ELEMENTO TUBULAR REALIZADO EN MATERIAL COMPUESTO A BASE DE FIBRA DE CARBONO Y PROCEDIMIENTO DE PRODUCCIÓN DEL MISMO.

Elemento tubular realizado en material compuesto, que comprende por lo menos dos capas (2a,

2b, 2c) realizadas cada una en fibras estructurales embutidas en una matriz polimérica, y que se envuelven superpuestas y dispuestas de manera que las fibras (6) se encuentren a lo largo de direcciones preestablecidas con el fin de optimizar las características mecánicas de dichas capas (2a, 2b, 2c), estando dichas fibras (6) inmersas en una matriz de tipo polimérico, y una cantidad de partículas predefinidas de por lo menos un color (5) que está prevista difundida en la matriz polimérica de la capa más exterior (2a), únicamente sustancialmente entre su superficie más exterior y la zona en la que se disponen las fibras (6), presentando las partículas de color (5) y dicha matriz polimérica una temperatura de transición vítrea del mismo orden de magnitud

La presente invención se refiere a un elemento tubular realizado en un material compuesto a base de fibra de carbono.

En muchos ámbitos, particularmente en el ámbito deportivo, resulta necesario recurrir a elementos tubulares realizados en material compuesto a base de fibra de carbono (debido a sus características mecánicas excelentes combinadas con su bajo peso) para la fabricación de equipos, considérese como ejemplo las cañas de pescar, pero también los mástiles de windsurf (o de barcos de vela), los palos de golf o los de esquí.

Todos estos elementos necesitan, por varios motivos, disponer de una superficie exterior coloreada (o con dibujos o letras); sin embargo, este coloreado no deberá reducir de ningún modo las propiedades mecánicas y deberá ser lo suficientemente resistente como para evitar la abrasión durante las tensiones a las que se someta durante la práctica del deporte durante el uso.

En particular, las cañas de pescar para la técnica Roubaisienne realizadas en fibra de carbono son actualmente el tipo de caña de pescar que presenta las mejores características mecánicas (combinando una acción elástica dinámica óptima con un peso extremadamente ligero y una buena resistencia a los agentes externos).

La técnica de pesca que utiliza cañas del tipo Roubaisienne requiere que se monten y desmonten continuamente (por inserción mutua) los segmentos de la caña durante la pesca, con el fin de cambiar la longitud de la caña, adaptándola en cada momento a la acción que se va a realizar.

Durante la pesca, estas cañas de fibra de carbono se someten a la incidencia de los rayos solares: después de largos periodos bajo el sol, su superficie exterior se sobrecalienta considerablemente, y esto puede provocar sensaciones desagradables en el pescador que la tiene que sujetar.

Con el fin de reducir el calentamiento provocado por la irradiación solar, sería conveniente proporcionar cañas de fibra de carbono en las que la superficie no sea negra y, mejor aún, tampoco reflectante.

La pintura exterior de los elementos de caña es una solución poco interesante, debido a que la capa de pintura depositada puede alterar la respuesta elástica y el grosor de la caña. Cuando se utiliza una caña con una superficie exterior pintada, se observa que en poco tiempo las superficies sobre las que se actúa con mayor frecuencia con las manos pierden su color, lo que elimina, en la práctica, las ventajas obtenidas con dicho coloreado.

Con el fin de asegurar una buena resistencia de la pintura, se puede considerar la abrasión ligera de la superficie del elemento de caña (antes de la pintura) a fin de asegurar una unión del color mejor: esta elección implica necesariamente el daño de las fibras de carbono más exteriores, degradando así las propiedades mecánicas del elemento que se está tratando.

La aplicación de películas adhesivas coloreadas también se considera muy negativa, debido a que modifica en gran medida las características de respuesta elástica del elemento de caña debido al incremento del peso que supone.

En cualquier caso, las capas coloreadas modifican sustancialmente la superficie exterior del elemento de caña, reduciendo en general su deslizabilidad.

En la pesca con cañas del tipo Roubaisienne, la deslizabilidad en las manos del pescador es fundamental debido a que la acción de pescar se basa en la modularidad de la caña, que se puede extender o acortar insertando o retirando elementos de caña. Por lo tanto, para llevar a cabo estas operaciones en la caña es necesario deslizarla en la palma de la mano; estas operaciones a menudo se realizan mientras se aplica una carga (un pez colgando del sedal o también el peso de la propia caña) y es fundamental para la deslizabilidad estar lo más alto posible.

Un calentamiento excesivo de la superficie por irradiación también es un problema en la pesca con barras telescópicas, que están provistas de un carrete.

