ES2221433T3 - Productos y procedimiento de prevencion de aplastamiento del nucleo. - Google Patents

Productos y procedimiento de prevencion de aplastamiento del nucleo.

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Abstract

El uso de una tela con tratamiento de rigidez para fabricar un precursor de estructura de emparedado de panal, incluyendo el precursor de estructura de emparedado de panal un núcleo de panal, una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y una segunda capa de preimpregnado, incluyendo la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez una tela con tratamiento de rigidez y un sistema de resina, comprendiendo la tela con tratamiento de rigidez una pluralidad de fibras y un material polímero dispuesto sobre al menos algunas de las fibras, exhibiendo la tela con tratamiento de rigidez un valor de rigidez ASTM mayor que el valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, y exhibiendo la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez, al estar dispuesta sobre una segunda capa de preimpregnado que comprende un sistema de resina y una tela seleccionada del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas no tratadas, una resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado contratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado que es mayor que la resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado no tratadas dispuestas la una sobre la otra, comprendiendo cada una de las dos capas de preimpregnado no tratadas el sistema de resina y una tela no tratada.

Description

Productos y procedimiento de prevención de aplastamiento del núcleo
Antecedentes de la invención
La invención se refiere en términos generales al campo de las estructuras laminadas, y más particularmente a los procedimientos de fabricación de estructuras de emparedado de panal y productos asociados con unos reducidos valores de aplastamiento del núcleo y/o bajo contenido de vacíos. Además, la invención se refiere a los materiales iniciales utilizados en el montaje de las citadas estructuras de emparedado de panal.
Las estructuras de emparedado de panal curadas conjuntamente que comprenden un núcleo de panal y al menos una capa de preimpregnado (es decir, una tela preimpregnada con un sistema de resina) dispuesta sobre cada superficie del núcleo de panal se emplean en todos los ámbitos de la industria aeroespacial para proporcionar una elevada resistencia mecánica con bajas densidades.
Un grave problema de las estructuras de emparedado de panal consiste en la tendencia del núcleo de panal a aplastarse durante el proceso de autoclave de la fabricación. Normalmente, a este problema se le denomina "aplastamiento del núcleo". El aplastamiento del núcleo durante la producción de las estructuras (por ejemplo, las estructuras de aviones) inutiliza la estructura e incrementa los costes de producción debido a la mano de obra directa, los retrasos y el coste de los materiales.
Se sabe que el aplastamiento del núcleo se produce, durante el proceso de autoclave, por el movimiento diferencial entre las capas de preimpregnado que componen la estructura del emparedado de panal. En la industria se pensaba que el movimiento diferencial probablemente se producía en una etapa avanzada de ciclo de autoclave, cuando la viscosidad del sistema de resina está al mínimo. Por consiguiente, los procedimientos conocidos empleados para reducir el aplastamiento del núcleo durante el proceso de autoclave se centraban en la prevención del movimiento diferencial, ya sea por medios mecánicos/físicos (tales como el uso de amarres para evitar el movimiento diferencial de las capas de preimpregnado), por medios químicos orientados al sistema de resina (es decir, empleando un sistema de resina de reacción rápida destinado a permitir un aumento de la viscosidad del sistema de resina) o bien actuando sobre otros parámetros del proceso de autoclave (por ejemplo, el sistema de resina utilizado, los niveles de vacío utilizados en el estratificado y el montaje, o la presión interna in situ o posterior al proceso). Véase, en general, D.J. Renn, T. Tulleau, J.C. Seferis, R.N. Curran y K.J. Ahn, "Composite Honeycomb Core Crush in Relation to Internal Pressure Measurement", Journal of Advanced Materials, octubre de 1995, págs. 31-40 ("El sistema de resina demostró ser el parámetro más importante en la determinación del aplastamiento del núcleo"). No obstante, los medios mecánicos/físicos conocidos de reducción de aplastamiento del núcleo orientados hacia el sistema de resina u otros parámetros del proceso de autoclave ocasionalmente han sido incapaces de proporcionar una reducción satisfactoria del aplastamiento del núcleo de las estructuras de emparedado de panal conocidas.
Otro problema asociado a las estructuras de emparedado de panal fabricadas con procedimientos convencionales consiste en la tendencia ocasional a fallar con el paso del tiempo debido a la presencia de un elevado contenido de vacíos y/o delaminaciones dentro de y entre las capas de preimpregnado de la estructura de emparedado de panal. Este problema normalmente se denomina "alto contenido de vacíos". Un alto contenido de vacíos en las capas de preimpregnado puede facilitar el ingreso y acumulación de humedad en los vacíos de las capas de preimpregnado. Al ser sometida a una temperatura elevada (por ejemplo, la del autoclave), esta humedad incrementa la presión dentro de los vacíos de las capas de preimpregnado y expande el tamaño de los vacíos existentes en la estructura curada resultante. Además, un alto contenido de vacíos en la estructura curada proporciona un conducto para el ingreso y acumulación de humedad en el núcleo de la estructura, añadiendo peso a la misma. Por lo tanto, un alto contenido de vacíos tiende a acortar la vida de la estructura y/o potenciar unas propiedades no deseadas (por ejemplo, el peso) en la estructura, incrementando los costes de producción debido a la mano de obra directa, los retrasos y los costes de material.
Una causa conocida del alto contenido de vacíos es la consolidación insuficiente de los componentes de la estructura de emparedado de panal durante el proceso de autoclave. Se sabe que la consolidación óptima se produce a una elevada presión (es decir, de aproximadamente 7 kg/cm^{2}) durante el ciclo de autoclave de alta temperatura. La consolidación de los componentes de una estructura de emparedado de panal conocida generalmente se produce a unas presiones relativamente bajas (es decir, inferiores a aproximadamente 3,15 kg/cm^{2}), ya que unas presiones mayores (es decir, superiores a aproximadamente 3,15 kg/cm^{2} y hasta aproximadamente 5,95 kg/cm^{2}) intensificarían la consolidación y podrían provocar involuntariamente el aplastamiento del núcleo de las estructuras de emparedado de panal conocidas. Por consiguiente, los procedimientos conocidos empleados en la reducción del contenido de vacíos generalmente han incidido en la modificación de las resinas y en las técnicas de procesamiento del preimpregnado para reducir el contenido de humedad y el aire atrapado dentro del preimpregnado. Estos procedimientos conocidos pueden incrementar los costes de producción de las estructuras de emparedado de panal debido a la necesidad de procesar cada estructura de emparedado de panal con al menos dos ciclos de autoclave. Además, la baja presión de consolidación empleada en estos procedimientos conocidos puede no llegar a producir una consolidación suficiente entre las capas de preimpregnado y el núcleo de panal.
Según lo expuesto anteriormente, las capas de preimpregnado conocidas pueden ver su movimiento diferencial restringido con el fin de reducir el aplastamiento del núcleo de las estructuras de emparedado de panal producidas a partir de dichas capas. Los procedimientos conocidos de reducción de este movimiento diferencial se han centrado en el uso de medios de reducción mecánicos/físicos (es decir, utilizando amarres) o medios de reducción químicos dirigidos a ciertos parámetros del proceso de autoclave (por ejemplo, el sistema de resina utilizado, los niveles de vacío utilizados para el estratificado y el montaje, la presión interna in situ y posterior al procesamiento), según lo anteriormente indicado. No obstante, y según lo indicado, estos medios de reducción mecánicos y químicos pueden incrementar los costes de producción debido al aumento de la mano de obra, y/o podrían no proporcionar una permanente y satisfactoria reducción del aplastamiento del núcleo de las estructuras de emparedado de panal conocidas.
Los componentes conocidos de las telas que forman las capas de preimpregnado generalmente son fibras que han sido imprimadas y/o acabadas. La imprimación de las telas facilita el tejido de las fibras para elaborar la tela. El acabado de la tela potencia ciertas propiedades conocidas de la misma (por ejemplo, la resistencia a la humedad) y ciertas propiedades mecánicas de las capas de preimpregnado formadas a partir de la tela acabada (por ejemplo, la resistencia a la tracción, la resistencia a la compresión y ciertas características de adherencia al núcleo de panal de la estructura de emparedado de panal).
Las siguientes son propiedades generalmente asociadas a los componentes de tela conocidos de la capa de preimpregnado.
Las telas basadas en fibras de carbono disponibles comercialmente suelen estar imprimadas pero no acabadas, con unas concentraciones de imprimación 0,5% a 1,5% \pm 0,1% (en peso), dependiendo del tipo de tejido usado y/o el tipo de uso final contemplado y/o el tipo de imprimación empleada. Por el contrario, las telas basadas en fibra de vidrio disponibles comercialmente se suministran imprimadas y acabadas. No obstante, el almidón en el que se basa la imprimación es extraído sustancialmente por el horneado posterior al tejido de la tela, antes de la aplicación del acabado. Estas telas basadas en fibra de vidrio tienen unas concentraciones de acabado de 0,08% a 0,21% \pm 0,018% (en peso), dependiendo del tipo de tejido empleado y/o el tipo de uso final contemplado y/o el tipo de imprimación utilizada. Por ejemplo, se estima que las telas basadas en fibra de vidrio disponibles comercialmente, elaboradas mediante tejido satinado de 8 urdimbres y con acabados especiales disponibles comercialmente de Clark-Schwebel™ (Anderson, SC) (es decir, CS 724) o Burlington Glass Fabrics™ (Alta Vista, VA) (es decir, BGF 644, BGF 508, BGF 508A), tienen una concentración de acabado de 0,10% \pm 0,02%.
