UN MATERIAL PELABLE PARA SER USADO EN UNA MÁQUINA ENCINTADORA AUTOMÁTICA.

Un material pelable para ser usado en una máquina encintadora automática,

comprendiendo dicho material (21) un papel soporte (23) y un tejido base (27) impregnado con una resina termoestable, en el que la adherencia entre el papel soporte (23) y el tejido base (27), medida por un parámetro P de fuerza de despegado está comprendida entre 2,9-3,5 min/N/cm2.La adherencia entre el tejido base (27) y el material compuesto, medida por dicho parámetro P, está comprendida entre 130-160 min/N/cm2. La invención también se refiere a un método para determinar la adaptabilidad a una máquina ATL de un material pelable prepeg (21), incluyendo la obtención de dicho parámetro P y a un método para la fabricación de un componente de material compuesto comprendiendo un paso de colocar un tejido base pelable (27) con una máquina ATL como la última capa de dicho componente o incluso como la primera.

Un material pelable para ser usado en una máquina encintadora automática

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la fabricación de componentes de material compuesto y más en particular a un material pelable para ser usado en una máquina encintadora automática y a un método de fabricación de un componente de material compuesto en el que el material pelable se coloca con una máquina encintadora automática.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los métodos de fabricación de componentes de material compuesto que comprenden una etapa de encintado en la que se colocan capas de un material compuesto en un formato de rollo sobre un molde de forma apropiada y una etapa de curado son bien conocidos en la industria aeronáutica así como en otras industrias.

Los materiales compuestos más utilizados en la industria aeronáutica son los consistentes en fibras o haces de fibra embebidos en una matriz de resina termoestable o termoplástica, en forma de material preimpregnado ó "prepeg". Sus principales ventajas se refieren a:

-Su elevada resistencia específica respecto a los materiales metálicos. Se trata de la ecuación resistencia/peso.

-Su excelente comportamiento ante cargas de fatiga.

-Las posibilidades de optimización estructural gracias a la anisotropía del material y la posibilidad de combinar fibras con diferentes orientaciones, permitiendo el diseño de elementos con diferentes propiedades mecánicas, ajustadas a las diferentes necesidades en términos de cargas aplicadas.

Las telas de material compuesto no se colocan aleatoriamente sino que se disponen en cada zona en un número y con una orientación de su refuerzo fibroso, típicamente de fibra de carbono, determinados en función de la naturaleza y la magnitud de los esfuerzos que vaya a soportar la pieza en cada zona. Cada zona tiene pues una estructura propia de la disposición o apilado de las telas. La diferencia en espesor entre las diferentes zonas genera caídas de telas, lo que requiere disponer de un modelo de telas para cada pieza que establezca claramente como debe llevarse a cabo su disposición sobre el molde/útil durante el proceso de apilamiento. El resultado final es un laminado (plano o con curvatura) con zonas de distinto espesor.

La etapa de encintando se lleva a cabo, particularmente para componentes grandes como los revestimientos de alas de aeronaves, usando máquinas de encintado automático (en adelante máquinas ATL) para encintar cintas unidireccionales (UD) o cintas de telas.

Antes de la etapa de curado con temperatura y vacío hasta que el componente alcanza su estado final, un material pelable, tal como una tela texturada, se aplica sobre la última capa (en algunos casos específicos puede colocarse también como la primera tela) del material compuesto para proporcionar a la superficie del componente una rugosidad apropiada para facilitar la adhesión de elementos adicionales tales como larguerillos a los revestimientos de alas de aeronave o de recubrimientos superficiales.

Después de la etapa de curado el material pelable se separa dejando una superficie texturada en el componente de material compuesto.

El pelable es pues un tejido con una gran adaptabilidad, realizado habitualmente con nailon, que se usa para proporcionar una textura específica a la superficie de un laminado de material compuesto. Esa textura es conveniente para pegados secundarios o para el pintado del componente evitando la necesidad de lijado. El tejido se trata de manera que se eviten contracciones y se remuevan contaminantes.

Un pelable preimpregnado (en adelante pelable prepeg) está realizado con el tejido mencionado previamente embebido en una matriz de resina.

En la técnica anterior el pelable prepeg se coloca manualmente como la primera o la última capa del laminado. En el caso de componentes de material compuesto que incluyen sectores curvos tales como un revestimiento de un ala de aeronave, la tarea de colocación del pelable prepeg es por tanto una tarea con un elevado consumo de trabajo manual.

Sería pues deseable un método de fabricación de componentes de material compuesto en el que el pelable pudiera ser colocado por una máquina encintadora automática.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para determinar la adaptabilidad de un material pelable prepeg utilizado para mejorar la rugosidad superficial de un laminado de material compuesto a una máquina ATL de manera que pueda ser colocado por dicha máquina ATL.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un material pelable prepeg utilizado para mejorar la rugosidad superficial de un laminado de material compuesto que sea capaz de ser colocado por dicha máquina ATL.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método de fabricación de un componente de material compuesto en el que el pelable prepeg se coloca con una máquina ATL.

En un aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante un método para determinar la adaptabilidad a una máquina ATL de un material pelable prepeg utilizado para mejorar la rugosidad superficial de un laminado de material compuesto de manera que pueda ser colocado automáticamente por dicha máquina ATL, comprendiendo el material pelable prepeg un papel soporte y un tejido base impregnado con una resina termoestable, que comprende los siguientes pasos:

a) proporcionar láminas de, respectivamente, dicho papel soporte, dicho tejido base y dicho material compuesto;

b) preparar una primera muestra uniendo en un área de solapamiento una lámina de papel soporte y una lámina de tejido base y una segunda muestra uniendo en un área de solapamiento una lamina de material compuesto y una lámina de tejido base mediante la aplicación de una fuerza de vacío durante un tiempo predeterminado;

c) aplicar fuerzas de tracción F1, F2 en una dirección longitudinal sobre el borde de la lámina de tejido base de dichas muestras, teniendo fijado su borde opuesto a un elemento de fijación, hasta el despegado de la lámina de tejido base de dichas muestras y medir los tiempos transcurridos hasta el despegado;

d) determinar dicha adaptabilidad del material pelable prepeg utilizando un parámetro P que establezca una relación entre dichos tiempos de despegado, dichas fuerzas de tracción F1, F2 y dichas áreas de solapamiento como una medida de la adherencia entre los dos elementos de dichas muestras.

En una realización preferente, dichas láminas tienen las mismas dimensiones, dichas áreas de solapamiento se extienden sobre un área longitudinal de dichas láminas comprendido entre el 10-20% de sus áreas totales y la preparación de dichas muestras se hace aplicando una fuerza de vacío comprendida entre 400-600 mm de Hg durante un tiempo comprendido entre 8-12 min. Se consigue con ello un método apropiado para un material pelable utilizado en la fabricación de materiales compuestos particularmente en la industria aeronáutica.

En otro aspecto, los objetos mencionados anteriormente se consiguen con un material pelable prepeg que comprende un papel soporte y un tejido base impregnado con una resina termoestable en el que la adherencia entre el papel soporte y el tejido base, medida por el parámetro P mencionado anteriormente, está comprendida entre 2, 9-3, 5 min/N/cm2 y la adherencia entre el tejido base y el material compuesto, medida por el parámetro P mencionado anteriormente, está comprendida entre 130-160 min/N/cm2.

En una realización preferente el tejido base es nailon con la resina impregnada (preferiblemente resina epoxi) distribuida simétricamente. Se consigue con ello un material pelable apropiado para ser usado en la fabricación de componentes de material compuesto usando máquinas ATL.

En otro aspecto los objetos mencionados anteriormente se consiguen con un método de fabricación de un componente de material compuesto comprendiendo pasos de colocar capas de un material compuesto prepeg en un molde usando una máquina ATL que también comprende pasos de:

a) suministrar el material pelable prepeg mencionado anteriormente a dicha máquina ATL y colocar el tejido base pelable impregnado con dicha resina termoestable como la última capa de dicho componente y, si se requiere, también como primera capa;

b) curar dicho componente de material compuesto y retirar dicho tejido base pelable.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la siguiente descripción detallada de una realización ilustrativa y no limitativa de su objeto en relación con las Figuras que se acompañan.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Figura 1 muestra una vista esquemática...