Por otra parte, no se recomienda el coloreado obtenido con los procedimientos convencionales, dado que altera la deslizabilidad del sedal dispensado por el carrete en la superficie exterior y puede provocar dificultades durante el lanzamiento. Cuando el pescador lanza el cebo hacia la posición deseada, el sedal se desenrolla del carrete y se desplaza rápidamente, deslizándose sobre la superficie exterior de varios elementos de caña: mientras menor sea la fricción del sedal en la superficie exterior mayor será la distancia alcanzada por el cebo con la acción de lanzado.

Debido a la necesidad de permitir distinguir inmediatamente los distintos segmentos de la caña del tipo Roubaisienne, facilitando así la organización de la sesión de pesca, y con el fin de otorgar características distintivas a las distintas cañas telescópicas (que pertenecen, por ejemplo, a una misma serie y, por lo tanto, se pueden confundir fácilmente), resulta necesario proporcionar partes pequeñas con diferentes colores (e idealmente también con diseños, letras o iniciales). En la actualidad, esto se puede hacer únicamente pintando o serigrafiando o mediante la aplicación de láminas adhesivas.

La necesidad de personalizar la superficie exterior de los elementos tubulares, o incluso únicamente dotarles de colores diferentes de manera que se puedan diferenciar inmediatamente elementos que son similares pero que presentan características diferentes, también existe en muchos otros campos del deporte (por ejemplo, para los mástiles en los deportes de vela, para los palos de golf, para las raquetas de tenis, para los palos de esquí, etc.).

En el resumen de patente de Japón vol. 2000, número 5, del 14 de septiembre de 2000, con número JP 2000 062032 A, se da a conocer un procedimiento para proporcionar un preimpregnado a un tubo de cinta envuelta preimpregnada.

El documento JP 2000-62032 A da a conocer un tubo laminado realizado laminando un preimpregnado (fibras de compuesto preimpregnadas) 3 entre un mandril 2, en el que se enrolla el preimpregnado en espiral en una capa y una capa exterior de presurizado 1, realizada en un material con propiedades de desmoldado, como el polipropileno, tal como se representa en la figura 3 o en la figura 6.

La cinta de presurizado 1 se aplica con su cara posterior en una capa de una mezcla de fluido y líquido 8 realizada con partículas de alta dureza 4, un polvo lubricante sólido 5 y un agente colorante 6 en una resina líquida 7.

El mandril 2 con el preimpregnado 3 enrollada, la mezcla 8 aplicada mediante pulverizado o mediante cepillo y la cinta 1 enrollada en la misma se curan en caliente. Después de calentar la mezcla 8 con su resina líquida 7 así como otras mezclas de componentes con la resina ablandada impregnada en el preimpregnado 3 para su endurecimiento, de manera que las partículas de alta dureza 4 se dispongan hacia la cara de la cara exterior del preimpregnado 3 (figura 4).

Finalmente, se retira a cinta 1 y se obtiene el tubo laminado (figura 4) que consiste en el preimpregnado 3 con la superficie exterior formada mediante partículas 4 de la mezcla 8.

El objetivo de la presente invención consiste en eludir las desventajas mencionadas y cumplir con los requisitos mencionados, proporcionando un elemento tubular realizado en un material compuesto pigmentado que no presente variaciones en el peso, el grosor y la rugosidad en la transición de una zona pigmentada a una no pigmentada.

Ventajosamente, un objetivo de la presente invención es un elemento tubular que presente colores de superficie distintivos que mantengan sus propiedades mecánicas.

Ventajosamente, otro objeto de la presente invención es un elemento tubular que presente una deslizabilidad superficial elevada.

Con este objetivo y estos objetos, otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un elemento tubular que sea sencillo, relativamente fácil de realizar, seguro en su uso, efectivo en su funcionamiento, y que presente un coste relativamente bajo.

Este objeto y estos y otros objetivos que se pondrán de manifiesto a continuación se consiguen mediante un elemento tubular según la invención, tal como se indica en la reivindicación 1.

Un procedimiento para proporcionar un elemento tubular realizado en material compuesto, según la invención, presenta las etapas que se describen en la reivindicación 11.

Otras características y ventajas de la presente... [Seguir leyendo]

1. Elemento tubular realizado en material compuesto, que comprende por lo menos dos capas (2a, 2b, 2c) realizadas cada una en fibras estructurales embutidas en una matriz polimérica, y que se envuelven superpuestas y dispuestas de manera que las fibras (6) se encuentren a lo largo de direcciones preestablecidas con el fin de optimizar las características mecánicas de dichas capas (2a, 2b, 2c), estando dichas fibras (6) inmersas en una matriz de tipo polimérico, y una cantidad de partículas predefinidas de por lo menos un color (5) que está prevista difundida en la matriz polimérica de la capa más exterior (2a), únicamente sustancialmente entre su superficie más exterior y la zona en la que se disponen las fibras (6), presentando las partículas de color (5) y dicha matriz polimérica una temperatura de transición vítrea del mismo orden de magnitud.

