa de resina termoendurecible no reforzada, es decir, una no basada en una base impregnada previamente, normalmente una resina fenólica en estado líquido. Esta aplicación complica notoriamente el proceso dado que no es posible aplicar el grosor de resina necesario en un único paso. De hecho, una resina de este tipo únicamente puede aplicarse con un grosor mínimo, por ejemplo, para mantener su estabilidad e integridad durante el paso subsiguiente de recocido, que completa la aplicación. Por tanto, se requieren varios ciclos de aplicación de resina que se alternan en cada caso con una prueba de estanqueidad.

La prueba de estanqueidad sirve para comprobar que el conducto, a la presión manométrica operativa estimada o a presiones superiores, muestra la estanqueidad necesaria. En caso de una respuesta negativa, se aplica una capa adicional de resina con el correspondiente paso de recocido.

Una aplicación a modo de ejemplo de la presente tecnología se describe en el documento EP-1.364.772 A1, limitado al uso de fibras de vidrio y carbono. Otro ejemplo de conducto se conoce del documento US-A-2004/00315532.

Por tanto, el problema técnico que subyace bajo la presente invención se representa por la necesidad de obtener conductos tan ligeros como sea posible, que muestren un funcionamiento adecuado en términos de estanqueidad a fluidos y puedan producirse a través de un procedimiento simplificado.

Además de estos requisitos, deberían satisfacerse otras condiciones operativas tales como la consistencia estructural del conducto de múltiples capas, el reducido ruido asociado con el flujo del fluido y la conductividad eléctrica opcional a lo largo del conducto para impedir la acumulación de cargas electrostáticas generadas por la fricción del fluido (aire) contra las paredes internas del conducto.

Este problema se soluciona mediante un conducto de múltiples capas, según se ha especificado anteriormente, formado a partir de un solapamiento de capas que comprende lo siguiente:

Con "capa estructural de refuerzo" se hace referencia a una capa capaz de proporcionar las propiedades estructurales necesarias al conducto.

Por "fibra estructural impregnada previamente con una matriz de polímeros o una resina termoendurecible" se hace referencia a una fibra capaz de aportar dichas propiedades estructurales. Fibras estructurales, a modo de ejemplo, son fibra de vidrio, fibra viscosa de rayón, fibra de carbono, fibra aramida, etc.

Por "fibra funcional previamente impregnada con una matriz de polímeros o una resina termoendurecible" se hace referencia a una fibra capaz de conferir propiedades adicionales tales como, por ejemplo, conductividad eléctrica, aislamiento eléctrico, aislamiento térmico, transmisión óptica, etc., a la capa de resina.

Entre las fibras conductoras eléctricas, a modo de ejemplo, pueden mencionarse las fibras de carbono, que, como bien se sabe, también llevan a cabo de forma excelente funciones estructurales, y las fibras de boro, tungsteno, alúmina, cobre, otros metales conductores, etc. Se propone que la misma fibra pueda llevar a cabo al mismo tiempo tareas estructurales y funcionales. Por tanto, las tareas funcionales podrían ser inherentes a la capa de refuerzo.

Finalmente, entre las fibras aislantes eléctricamente, a modo de ejemplo, pueden mencionarse las fibras de vidrio y las fibras aramidas.

La resina de impregnación puede ser una resina fenólica, poliéster, epoxy, resina poliimida, etc.

Una realización preferida del conducto según la invención tiene un solapamiento de capas que comprende lo siguiente:

La principal ventaja del conducto de múltiples capas según se ha definido anteriormente radica en mostrar grosores reducidos y, por tanto, un peso por unidad de superficie (peso superficial) limitado que satisface los requisitos de estanqueidad al aire. Con esto, la aplicación de capas adicionales de resina de estanqueización a los fluidos resulta superflua.

Según el mismo concepto inventivo, la presente invención proporciona un proceso para la fabricación de un conducto tal como se ha especificado anteriormente, que comprende los siguientes pasos:

1. Conducto (D) de múltiples capas para la distribución de aire en sistemas de aire acondicionado, en particular, aunque sin carácter exclusivo, para vehículos aeroespaciales, hecho de un solapamiento de capas que comprende lo siguiente:

en las que:

2. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que las fibras estructurales impregnadas previamente con una resina son fibras de vidrio, fibras viscosas de rayón, fibras de carbono y/o fibras aramidas.

3. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que las fibras funcionales eléctricamente conductoras son fibras de carbono, boro, tungsteno, alúmina, cobre y/o metales eléctricamente conductores.

4. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que las fibras eléctricamente aislantes son fibras de vidrio y/o fibras aramidas.

5. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que la resina impregnante es una resina fenólica, poliéster, epoxy y/o resina de poliimida.

6. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 5, en el que la resina impregnante es una resina fenólica.

7. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que, en el solapamiento, las capas (1, 2, 3, 4, 5) están dispuestas de forma fundamentalmente coaxial.

8. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que la película (1) de polímeros está hecha de un material polimérico flexible.

9. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que la película (1) de polímeros está hecha de un material polimérico seleccionado de un grupo que comprende fluoruro de polivinilo (PVF), politetrafluoruro (PFT, PTFE), material fenólico o polifenólico, polisulfónico u poliimídico.

10. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 9, en el que el material polimérico se selecciona de un grupo que comprende fluoruro de polivinilo (PVF) y politetrafluoruro (PTF, PTFE).

11. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 10, en el que el material polimérico es Tedlar^TM de un grosor que oscila entre 15 y 75 µm.

12. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 11, en el que el material polimérico se proporciona en forma de lámina extrudida con una superficie adhesiva dirigida a las capas sucesivas.

13. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 12, en el que la capa adhesiva tiene una base de poliéster, epoxy o similar.

14. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que la capa (2) estructural de refuerzo tiene un peso por unidad de superficie que oscila entre 50 y 150 g/m².

15. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que la capa (2) estructural de refuerzo está hecha de una tela no tejida de fibras viscosas de rayón en resina fenólica.

16. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que la primera capa (3) funcional eléctricamente conductora está hecha de una capa de tejido que contiene fibras de carbono impregnada previamente con resina fenólica.

17. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 16, en el que el peso por unidad de superficie de la primera capa (3) funcional oscila entre 250 y 400 g/m².

18. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 16, en el que la primera capa (3) funcional comprende fibras aramidas y/o fibras de vidrio.

19. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, en el que la segunda capa (4) funcional eléctricamente aislante está hecha de una capa de un grosor mínimo de tejido de fibras de vidrio y/o fibras aramidas impregnadas previamente con resina fenólica.

20. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 19, en el que el peso por unidad de superficie de la segunda capa (4) funcional es inferior a 60 g/m².

21. Conducto (D) de múltiples capas según la reivindicación 1, que comprende lo siguiente: