Revestimiento de aplique protector y uso del mismo.

Un revestimiento de aplique (10) para un sustrato, comprendiendo el revestimiento (10):

una chapa metálica (18);

una película (20) de polímero termoplástico que está debajo de la chapa metálica (18) y que tiene unasuperficie dispuesta para ser fijada a una superficie de un sustrato (22), en donde la película (20) de polímerotermoplástico es una combinación de películas polímeras de dos capas;

una capa (24) de adhesivo que está debajo de la película (20) de polímero; y

una película (12) de capa superior de polímero porosa que está debajo de la chapa metálica (18), en dondeun material eléctricamente conductor está disperso en toda la película (12) de capa superior de polímeroporosa.

Revestimiento de aplique protector y uso del mismo La presente invención se refiere en general a apliques y, específicamente, a apliques para protección frente al impacto de rayos.

La acción de pintar ha sido durante mucho tiempo el proceso preferido para aplicar revestimientos a superficies, especialmente las que tienen una curvatura compleja. La acción de pintar es generalmente un proceso controlable, fiable, fácil y versátil. La pintura puede incluir aditivos para dar a la superficie las propiedades físicas deseadas, tales como satinado, color, reflectividad o combinaciones de los mismos. El proceso de pintar se comprende bien y produce revestimientos de calidad que tienen propiedades uniformes incluso cuando la superficie incluye una curvatura compleja. Sin embargo, la acción de pintar está cayendo bajo un escrutinio ambiental más estrecho debido a que las pinturas usan disolventes volátiles para contener el aglutinante y pigmentos, o debido a los precursores del aglutinante y a los pigmentos mismos. Por tanto, existe la necesidad de reemplazar el proceso de pintar por un proceso que tenga menor impacto ambiental. Además, aunque la acción de pintar está bien definida, es bien comprendida y es común, ésta continúa siendo un “arte” en el que los maestros producen mejores productos que los novatos o aprendices sin ser necesariamente capaces de explicar el porqué, o de enseñar a otros el cómo.

Las superficies pintadas carecen en ocasiones de la durabilidad que demandan los clientes conscientes de la calidad. La superficie debe tratarse y limpiarse antes de aplicar la pintura. El entorno que rodea la pieza debe controlarse durante la aplicación del revestimiento, requiriendo a menudo una cabina de pulverización. Los revestimientos pintados también son vulnerables a daños como grietas o arañazos. Un daño aislado puede requerir la reparación de un área grande, por ejemplo forzando el volver a pintar todo un panel.

La pulverización derrocha inherentemente pintura y es impredecible debido al “arte” implicado con la aplicación. Una aplicación impropia no puede detectarse hasta que finaliza la pulverización, y entonces la rectificación para corregir un defecto afecta usualmente a un área grande incluso para una pequeña deficiencia. Además, en la industria aeroespacial, la acción de pintar requiere equipo e instalaciones especializados que son caros de construir y operar. La acción de pintar saca a una aeronave del servicio generador de ingresos. La acción de pintar sólo puede hacerse en donde esté disponible un hangar para pintura, y esto es relativamente lento e inflexible.

En el contexto aeronáutico, la patente norteamericana número 4.986.496 describe un artículo de reducción de resistencia aerodinámica con la forma de un material de lámina adaptable (una calcomanía) con una texturización superficial para aplicación a superficies de control de flujo de una aeronave para reducir la resistencia aerodinámica de la misma. El material se adapta a superficies curvas sin grietas, burbujas o arrugas, debido a las propiedades similares a una pintura de la película portadora básica. Las calcomanías se fabrican planas y son alargadas para adaptarse a la curvatura pretendida. Si la deformación del aplique no es plástica, este alargamiento puede ser problemático con el tiempo si el material estirado se encoje para exponer un hueco entre calcomanías adyacentes en donde la intemperie puede atacar la interfaz calcomanía-superficie. Los apliques o calcomanías deben ser plásticamente deformables o se limitarán a superficies de curvatura lentamente cambiante.

Los apliques (es decir, calcomanías) también se describen en la patente norteamericana número 5.660.667. Al tener una curvatura compleja, los apliques forman recubrimientos completos, sin burbujas y sin arrugas sobre superficies de curvatura compleja sin un alargamiento excesivo. El solapado de apliques se describe generalmente en la publicación de solicitud de patente europea número 1093409, cuyo contenido se incorpora por referencia.

