Cinta dieléctrica preimpregnada para radomos.

Cinta continua que comprende una estructura fibrosa que comprende fibra continua o discontinua y una resina que presenta adherencia a una temperatura que va de la temperatura ambiente a 300ºC,

presentando dicha cinta a 20ºC y 9,375 Ghz una constante dieléctrica comprendida entre 2 y 7 y una tangente dieléctrica comprendida entre 1·10-4 y 3·10-2, siendo dicha estructura fibrosa lo suficientemente rígida para que dicha cinta presente una rigidez comprendida entre 5 y 30º a una temperatura a la que dicha resina presenta adherencia, midiéndose la rigidez de la cinta a partir de un segmento de 15 cm de longitud rectilínea de los que 5 cm están colocados sobre el borde de una superficie horizontal, flexionándose los 10 cm no soportados para formar un ángulo con la horizontal que caracteriza la rigidez de la cinta

Cinta dieléctrica preimpregnada para radomos La invención se refiere al campo de los radomos de materiales compuestos.

Un radomo se coloca generalmente sobre una máquina o un vehículo volador (en algunos casos también en instalaciones o vehículos terrestres o marítimos) y protege un radar de las tensiones exteriores. Estas tensiones son principalmente climáticas y medioambientales (lluvia, viento, calor húmedo, niebla salina...) a las que se añaden tensiones térmicas en el almacenaje y de servicio (generalmente de -60º C a +150º C, incluso de más de +350º C) . El término radomo cubre las ventanas electromagnéticas que son pequeños radomos colocados en las alas de las máquinas voladoras.

Generalmente presenta una forma de domo o de cono y generalmente está situado en la parte delantera de dicha máquina o vehículo. Tiene que poseer una gran resistencia al impacto, a los choques, a las vibraciones, a la presión, a las cargas aerodinámicas y presentar propiedades dieléctricas compatibles con la presencia del radar, es decir ser lo más transparentes posible a las ondas electromagnéticas. Dicho radomo de material compuesto comprende fibra dieléctrica y una matriz dieléctrica. Estos radomos generalmente se fabrican por impregnación de una estructura fibrosa del tipo calcetín o se realizan por recubrimiento de tejido plano. Según la tecnología del recubrimiento de tejido plano, se corta un tejido plano en varios trozos, que se ensamblan en la superficie de un molde con la forma deseada. Esto implica una gran pérdida de materia y un alto coste de mano de obra. La reproducibilidad de la superposición de las diferentes capas es difícil. En la tecnología del calcetín, se pasa un hilo de trama entre hilos de cadena dejando de lado hilos de cadena a medida que progresa el tisaje para seguir la disminución de diámetro cuando se acerca a la extremidad del domo o cono. La parte de los hilos de cadena no incorporados en el tisaje representa una pérdida de materia importante. Aquí también, la realización de una forma según las cotas deseadas de forma reproductible es difícil. El material compuesto se realiza entonces mediante el procedimiento RTM o termoformado (prensa, autoclave) . Otra técnica utilizada es el recubrimiento de preimpregnado (tejido plano impregnado de resina cortada con la forma) seguido de un tratamiento en estufa y autoclave.

Según estas tecnologías, las tasas de residuos y de pérdida de materia son particularmente elevadas. La pérdida de materia prima es del orden de 20% y puede elevarse a más de 50%. El impacto económico es particularmente importante en el caso de los refuerzos onerosos como son principalmente la fibra de cuarzo o de vidrio D. Con estas técnicas, se realizan además muy difícilmente formas de radomo no simétricas y de revolución. Efectivamente, es muy difícil realizar una forma que no sea de revolución mediante tisaje clásico o jacquard. Mediante recubrimiento, la homogeneidad de los espesores es difícil de obtener en una pieza que no sea de revolución.

La técnica de enrollamiento de filamento se utiliza poco en piezas de tipo radomo desde hace varios años ya que mediante esta técnica es difícil de reforzar la pieza de material compuesto según el conjunto de direcciones requeridas, lo que limita mucho las propiedades mecánicas finales.

La invención resuelve los problemas mencionados anteriormente. Según la invención, se ha tenido la idea de utilizar la tecnología mencionada de colocación de fibras para realizar un radomo dieléctrico. Según esta técnica, una maquina programada deposita sobre un molde y en un lugar preciso predeterminado una cierta longitud de una cinta preimpregnada de resina y luego la corta, después deposita en otro lugar otra longitud de la misma cinta preimpregnada y luego la corta también y así sucesivamente. La resina presenta una adherencia (propiedad de ser adherente generalmente llamada tack) suficiente para que la cinta depositada mediante esta técnica se adhiera allí donde ha sido depositada por la máquina y conserve bien la forma de lo que le soporta. Las longitudes de cada hebra de la cinta depositada van generalmente de 1 a 300 cm. Como consecuencia de la longitud finita de cada hebra, es posible realizar con mucha precisión la forma de un radomo con eje de revolución o no. En efecto, mediante esta técnica es posible seguir bien las superficies que presentan curvaturas en todas las direcciones tal como los domos. Una superficie está curvada en todas las direcciones en un punto dado si cualquier tangente en este punto de esta superficie no toca esa superficie más que en ese punto.

La invención se refiere en primer lugar a una cinta que comprende fibra dieléctrica preimpregnada con una resina dieléctrica. Todos los valores de constante dieléctrica y de tangente dieléctrica contenidas en la presente solicitud se dan a 20º C y a 9, 375 GHz. La fibra contenida en la cinta presenta una constante dieléctrica comprendida entre 2 y 7 y una tangente dieléctrica comprendida entre 1·10-5 y 3·10-2 (se recuerda que la constante dieléctrica y la tangente dieléctrica son números sin unidad) . La resina contenida en la cinta presenta una constante dieléctrica comprendida entre 2 y 5 y una tangente dieléctrica entre 1·10-4 y 3·10-2 .

La cinta presenta una constante dieléctrica comprendida entre 2 y 7 y una tangente dieléctrica comprendida entre 1·10-4 y 3·10-2. Su constante dieléctrica es preferentemente inferior a 3, 5. Los valores de constante dieléctrica y

de tangente dieléctrica de la cinta son la consecuencia de los valores de constante dieléctrica y de tangente dieléctrica de sus constituyentes (fibras y resina) y por lo tanto éstas se eligen en función de lo que se busca a nivel de la cinta.

La invención se refiere en primer lugar a una cinta continua que comprende una estructura fibrosa que comprende fibra continua o discontinua y una resina que presenta adherencia a una temperatura que va de la temperatura ambiente a 300º C presentando dicha cinta a 20º C y 9, 375 GHz una constante dieléctrica comprendida entre 2 y 7 y una tangente dieléctrica comprendida entre 1·10-4 y 3·10-2, siendo dicha estructura fibrosa suficientemente rígida para que dicha cinta presente una rigidez comprendida entre 5 y 30º a una temperatura a la que dicha resina presenta adherencia, midiéndose la rigidez de la cinta en un segmento de 15 cm de longitud rectilínea de los que 5 cm están colocados en el borde de una superficie horizontal, y los 10 cm restantes no son soportados y se flexionan progresivamente para estabilizarse y formar un ángulo con la horizontal, caracterizando dicho ángulo la rigidez de la cinta.

La fibra, antes de su incorporación a la cinta según la invención, se puede ensamblar en hilos continuos constituidos por filamentos continuos. Antes de ser incorporada a la cinta según la invención, la fibra también se puede ensamblar en hilos continuos formados por fibras discontinuas. Una fibra discontinua tiene una longitud que va generalmente de 200 μm a 50 cm. Para más de 50 cm de longitud, generalmente se habla de fibra continua (o hilo continuo en el caso de asociación de varias fibras continuas y contiguas) . La cinta también puede contener fibra continua y fibra discontinua.