2. Elemento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha superficie exterior presenta por lo menos un saliente (3a) que está dispuesto a lo largo de dicho elemento y es inferior a 120 micrómetros de alto.

3. Elemento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha capa más exterior (2a) presenta, a lo largo de su superficie exterior, una rugosidad superficial infinitesimal y distribuida de manera uniforme (3) que es intrínseca a la matriz, presentando dicha superficie exterior una apariencia opaca.

4. Elemento según la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas (5) de color presentes en la matriz polimérica en la capa más exterior (2a) de las fibras (6) presentan una distribución espacial regular de acuerdo con la totalidad de las coordenadas longitudinales, radiales y angulares.

5. Elemento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha capa más exterior (2a) no presenta tensiones internas ni degradaciones provocadas por la presencia de dichas partículas de color.

6. Elemento según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha cantidad de partículas predefinida de por lo menos un color está distribuida de manera uniforme por la totalidad de la superficie de dicho elemento (1).

7. Elemento según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha cantidad de partículas predefinida de por lo menos un color está distribuida únicamente en algunas partes de la superficie de dicho elemento (1).

8. Elemento según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha cantidad de partículas predefinida de por lo menos un color está distribuida de acuerdo con la forma y el color de por lo menos una marca distintiva.

9. Elemento según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha cantidad de partículas predefinida de por lo menos un color está constituida por una mezcla de pigmentos elementales de colores diferentes.

10. Elemento según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha cantidad de partículas predefinida de por lo menos un color está dividida en una pluralidad de puntos distribuidos en la superficie del elemento (1).

11. Procedimiento para proporcionar un elemento tubular realizado en material compuesto, que comprende las etapas que consisten en:

superponer por lo menos dos capas (2a, 2b, 2c) de fibras estructurales impregnadas con resina polimérica que forman una matriz polimérica, conformándolas sustancialmente como un tubo mediante su envuelta alrededor de un núcleo rígido (8);

depositar, con la distribución deseada, una cantidad de partículas predefinida de por lo menos un color en por lo menos una superficie de una cinta (9), proporcionando una cinta pigmentada (10), presentando las partículas de color (5) y la matriz polimérica una temperatura de transición vítrea del mismo orden de magnitud;

envolver dicha cinta pigmentada (10) alrededor de las capas (2a, 2b, 2c) envueltas alrededor de dicho núcleo (8), con la superficie pigmentada en contacto con la capa más exterior (2a);

envolver, apretando y tensando, en las capas (2a, 2b, 2c) enrolladas alrededor de dicho núcleo (8), sobre dicha capa pigmentada (10), una segunda cinta de presión (12), que presenta un paso helicoidal estrecho con el fin de comprimir las capas (2a, 2b, 2c) y la cinta pigmentada (10) en dicho núcleo (8);

disponer el núcleo (8), las capas (2a, 2b, 21c) y las cintas envueltas (10) y (12) en un entorno con temperatura elevada, con el fin de facilitar la difusión de las partículas de color en el interior de la matriz polimérica de la capa más exterior (2a) y, facilitar simultáneamente el reticulado del polímero que constituye dicha matriz para el termoformado.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha cinta (9) está provista de por lo menos una

superficie que presenta una rugosidad superficial infinitesimal (3) con una apariencia opaca, y porque dicha 5 deposición de dicho color debe estar prevista sobre la superficie que presenta dicha rugosidad (3).

13. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque después de la etapa de termoformado, dicha segunda cinta de presión (12) y dicha cinta pigmentada (10) se retiran del elemento tubular (1) del que se extrae asimismo el núcleo (8).

14. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la envoltura de dicha capa pigmentada (10) presenta una orientación sustancialmente helicoidal con un paso opcionalmente infinito.

15. Procedimiento según la reivindicación 11 y alternativamente la reivindicación 14, caracterizado porque la 15 envoltura de dicha cinta pigmentada (10) es sustancialmente helicoidal con un paso opcionalmente nulo.

16. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha cinta (9) provista de por lo menos una superficie que presenta una rugosidad superficial infinitesimal (3) y una apariencia opaca está realizada en un material como una resina termoplástica, que resulta adecuada para la adhesión temporal, pero no para la adhesión

20 permanente de las partículas de color.