A menudo las superficies han de ser protegidas contra corrosión. Tal protección incluye comúnmente tratamientos o imprimaciones superficiales (es decir, imprimaciones cromadas o revestimientos de conversión) que son relativamente caros debido a los productos químicos implicados y el tiempo asociado con su aplicación. Estos revestimientos tradicionales son relativamente pesados, especialmente cuando se acoplan con otros revestimientos superficiales que deben aplicarse sobre el revestimiento de protección frente a corrosión para proporcionar color, satinado, durabilidad superficial aumentada, protección frente a la abrasión, una combinación de estos atributos, u otros atributos. Los productos químicos usados en revestimientos de protección frente a corrosión convencionales son a menudo materiales peligrosos.

Los apliques tienen hoy en día un interés considerable para aplicaciones aeroespaciales comerciales y militares. Se han realizado ensayos de vuelo en tecnologías de aeronaves sin pintura, tales como apliques. Estos apliques ahorran costes de producción, requisitos de soporte y peso de la aeronave, al tiempo que proporcionan ventajas ambientales significativas. Algunos de estos apliques se describen con mayor detalle en la patente norteamericana número 6.177.189 y en un artículo titulado “Tecnología de aeronaves sin pintura”, Aero. Eng´g, Noviembre 1997, p.

17. Además algunas aerolíneas comerciales, como Western Pacific, usan apliques para convertir sus transportes en vallas publicitarias volantes.

Además de las ventajas anteriores, los apliques que incorporan capas metálicas también pueden proporcionar protección frente al impacto de rayos. Una descripción de un aplique que proporciona protección frente al impacto de rayos se describe en la patente norteamericana número 4.352.142. Los impactos de rayos pueden causar potencialmente daños a las aeronaves – especialmente aeronaves de material compuesto. Un impacto de rayo típico sobre una aeronave puede fijarse inevitablemente en un lugar tal como un borde delantero de una capota de admisión de un motor o al morro del fuselaje, denominado en conjunto Zona 1. Un impacto de rayo inicial en Zona 1 puede ser una rápida punta de corriente eléctrica con una amplitud de pico del orden de aproximadamente 200KA, que puede durar aproximadamente 500 μs o así (denominado forma de onda en “A”) .

Cuando la aeronave vuela a través del campo de plasma del rayo, el impacto de rayo puede volver a fijarse en la popa del impacto de la Zona 1 en lugares tal como una salida de escape de un motor (denominado Zona 2) o en un forro de ala (denominada Zona 2 o 3, dependiendo del lugar) . La refijación en Zona 2 puede experimentar una continua transferencia de cargas de corriente de hasta aproximadamente 10 culombios durante un periodo de tiempo del orden de aproximadamente 5 milisegundos o así (denominado forma de onda en “B”) . La refijación en Zona 3 puede experimentar una continua transferencia de cargas de corriente de hasta aproximadamente 200 culombios durante un periodo de tiempo de entre aproximadamente 0, 25 segundos y aproximadamente 1 segundo o así (denominado forma de onda en “C”) .

Puede tener lugar un nuevo impacto en cualquier zona y éste se denomina forma de onda en “D”. Un reimpacto con forma de onda en “D” puede ser una rápida punta de corriente eléctrica con una amplitud de pico del orden de aproximadamente 100KA, que puede durar aproximadamente μs o así.

Una preocupación importante es proteger las Zonas 2 o 3 frente a un reimpacto con forma de onda en “D” – especialmente en las proximidades de un sujetador que se extiende dentro de un cajón de ala que puede estar

humedecido con combustible. Otra preocupación es mitigar el daño a los materiales compuestos que pueda ser causado por las continuas corrientes de las formas de onda en “B” y “C”.

Por ejemplo, la publicación de solicitud de patente norteamericana número 2002/0081921 de Vargo y otros describe un aplique que incluye un material de lámina polímero, tal como un tejido de halopolímero, que se adhiere o se pega, 30 a una capa metálica, tal como una malla metálica o una chapa metálica expandida. Esta capa metálica se adhiere directamente con un adhesivo a un sustrato no metálico, tal como un material compuesto usado en la estructura de la aeronave. En el caso del impacto de un rayo, la energía del impacto del rayo se dispersa por un área superficial grande, mitigando así el daño localizado al sustrato no metálico. Sin embargo, debido a que la capa metálica se... [Seguir leyendo]

1. Un revestimiento de aplique (10) para un sustrato, comprendiendo el revestimiento (10) :

una chapa metálica (18) ; una película (20) de polímero termoplástico que está debajo de la chapa metálica (18) y que tiene una superficie dispuesta para ser fijada a una superficie de un sustrato (22) , en donde la película (20) de polímero termoplástico es una combinación de películas polímeras de dos capas; una capa (24) de adhesivo que está debajo de la película (20) de polímero; y

una película (12) de capa superior de polímero porosa que está debajo de la chapa metálica (18) , en donde un material eléctricamente conductor está disperso en toda la película (12) de capa superior de polímero porosa.

2. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que el material conductor incluye al menos una de entre fibras de 15 grafito y fibras metálicas.

3. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que la chapa metálica (18) incluye chapa de aluminio.

4. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que la chapa metálica (18) tiene un grosor de entre 0, 00254 mm 20 [0, 1 milésimas de pulgada] y 0, 01905 mm [0, 75 milésimas de pulgada].

5. El revestimiento según la reivindicación 4, en el que la chapa metálica (18) tiene un grosor de entre 0, 00635 mm [0, 25 milésimas de pulgada] y 0, 0127 mm [0, 5 milésimas de pulgada].

6. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que el metal incluye uno de entre cobre, níquel, oro y titanio.

7. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que la película (20) de polímero termoplástico incluye nailon.

8. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que la película (20) de polímero termoplástico incluye al menos

uno de entre polieteretercetona (PEEK) , polisulfonato, poliéster, poliamida, poliimida, poliolefina, poliuretano y halopolímero.

9. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que la combinación de películas (20) de polímero de dos capas incluye una de entre una combinación de poliéster/polietileno, una combinación de PEEK/polietileno, una 35 combinación de PEEK/nailon y una combinación de poliéster/nailon.

10. El revestimiento según la reivindicación 1, que además comprende una capa (14) de pintura que cubre la chapa metálica (18) .

11. El revestimiento según la reivindicación 10, en el que la chapa metálica (18) se trata con uno de entre un revestimiento de conversión, electrodeposición, adhesivo, imprimador y sol-gel.

12. El revestimiento según la reivindicación 1, que además comprende un enmascarante (302) que cubre la chapa metálica (18) . 45

13. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que al menos una de entre la chapa metálica (18) y de película (20) de polímero termoplástico se trata con plasma.

14. El revestimiento según la reivindicación 1, en el que el adhesivo (24) incluye un adhesivo sensible a la presión. 50

15. Una aeronave (32) que comprende:

un par de alas (36) , teniendo un forro cada una de las alas (36) ; al menos un motor (40) ;

un fuselaje (34) que tiene un forro; unas superficies de control (38) que tienen un forro; y un revestimiento (10) de aplique fijado adhesivamente a una porción del forro, siendo el revestimiento un revestimiento de aplique según cualquiera de las reivindicaciones 1-14.

16. La aeronave según la reivindicación 15, en la que una capa de pintura (14; 214) cubre la chapa metálica (18) .

17. La aeronave según la reivindicación 15, que además comprende una capa de pintura (214) que cubre la película (12) de capa superior de polímero porosa.

18. La aeronave según la reivindicación 15, en la que la combinación de películas de dos capas incluye una de entre una combinación de poliéster/polietileno, una combinación de PEEK/polietileno, una combinación de PEEK/nailon y una combinación de poliéster/nailon.

19. Un método para proteger un sustrato (22) frente a daños causados por energía eléctrica, comprendiendo el método:

disponer un sustrato (22) ; proporcionar una chapa metálica (18) ;

proporcionar una película (20) de polímero termoplástico entre la chapa metálica (18) y el sustrato (22) ; fijar la película (10) de polímero termoplástico al sustrato (22) por medio de un adhesivo (24) ; en el que la película (20) de polímero termoplástico es una combinación de películas de polímero de dos capas; y disponer una película (12) de capa superior de polímero porosa que cubre la chapa metálica (18) , en donde un material eléctricamente conductor está disperso en toda la película (12) de capa superior de polímero porosa.

20. El método según la reivindicación 19, en el que el paso de disponer una capa superior incluye disponer una capa de pintura (14) que cubre la chapa metálica (18) . 20

21. El método según la reivindicación 20, que además comprende tratar con plasma al menos una de entre la película (20) de polímero termoplástico, la chapa metálica (18) y la película (12) de capa superior de polímero porosa.

22. El método según la reivindicación 19, en el que las fibras incluyen al menos una de entre fibras de grafito y fibras metálicas.

23. El método según la reivindicación 19, que además comprende proporcionar una tercera película (16) de polímero dispuesta entre la película (12) de capa superior de polímero porosa y la chapa metálica (18) . 30

24. El método según la reivindicación 19, que además comprende disponer una capa (14) de tinta entre la chapa metálica (18) y la película (12) de capa superior de polímero porosa y/o por encima de la película (12) de capa superior de polímero porosa.