Con el fin de poder utilizarla correctamente en el procedimiento de colocación de fibras, la cinta impregnada presenta una rigidez suficiente a la temperatura elegida para la colocación de la fibra, sin la cual el control del procedimiento de colocación de fibras se hace difícil. Para medir esta rigidez, se toma un trozo de cinta de 15 cm de longitud (principalmente de 6, 35 mm de anchura) de los que se colocan 5 cm en plano y al borde de una superficie horizontal. Por lo tanto hay 10 cm de cinta que no son soportados por dicha superficie y que más o menos penden en el aire. Este ángulo formado entre la horizontal y el segmento de cinta (que contiene resina no endurecida) de 10 cm que pende en el aire es el que se mide y que es característico de la rigidez. Este ángulo está comprendido entre 5º y 30º y preferentemente entre 8º y 22º .

La elección de la fibra de refuerzo se hace en función de las tensiones térmicas, dieléctricas y mecánicas toleradas. Esta fibra puede ser principalmente a base de sílice, es decir contener más de 50% en peso de SiO2 como en el caso del vidrio (E, D, S2, R, Low K, Low Dk) o fibra de sílice (que comprende más de 90% en peso de SiO2) , o de fibra de cuarzo (que comprende más de 95% en peso de SiO2) principalmente comercializada con la marca Quartzel por Saint-Gobain Quarz S.A.S. También se puede utilizar fibra Aramida, polietileno de alta tenacidad (PEHT) , polieterimida (PEI) , polieteretercetona (PEEK) , politetrafluoroetileno... [Seguir leyendo]

1. Cinta continua que comprende una estructura fibrosa que comprende fibra continua o discontinua y una resina que presenta adherencia a una temperatura que va de la temperatura ambiente a 300º C, presentando dicha cinta a 20º C y 9, 375 Ghz una constante dieléctrica comprendida entre 2 y 7 y una tangente dieléctrica comprendida entre 1·10-4 y 3·10-2, siendo dicha estructura fibrosa lo suficientemente rígida para que dicha cinta presente una rigidez comprendida entre 5 y 30º a una temperatura a la que dicha resina presenta adherencia, midiéndose la rigidez de la cinta a partir de un segmento de 15 cm de longitud rectilínea de los que 5 cm están colocados sobre el borde de una superficie horizontal, flexionándose los 10 cm no soportados para formar un ángulo con la horizontal que caracteriza la rigidez de la cinta.

2. Cinta según la reivindicación anterior, caracterizada porque su constante dieléctrica es inferior a 3, 5.

3. Cinta según la reivindicación anterior, caracterizada porque su anchura está comprendida entre 1 y 100 mm y su espesor va de 0, 1 a 0, 5 mm.

4. Cinta según la reivindicación anterior, caracterizada porque su anchura va de 3 a 24 mm.

5. Cinta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque contiene entre 30 y 80% en volumen de fibras.

6. Cinta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque su rigidez está comprendida entre 8º y 22º .

7. Cinta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende fibra que comprende más de 50% en peso de SiO2.

8. Cinta según la reivindicación anterior, caracterizada porque comprende fibra que comprende más de 90% en peso de SiO2.

9. Cinta según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la resina es de tipo de epoxi o éster de cianato.

10. Procedimiento de fabricación de una cinta según una de las reivindicaciones anteriores que comprende el fibrado de fibras de cuarzo seguido de una impregnación de dichas fibras mediante un ensimaje anhidro por aplicación de un primer componente líquido que comprende un polímero y luego la aplicación de un segundo componente líquido que comprende un endurecedor del polímero, siendo a continuación ensambladas las fibras y bobinadas en roving.

11. Procedimiento de fabricación de un material compuesto que comprende curvaturas mediante la técnica de colocación de fibras que comprende la colocación y corte sobre un molde que comprende curvaturas de la cinta según una de las reivindicaciones de cinta anteriores, siendo dicha colocación y corte realizados a una temperatura a la que la cinta presenta simultáneamente adherencia y una rigidez que va de 5 a 30º , seguido del endurecimiento de la resina.

12. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque el molde comprende zonas cuya superficie está curvada en todas las direcciones.

13. Material compuesto realizado mediante el procedimiento según una de las dos reivindicaciones anteriores.

14. Radomo de material compuesto según la reivindicación anterior.

15. Máquina voladora que comprende el radomo según la reivindicación anterior.