1. Un método para determinar la adaptabilidad a una Maquina de Encintado Automático (ATL) de un material pelable prepeg (21) utilizado para mejorar la rugosidad superficial de un laminado de material compuesto (13) de manera que pueda ser colocado automáticamente por dicha máquina ATL, comprendiendo el material pelable prepeg (21) un papel soporte (23) y un tejido base (27) impregnado con una resina termoestable, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

a) proporcionar láminas (31, 33, 35) de, respectivamente, dicho papel soporte (23) , dicho tejido base (27) y dicho material compuesto;

b) preparar una primera muestra (41) uniendo en un área de solapamiento (32) una lámina de papel soporte

(31) y una lámina de tejido base (33) y una segunda muestra (43) uniendo en un área de solapamiento (34) una lamina de material compuesto (35) y una lámina de tejido base (33) mediante la aplicación de una fuerza de vacío durante un tiempo predeterminado;

c) aplicar fuerzas de tracción (F1, F2) en una dirección longitudinal sobre el borde de la lámina de tejido base

(33) de dichas muestras (41, 43) , teniendo fijado su borde opuesto a un elemento de fijación (45) , hasta el despegado de la lámina de tejido base (33) de dichas muestras (41, 43) y medir los tiempos transcurridos hasta el despegado;

d) determinar dicha adaptabilidad del material pelable prepeg (21) utilizando un parámetro P que establezca una relación entre dichos tiempos de despegado, dichas fuerzas de tracción (F1, F2) y dichas áreas de solapamiento (32, 34) como una medida de la adherencia entre los dos elementos (31, 33; 35, 33) de dichas muestras (41, 43) .

2. Un método según la reivindicación 1, en el que:

-dichas láminas (31, 33, 35) tienen las mismas dimensiones;

-dichas áreas de solapamiento se extienden sobre un área longitudinal de dichas láminas (31, 33; 35, 33) comprendido entre el 10-20% de sus áreas totales;

-la preparación de dichas muestras se hace aplicando a dichas muestras (41, 43) láminas una fuerza de vacío comprendida entr.

40. 600 mm de Hg durante un tiempo comprendido entre 8-12 min.

3. Un material pelable prepeg (31) utilizado para mejorar la rugosidad superficial de un laminado de material compuesto (13) , comprendiendo un papel soporte (23) y un tejido base (27) impregnado con una resina termoestable, caracterizado porque:

-la adherencia entre el papel soporte (23) y el tejido base (27) , medida por el parámetro P de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, está comprendida entre 2, 9-3, 5 min/N/cm2;

-la adherencia entre el tejido base (27) y el material compuesto, medida por el parámetro P de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, está comprendida entr.

13. 160 min/N/cm2.

4. Un material pelable prepeg (31) según la reivindicación 3, en el que dicho tejido base (27) es nailon con una resina termoestable impregnada distribuida simétricamente.

5. Un material pelable prepeg (31) según cualquiera de las reivindicaciones 3-4 en el que dicha resina termoestable es una resina epoxi.

6. Un método de fabricación de un componente de material compuesto comprendiendo pasos de colocar capas (13) de un material compuesto prepeg en un molde (15) usando una máquina ATL (41) , caracterizado porque también comprende pasos de:

a) suministrar un material pelable prepeg (21) según cualquiera de las reivindicaciones 3-5 a dicha máquina ATL (41) y colocar el tejido base pelable (27) impregnado con dicha resina termoestable como la última capa de dicho componente;

b) curar dicho componente de material compuesto y retirar dicho tejido base pelable (27) .

7. Un método de fabricación de un componente de material compuesto según la reivindicación 6, que también comprende un paso de colocar el tejido base pelable (27) impregnado con dicha resina termoestable con una máquina ATL (41) como la primera capa de dicho componente.