Material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo expansible preconformado que comprende partículas termoplásticas isotrópicamente expansibles in situ incompatibles que contienen un agente de expansión en las mismas,

distribuidas esencialmente de manera uniforme en una resina de matriz termoplástica o termoendurecible con la cual son incompatibles cuando las partículas termoplásticas están en el estado termoexpansible.

Estructuras expansibles monolíticas, procedimientos de fabricación y estructuras compuestas.

Se describen monolitos de densidad esencialmente uniforme que contienen partículas termoplásticas isotrópicamente expansibles in situ que contienen un agente de expansión en las mismas, dispersadas esencialmente de manera uniforme en un sistema de resina de matriz termoplástica o termoendurecible que es incompatible con las partículas. Se fabrican materiales compuestos del monolito y estructuras que contienen núcleos incorporando el monolito en la estructura que contiene núcleos, tratando térmicamente la resina de matriz del monolito mediante lo cual la expansión de las partículas termoplásticas expansibles in situ provoca que los monolitos térmicamente tratados formen una interfaz sin defectos con la (s) pared (es) de las estructuras que contienen núcleos. La invención se refiere a estructuras compuestas de núcleos soportados, elementos de fijación, adhesivos, paneles, aislamiento y otras estructuras que emplean la invención como componente.

15 Antecedentes de la invención

La construcción de tipo estructura laminada forma una parte importante de la fabricación aeroespacial; se emplea en algún grado en casi cada tipo de vehículo de vuelo. Se ofrecen industrialmente sistemas de paneles y paneles estructurales de peso ligero para una amplia variedad de aplicaciones. Utilizan diversas técnicas de laminación para adherir “pieles” rígidas, finas tales como aluminio, acero, tablero de aglomerado y fibra de vidrio sobre materiales de núcleo de peso ligero, como panales de abeja, espumas de uretano y balsa. El panel resultante es de peso ligero y fuerte.

Las estructuras laminadas en panal de abeja, es decir, panales de abeja, son estructuras preferidas en la fabricación de estructuras de peso ligero normalmente utilizadas en el mercado aeroespacial y otros mercados comerciales. El material de núcleo habitualmente “se intercala” entre pieles de aluminio u otro material compuesto de alta resistencia. Se utiliza un adhesivo de unión para unir el material de “piel” al núcleo de panal de abeja. El panel de panal de abeja resultante ofrece una de las resistencias más altas disponibles a las construcciones pesadas. Por ejemplo, los paneles del suelo de la mayoría de los aviones de pasajeros utilizan la construcción de alta resistencia/peso ligero de la estructura en panal de abeja. Las góndolas de motores de aeronaves, los alerones, los portaequipaje y las cocinas se construyen todos a partir de un núcleo de panal de abeja.

Una estructura laminada de panal de abeja, o simplemente un “panal de abeja”, puede denominarse estructura multicelular, y puede estar hecha de papel, plástico, material textil o metal, y otros materiales. El núcleo de la 35 estructura laminada es el panal de abeja, una estructura compuesta por fila sobre fila de células enmarcadas, u orificios o pocillos, que se parece a la instalación de almacenamiento de miel de una colmena y caracterizada por una forma hexagonal o rectangular. A cada lado del núcleo se unen láminas de metal extremadamente delgadas, creando la estructura laminada, que es mucho más ligera aunque presenta mayor resistencia a la flexión que un grosor comparable de placa de metal. El aluminio es el metal más extensamente utilizado, tanto en el núcleo como las láminas de revestimiento, pero la técnica puede aplicarse a un gran número de materiales metálicos y no metálicos.