Los componentes conocidos de telas basadas en fibra de vidrio (con acabado) correspondientes a una tela con un tejido satinado de 8 urdimbres y un peso por área de fibra de 293 \pm 10 g/m^{2} generalmente presentan un valor de rigidez ASTM inferior a 4,5 kilogramos por metro. Una excepción a esta regla general es una tela basada en fibra de vidrio acabada con F-69 (Hexcel™ Corporation, Casa Grande, AZ), cuyo valor de rigidez ASTM medido y determinado por los Solicitantes es de aproximadamente 13,8 kilogramos por metro, basándose en pruebas realizadas sobre una muestra de tela acabada con F-69 con base de fibra de vidrio tejida en 8 urdimbres, dotada de un peso de área de fibra de 293 \pm10 g/m^{2}. Los componentes conocidos de telas basadas en fibra de vidrio (con imprimación) correspondientes a una tela de tejido simple y un peso por área de fibra de 193 \pm7 g/m^{2} suelen tener un valor de rigidez +- no superior a 4,9 kilogramos por metro.
El procesamiento asociado a los componentes de tela conocidos de la capa de preimpregnado es, en términos generales, el siguiente. Los componentes de las telas basadas en fibra de vidrio generalmente se terminan mediante aplicación del acabado, seguida de tratamiento térmico a una temperatura en el intervalo de 148,9ºC a 176,7ºC.
Por lo tanto, existe la necesidad de disponer de nuevas y mejores estructuras de emparedado de panal que exhiban un menor aplastamiento del núcleo. Además, existe la necesidad de disponer de nuevas y mejores estructuras de emparedado de panal que exhiban un menor contenido de vacíos. También existe la necesidad de disponer de nuevas y mejores capas de preimpregnado con un restringido movimiento diferencial (por ejemplo, durante la fabricación). También existe la necesidad de disponer de nuevos y mejores materiales iniciales destinados a las estructuras de emparedado de panal que exhiban un menor aplastamiento del núcleo, estructuras de emparedado de panal que deberán exhibir un menor contenido de vacíos, con unas capas de preimpregnado que tengan un movimiento diferencial restringido.
Resumen de la invención
Según la invención, se ha descubierto que el valor de rigidez ASTM del componente de tela de las capas de preimpregnado y de las estructuras de emparedado de panal puede influenciar el movimiento diferencial de las telas de preimpregnado, el valor de aplastamiento del núcleo y el contenido de vacíos de la estructura de emparedado de panal. Se han desarrollado unas determinadas formas de alterar el valor de rigidez ASTM del componente de tela.
Por lo tanto, según uno de los aspectos de la invención, se han desarrollado unas telas con tratamiento de rigidez que incluyen una pluralidad de fibras y materiales polímeros dispuestos en al menos algunas de las fibras, exhibiendo la tela con tratamiento de rigidez un valor de rigidez ASTM superior al valor de rigidez ASTM de la tela no tratada. La magnitud de este aumento del valor de rigidez ASTM en las telas con tratamiento de rigidez se puede definir en términos porcentuales (por ejemplo, no inferior al 7%) o en términos absolutos (por ejemplo, no inferior a 5,1 kilogramos por metro).
Según otro aspecto de la invención, se han desarrollado unos procedimientos de fabricación de telas con tratamiento de rigidez dotadas de un valor de rigidez ASTM mayor que el valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, procedimientos que comprenden obtener una tela que incluye una pluralidad de fibras y un material polímero y/o unos precursores de un material polímero dispuesto en al menos algunas de las fibras, y tratar las fibras en condiciones suficientes como para producir un valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada. Estas condiciones incluyen, sin limitación, tratamiento térmico, tratamiento ultravioleta, mecanismos de radicales libres y otros procedimientos de tratamiento de los precursores destinados a potenciar la formación de materiales polímeros y/o la unión química de los precursores y/o materiales polímeros a las fibras. El tratamiento térmico se puede realizar a temperaturas de tratamiento intensificadoras de la rigidez, y/o con unos tiempos de permanencia intensificadores de la rigidez, y/o para un producto tiempo-temperatura de intensificación de la rigidez, y/o en presencia de precursores con una concentración intensificadora de la rigidez, y/o en presencia de un régimen de circulación de gas calentado intensificador de la rigidez. Alternativamente, el tratamiento térmico se puede realizar a temperaturas más bajas, siempre que sustancialmente la totalidad de la energía térmica generada a dichas temperaturas más bajas sea transferida a los materiales objeto del tratamiento de rigidez.
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unas telas con tratamiento de rigidez que tienen un valor de rigidez ASTM superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada realizada según los procedimientos anteriormente citados.
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unas materias primas para telas con tratamiento de rigidez que comprenden la materia prima de la tela, unos precursores del material polímero dispuestos en al menos algunas de las materias primas de la tela, con una concentración de precursores intensificadora de la rigidez, y, opcionalmente, unos materiales polímeros dispuestos en al menos algunas de las materias primas. La concentración de precursores intensificadora de la rigidez se puede medir en términos de un incremento del porcentaje en peso o del porcentaje en concentración (peso/peso) sobre las concentraciones de precursores que no producen unos valores de rigidez ASTM más altos en condiciones de tratamiento conocidas.
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unos procedimientos de producción de materias primas para telas con tratamiento de rigidez que comprenden obtener las materias primas y disponer en al menos algunas de dichas materias primas 1) unos precursores de material polímero en una concentración de precursores de intensificación de la rigidez, y 2) opcionalmente, un material polímero. Además, se han desarrollado unos procedimientos de producción de materias primas para telas con tratamiento de rigidez que comprenden obtener una materia prima que incluye precursores de material polímero y/o precursores de material polímero dispuestos en al menos algunas de las materias primas, y tratar la materia prima de la tela bajo condiciones seleccionadas para proporcionar un valor de rigidez ASTM de una tela con tratamiento de rigidez elaborada a partir de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada. Por ejemplo, el tratamiento se puede seleccionar del grupo que consta de tratamiento térmico, tratamiento ultravioleta y mecanismos de radicales libres.
En otro aspecto de la invención, se ha descubierto que el mayor valor de rigidez ASTM de las telas con tratamiento de rigidez fabricadas por medio del proceso de tratamiento aquí descrito proviene de una o más de las siguientes propiedades opcionalmente presentes en las telas de la invención y/o las materias primas de la tela de la invención. La primera, durante el tratamiento, una parte del material polímero de la tela o de las materias primas de la tela se puede unir químicamente a las fibras y/o materias primas de la tela y se puede desarrollar un mayor número de precursores del material polímero durante el tratamiento. La segunda, una parte del material polímero se puede unir químicamente a las fibras y/o materias primas de la tela para recubrir las fibras y/o las materias primas de la tela con el fin de incrementar el espesor medio de la misma comparado con el de las correspondientes fibras y/o materias primas de una tela no tratada. La tercera, durante el tratamiento, ciertos componentes de las fibras (por ejemplo, hilos o estopas, y filamentos) pueden tener material polímero dispuesto sobre su superficie capilar y presentar un espesor medio mayor que el espesor medio del material polímero dispuesto sobre la superficie no capilar de los mismos componentes.
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unas capas de preimpregnado con tratamiento de rigidez que comprenden una tela con tratamiento de rigidez y un sistema de resina.
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unos procedimientos de producción de capas de preimpregnado con tratamiento de rigidez mediante la obtención de una tela con tratamiento de rigidez y un sistema de resina, disponiendo el sistema de resina sobre la tela con tratamiento de rigidez.
En otro aspecto de la invención, se ha descubierto que el uso de una tela con tratamiento de rigidez en la construcción de capas de preimpregnado con tratamiento de rigidez proporciona mayor resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y cualquier otra capa (con o sin tratamiento de rigidez) que la resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado no tratadas. La magnitud de esta resistencia de fricción entre una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y cualquier otra capa (con o sin tratamiento de rigidez) se puede definir como un valor absoluto (por ejemplo, de 13,6 a 90,7 kilos) o como un porcentaje de aumento de la resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado no tratadas (por ejemplo, de 10% a 600%).
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unos precursores de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que comprenden un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez dispuesta sobre dicha primera superficie, comprendiendo la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez un sistema de resina y una tela con tratamiento de rigidez de la invención. Opcionalmente, estos precursores de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez pueden incluir al menos una capa adicional de preimpregnado dispuesta sobre la primera superficie, pudiendo comprender cada capa o capas adicionales un sistema de resina seleccionado independientemente y una tela con tratamiento de rigidez o sin tratamiento de rigidez seleccionada independientemente. Al menos una de las capas de preimpregnado adicionales y la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez pueden opcionalmente sobrepasar la primera superficie del núcleo del panal para el laminado durante el futuro tratamiento de conversión del precursor en un producto de emparedado de
panal.
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unas estructuras de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que comprenden un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una segunda superficie, una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre y prolongándose más allá de la primera superficie, y una segunda capa de preimpregnado dispuesta sobre y prolongándose más allá de la segunda superficie, en las que una parte de la primera capa de preimpregnado que se prolonga más allá de la primera superficie contacta con una parte de la segunda capa de preimpregnado que se prolonga más allá de la segunda superficie para formar una banda lateral. Opcionalmente, se pueden disponer unas capas de preimpregnado adicionales sobre la primera superficie y/o sobre la segunda superficie y/o sobre la banda lateral. La primera capa de preimpregnado comprende un sistema de resina y una tela con tratamiento de rigidez de la invención, y la segunda capa de preimpregnado y cada una de las capas adicionales de preimpregnado opcionales comprenden un sistema de resina seleccionado independiente-mente y una tela seleccionada independientemente de entre las telas con tratamiento de rigidez de la invención o las telas sin tratamiento. Opcionalmente, la primera capa de preimpregnado tendrá un elevado contenido de resina.
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unos procedimientos de producción de precursores de estructuras de emparedados de panal con tratamiento de rigidez que incluyen la obtención de un precursor de una estructura de emparedado de panal montada que comprende un núcleo de panal dotado de una primera superficie y una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre dicha primera superficie, comprendiendo la primera capa de preimpregnado un sistema de resina y una tela seleccionada entre las telas con tratamiento de rigidez de la invención, y el tratamiento del precursor de emparedado de panal montado bajo condiciones de autoclave suficientes para consolidar dicho precursor de emparedado de panal montado.
En otro aspecto de la invención, se han desarrollado unos procedimientos de producción de una estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que incluyen la obtención de un emparedado de panal montado que comprende un núcleo de panal dotado de una primera superficie y de una segunda superficie, una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre y prolongándose más allá de la primera superficie, y una segunda capa de preimpregnado dispuesta sobre y prolongándose más allá de la segunda superficie, en los que una primera parte de la primera capa de preimpregnado que se prolonga más allá de la primera superficie entra en contacto con una segunda parte de la segunda capa de preimpregnado que se prolonga más allá de la segunda superficie para formar una banda lateral. Opcionalmente, se pueden disponer unas capas de preimpregnado adicionales sobre la primera superficie y/o sobre la segunda superficie y/o sobre la banda lateral. La primera capa de preimpregnado comprende un sistema de resina y una tela seleccionada entre las telas con tratamiento de rigidez de la invención, y la segunda capa de preimpregnado y cada una de las capas adicionales de preimpregnado opcionales comprenden un sistema de resina seleccionado independientemente y una tela, con o sin tratamiento de rigidez, seleccionada independientemente. El emparedado de panal montado se trata bajo unas condiciones de autoclave que son suficientes para consolidar el emparedado de panal montado.
El uso de al menos una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez en la construcción de una estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez potencia ciertas propiedades deseables de la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez. Por ejemplo, el valor de aplastamiento del núcleo de la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez es inferior al valor de una estructura de emparedado de panal no tratada, en la que cada capa de preimpregnado es una capa de preimpregnado no tratada. El valor de aplastamiento del núcleo de la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez se puede definir como el porcentaje del área de la estructura de emparedado de panal que presenta aplastamiento del núcleo (por ejemplo, de 0 a 5%), dependiendo de las condiciones de tratamiento elegidas. Por ejemplo, las condiciones de autoclave empleadas para el tratamiento de un emparedado de panal montado se pueden seleccionar de manera que produzcan un valor de aplastamiento del núcleo no superior al 3% en una estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez mediante la utilización de presión (en el intervalo de aproximadamente 3,15 kg/cm^{2} a 5,95 kg/cm^{2}). Esta presión, dentro de este intervalo, es superior a la presión bajo la cual se estima que un núcleo de panal no tratado se consolida sin que se produzca un valor de aplastamiento del núcleo superior al 3% (es decir, inferior a 3,15 kg/cm^{2}). Debido a este aumento de presión durante la consolidación bajo condiciones de autoclave, el contenido de vacíos de la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez es menor que el de una estructura de emparedado de panal no tratada.
La invención presenta las siguientes ventajas. La invención proporciona unas estructuras de emparedado de panal que han sido sometidas a tratamiento de rigidez con el fin de que exhiban un menor aplastamiento del núcleo y/o un menor contenido de vacíos, con lo cual se intensifica la resistencia, el peso operativo y/o la vida de las estructuras. Además, las capas de preimpregnado de la invención, sometidas a tratamiento de rigidez para incrementar su resistencia de fricción, restringen el movimiento diferencial contra las otras capas de preimpregnado, una característica que reduce el desecho provocado por el deslizamiento durante la fabricación. Las telas de la invención son materiales iniciales con tratamiento de rigidez destinados a la fabricación de unas estructuras de emparedado de panal que exhiben un menor aplastamiento del núcleo y un menor contenido de vacíos, y a la fabricación de telas de preimpregnado con una mayor resistencia de fricción contra otras telas de preimpregnado.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 ilustra una muestra de un núcleo de panal mecanizado para formar un panel discriminador del aplastamiento del núcleo.
Las figuras 2A y 2B ilustran esquemáticamente el montaje de un panel de aplastamiento del núcleo. La figura 2A es una vista en sección transversal que ilustra el montaje general de una estructura previa al laminado, y la figura 2B es una vista superior de la estructura.
La figura 3 ilustra esquemáticamente un procedimiento de embolsado de estructuras de emparedado de panal basadas en tela, antes del tratamiento de autoclave.
La figura 4A es un gráfico que ilustra un ciclo de autoclave para una muestra de un panel discriminador de aplastamiento del núcleo de una estructura de emparedado de panal basada en fibra de vidrio, y la figura 4B es un gráfico que ilustra un ciclo de autoclave para una muestra de un panel discriminador de aplastamiento del núcleo de una estructura de emparedado de panal basada en fibra de carbono.
La figura 5 ilustra una muestra de un panel discriminador de aplastamiento del núcleo que exhibe un grado de aplastamiento del núcleo después del tratamiento de autoclave.
La figura 6 ilustra esquemáticamente la estructura de una especie habitual de acabado para fibras de vidrio, un agente de acoplamiento de silano.
La figura 7 ilustra la química subyacente a la formación de enlaces químicos entre los precursores del agente de acoplamiento de silano y la superficie de fibra por medio de hidrólisis y condensación.
La figura 8 ilustra esquemáticamente la química subyacente de los precursores del agente de acoplamiento de silano que forman unos enlaces químicos con la superficie de fibra y/u otros agentes de acoplamiento de silano (es decir, para la formación de un material polímero) por medio de condensación.
La figura 9 ilustra esquemáticamente la acumulación de precursores y/o agente de acoplamiento polímero en los espacios capilares entre los filamentos, acumulación que se produce a causa del tratamiento térmico.
La figura 10 es un gráfico que ilustra la fuerza de fricción desarrollada entre dos capas de preimpregnado, basada en dos telas con tratamiento térmico (es decir, la muestra 3) del Ejemplo 5, a 51,7ºC.
La figura 11 es un gráfico que ilustra la fuerza de fricción desarrollada entre dos capas de preimpregnado, basada en dos telas con tratamiento térmico (es decir, la muestra 2) del Ejemplo 5, a 79,4ºC.
La figura 12 es un gráfico que ilustra la fuerza de fricción desarrollada entre dos capas de preimpregnado, basada en dos telas no tratadas (es decir, la muestra 1) del Ejemplo 5, a 51,7ºC.
Descripción detallada de las realizaciones preferentes
Según la invención, se proporcionan unas telas con tratamiento de rigidez que comprenden una pluralidad de fibras, un material polímero dispuesto en al menos algunas de las fibras, y, opcionalmente, unos precursores del material polímero dispuestos en al menos algunas de las fibras, exhibiendo las telas con tratamiento de rigidez un valor de rigidez ASTM superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada.
Las fibras utilizadas de acuerdo con la invención incluyen fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramida, fibras Kevlar™ y fibras de cuarzo, pudiendo tener cada una de estas fibras una longitud variable y una anchura variable. Cada una de las fibras utilizadas de acuerdo con la invención puede comprender un haz de filamentos de longitud variable y de anchura variable. Así, las fibras de vidrio pueden incluir hilos, y cada uno de estos hilos puede incluir un haz de filamentos de longitud variable y anchura variable. Las fibras de carbono pueden incluir estopas y cada una de estas estopas puede incluir un haz de filamentos de longitud variable y anchura variable. Además, cada una de las fibras de aramida, las fibras Kevlar™ y las fibras de cuarzo puede incluir componentes sustitutivos (incluyendo hilos y/o estopas y/o filamentos y/o cualquier otro sustituto) de longitud variable y anchura variable.
Unos materiales polímeros útiles para la puesta en práctica de la invención incluyen derivados de los precursores de un material polímero. Estos derivados son de la fórmula química general (precursor) menos los grupos específicos necesarios para la formulación del derivado aplicable del precursor, en donde n > 2. Estos derivados incluyen cualquiera de las siguientes especies: oligómeros, éteres glicidílicos, glicidil-aminas, especies etoxiladas, especies reticuladas (por ejemplo, productos adicionales, incluyendo, sin limitación, productos de eterificación y condensación), especies de cadena extendida (por ejemplo, productos adicionales, incluyendo, sin limitación, productos de eterificación y condensación), especies hidrogenadas, especies con enlace iónico, especies de reacción de radicales libres, y, en el caso de las fibras de vidrio, especies fabricadas mediante mecanismos de curado básicos (por ejemplo, productos de reacción de base Lewis, productos de reacción de base inorgánicos, productos de reacción de amina primaria y/o secundaria, y/o productos de reacción de amida), mecanismos de curado ácidos (por ejemplo, productos de reacción ácida Lewis, productos de reacción fenólica, productos orgánicos de reacción ácida, y/o productos de reacción olefínicos. Opcionalmente, tales derivados pueden ser materiales termoplásticos y/o elastómeros.
Las condiciones suficientes que permiten la formación de estos derivados de los precursores del material polímero son aquellas que realizan entre sí la polimerización de los precursores del material polímero, incluyendo temperatura, presión y otras condiciones de la reacción (tales como el pH, la presencia de aminas en diversas concentraciones, la presencia de grupos de extracción de electrones, la presencia de protones de alta energía, etc.) que promueven la formación de oligómeros, la formación de éter glicidílico, la formación de amina glicidílica, la formación de especies etoxiladas, la formación de especies reticuladas, las reacciones de adiciones (incluyendo, sin limitación, la eterificación), las reacciones de condensación, la formación de especies con extensión de cadena, la formación de especies ligadas con hidrógeno, la formación de especies iónicas, y la formación de especies de radicales libres. En el caso de las fibras de vidrio, dichas condiciones incluyen aquellas que promueven la formación de oxano y/o la formación de siloxano. Véanse, por ejemplo, las figuras 6, 7 y 8. En el caso de las fibras de carbono, dichas condiciones incluyen aquellas que promueven los mecanismos de curado básicos (por ejemplo, productos de reacción de base Lewis, productos de reacción de base inorgánicos, productos de reacción de amina primaria y/o secundaria, y/o productos de reacción de amida), mecanismos de curado ácido (por ejemplo, productos de reacción ácida Lewis, productos de reacción fenólica, productos orgánicos de reacción ácida, y/o productos de reacción anhídrida) y/o mecanismos de reacción olefínica.
Estos derivados pueden tener otras propiedades opcionales. Por ejemplo, la mayoría de los derivados conocidos asociados a la "selección de tamaño" de las fibras de carbono pueden opcionalmente tener un peso equivalente epoxídico (EEW) superior a m, seleccionándose m de cualquier valor en el intervalo de aproximadamente 260 gramos equivalentes a aproximadamente 5500 gramos equivalentes, en donde "peso equivalente epoxídico" significa el peso (en gramos) del material polímero que contiene 1 gramo equivalente de funcionalidad epoxídica.
Dentro del alcance de la invención, se contempla que estos derivados puedan ser polimerizados a partir de los precursores, en cualquier momento hasta que se forme y consolide una estructura que incorpora la tela con intensificación de rigidez, antes o después de la deposición sobre al menos algunas de las fibras de los precursores, antes o después del humedecimiento con resina de las fibras recubiertas de precursor, y antes o en el momento de la consolidación de las fibras recubiertas de precursor e impregnadas de resina bajo condiciones de autoclave. Preferentemente, los derivados se polimerizan a partir de los precursores antes del humedecimiento de la tela, sobre la que se puede disponer el precursor, con una resina apropiada.
Los precursores de material polímero útiles para la puesta en práctica de la invención incluyen agentes químicos asociados a una fibra en particular, siendo dichos agentes químicos utilizados por los expertos en la técnica para facilitar la acción de tejer las fibras para formar una tela, y/o para potenciar la capacidad de procesamiento y/o las propiedades mecánicas de las fibras, y/o para evitar la adsorción de humedad de las fibras. La formación de derivados (por ejemplo, la polimerización) basada en este agente químico puede realizarse por cualquier medio conocido por los expertos en la técnica, incluyendo, sin limitación, aplicación de calor y/o luz ultravioleta y/o catalización de radicales libres. Aunque se puede producir una cierta polimerización y/o formación de derivados a partir del agente químico, la polimerización de los agentes químicos suele no llegar a completarse. Además, el agente químico, en su forma no polimerizada, puede tener un lado reactivo y/o unos grupos finales que permiten que el agente químico (i) se polimerice y/o forme derivados consigo mismo, y/o (ii) se una químicamente a sus fibras
asociadas.
A los precursores de un material polímero asociado a fibras de vidrio generalmente se les conoce como "acabados". Los acabados asociados a las fibras de vidrio pueden tener la siguiente estructura general:
A_{1} - Si - R - B
en donde
A se selecciona independientemente del hidrógeno
-(CH_{2})_{n} (en donde n puede variar de 1 a 4), o una función hidrolizable que puede comprender cualquiera de las siguiente especies químicas:
-OH, -OCH_{3}, -OCH_{2}CH_{3}, -OCH_{2}CH_{2}OCH_{1}, -CH_{1}, -OCH_{2}, -OCH_{3}, -OCH_{2}CH_{2}OH, y -O(O)CCH_{1}
Si es silicio,
R es un grupo de puenteo de alquilo, y puede estar ausente o comprender cualquiera de las siguientes especies químicas:
-(CH_{2})_{n} (en donde n puede variar de 1 a 7), -(NH(CH_{2})_{n})_{a} (en donde a puede variar de 1 a 3, y n puede variar de 1 a 4), y S_{4}(CH_{2}CH_{2}CH_{2})_{2},
B es un grupo organofuncional, y puede comprender cualquiera de las siguientes especies químicas:
-CH_{3}, -CH_{2}-C(CH_{3})C(O)=-, (CH_{2}=CH_{2})-Ph-CH_{2}, en donde Ph es un anillo fenílico y (CH_{2}=CH_{2})-Ph es un estireno), CH_{2}CHCH_{2}O_{2}, (CH_{2}=CH_{2}), Cl(CH_{2})_{n}, (en donde n puede variar de 1 a 3), SH_{2}NH_{2},
NH_{4}(CH_{2}CH_{2}NH), (en donde n puede variar de 1 a 3), -NH-C(O)-NH_{2}-NH-Ph (en donde Ph es un anillo fenílico), y
1
(Véase, por ejemplo, la figura 6).