Por ejemplo, M. C. Gill Corporation ofrece los siguientes productos de panal de abeja a las especificaciones de Boeing:

(continuación)

1. Q=Cualificado para especificación 2. M=Cumple los requisitos de la especificación Para ilustrar algunas de las características físicas de los panales de abeja comerciales, se toma lo siguiente de Plascore Inc. (615 North Fairview Ave. Zeeland, MI 49464) Bibliografía sobre estructuras en panal de abeja de aluminio PAMG-XR1 5052:

Valores de propiedad típicos Estructura en panal de abeja de aluminio PAMG-XR1 5052 (continuación)

Otros productos de panal de abeja de Plascore incluyen: 5

• El panal de abeja de aluminio PAMG-XR1 5056 es un material de núcleo de peso ligero que ofrece resistencia mecánica y resistencia a la corrosión superiores con respecto... [Seguir leyendo]

1. Material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo expansible preconformado que comprende partículas termoplásticas isotrópicamente expansibles in situ incompatibles que contienen un agente de expansión en las mismas, distribuidas esencialmente de manera uniforme en una resina de matriz termoplástica o termoendurecible con la cual son incompatibles cuando las partículas termoplásticas están en el estado termoexpansible.

2. Material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo expansible preconformado según la reivindicación 1, en el que en el estado termoexpansible las partículas termoplásticas expansibles in situ se calientan hasta un estado en el que el agente de expansión en las partículas se expande; y la resina termoplástica en las partículas se ablanda suficientemente de modo que las partículas se expanden en tamaño.

3. Material compuesto monolítico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en forma de un tapón.

4. Tapón de material compuesto monolítico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que contiene microesferas.

5. Tapones de material compuesto monolítico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que contienen cargas de refuerzo.

6. Artículo de fabricación que comprende un material estructural celular abierto que contiene dentro de la célula o células abiertas del mismo, al menos un material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo expansible.

7. Artículo de fabricación según la reivindicación 6, en el que el material estructural celular abierto es una estructura en panal de abeja.

8. Artículo de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, en el que el material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo expansible es un material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo expansible preconformado que comprende partículas termoplásticas isotrópicamente expansibles in situ incompatibles que contienen un agente de expansión en las mismas, distribuidas esencialmente de manera uniforme en una resina de matriz termoplástica o termoendurecible con la cual son incompatibles cuando las partículas termoplásticas están en el estado termoexpansible.

9. Artículo de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en el que el material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo expansible preconformado está en forma de un tapón que se adapta a la forma de las células abiertas de la estructura en panal de abeja.

10. Artículo de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que está previsto un único tapón depositado para cada célula abierta individual de la estructura en panal de abeja que está rellena de este modo.

11. Artículo de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en el que la resina de matriz comprende una resina epoxídica o una resina fenoxídica.

12. Artículo de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, en el que el material compuesto contiene un refuerzo de fibras.

13. Artículo de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 12, en el que el material compuesto contiene microesferas.

14. Procedimiento para reforzar y/o rigidizar una estructura celular normalmente abierta, cualquier estructura tubular

o cualquier estructura de canal, disponiendo al menos un material compuesto de formación de núcleo resistente al pandeo expansible dentro de una parte interior hueca de dicha estructura, en el que se forma una resina de matriz/mezcla de partículas distribuyendo esencialmente de manera uniforme partículas termoplásticas isotrópicamente expansibles in situ que contienen un agente de expansión en las mismas en una resina de matriz termoplástica o termoendurecible.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que la distribución se realiza mediante mezclado en una extrusora.

16. Procedimiento según las reivindicaciones 14 ó 15, en el que la resina de matriz/mezcla de partículas se conforma en tapones mediante extrusión, pultrusión o colada.

17. Procedimiento según la reivindicación 14, que comprende insertar en una parte interior hueca seleccionada de una estructura en panal de abeja un material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo

preconformado de partículas termoplásticas expansibles in situ incompatibles, que forman unas microcélulas cerradas tras la expansión isotrópica, en una resina de matriz termoplástica o termoendurecible, presentando el material compuesto una forma externa y un tamaño que es dimensionalmente similar a la parte interior hueca del panal de abeja, calentar el material compuesto hasta una temperatura que provoca la expansión isotrópica de las partículas termoplásticas expansibles in situ en el material compuesto y la expansión del material compuesto dentro de la estructura en panal de abeja de la parte interior para lograr una interfaz sin defectos con la pared de la estructura en panal de abeja de la parte interior.

18. Utilización de un material compuesto monolítico de formación de núcleo resistente al pandeo expansible 10 preconformado para reforzar y rigidizar un material estructural celular normalmente abierto.