Alternativamente, los acabados asociados a las fibras de vidrio pueden comprender las siguientes especies: (N-(2-aminoetil)-3-aminopropiltrimetoxisilano, 3-metacriloxi-propiltrimetoxisilano, N-(2-(vinilbenzilamino)-etil)-3-aminopropiltrimetoxisilano, 3-glicidoxipropiltrimetoxi-silano, viniltriacetoxisilano, octiltrietoxisilano, metiltrietoxisilano, metiltrimetoxisilano, tris-(3-(trimetoxisilil)propil isocianurato, vinilmetosilano, viniltrimetoxisilano, vinil-tris-(2-metoxietoxi)silano, vinilmetildimetoxisilano, gamma-metacriloxipropiltri-metoxisilano, beta-(3,4-epoxiciclohexil)rtiltrimetoxi-silano, gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano, gamma-mercaptopropiltrimetoxisilano, bis-(3-(metoxisilil)propil)-tetrasulfano, gamma-aminopropilmetoxisilano, solución de silicona aminoalquilo (de la fórmula general (H_{2}N
CH_{2}CH_{2}CH_{2}SiO_{1})_{n}, (en donde n puede variar de 1 a 3), gamma-aminopropiltrimetoxisilano, N-beta-(aminoetil)-gamma-aminopropiltrimetoxisilano, silano triaminofuncional, bis-(gamma-trimetoxisililpropil)amina, N-fenil-gamma-amino-propiltrimetoxisilano, silano poliazamida (50% en metanol), N-beta-(aminoetil)-gamma-aminopropilmetildimetoxisilano, gamma-ureidopropiltrialcoxisilano (50% en metanol), gamma-ureidopropiltrimetoxisilano, y gamma-isocianatopropiltri-etoxisilano. Opcionalmente, los acabados asociados a las fibras de vidrio pueden comprender especies cloroalquilo, generalmente con 3-cloropropiltrimetoxisilano como ejemplo de dichos acabados opcionales. Además, los acabados asociados a las fibras de vidrio pueden comprender especies disponibles comercialmente de Dow Corning™ (Midland, MI) bajo las siguientes denominaciones: Z-6020, Z-6030, Z-6032, Z-6040, Z-6075, y, opcionalmente, Z-6076. Además, los acabados asociados a las fibras de vidrio pueden comprender las siguientes especies disponibles comercialmente de OSI Specialties (Danbury, CT) bajo las siguientes denominaciones: A-137, A-162, A-163, A-1230, Y-11597, RC-1, A-151, A-171, A-172, A-2171, A-174, A-186, A-187, A-189, RC-2, A-1289, A-1100, A-1101, A-1102, A-1106, A-1108, A-1110, A-1120, A-1126, A-1128, A-1130, A-1170, Y-9669, Y-11343, A-1387, A-2120, A-1160, Y-11542, y A-1310.
Otros acabados comercialmente disponibles asociados a las fibras de vidrio se describen en las siguientes publicaciones, el contenido total de cada una de las cuales se incorpora al presente documento como referencia: "A Guide to Dow Corning Silane Coupling Agents", Publicación Nº 23-012C-90 (disponible de Dow Corning™ (Midland MI); "Coupling Agents for Textile Applications", Publicación Nº 25-343-92, disponible de Dow Corning™ (Midland MI); OSI Specialties, "Organofunctional Silanes", Publicación Nº SC-1294 (12-91-15M) (disponible de OSI Specialties™ (Danbury, CT); OSI Specialties, "Silquest™ Silanes - Products and Applications", Publicación Nº 10-009-20, 6-0499, 10-96-5M (disponible de OSI Specialties™ (Danbury, CT)).
Además, a los precursores de un material polímero asociado a fibras de carbono se les conoce como "imprimantes". Los imprimantes asociados a las fibras de carbono se basan en el bisfenol A, que tiene la siguiente estructura química general:
2
Opcionalmente, el imprimante puede contener componentes de poliuretano derivados del tolueno-diisocianato (TDI), que tiene la siguiente estructura química general:
3
Además, el imprimante puede estar parcialmente polimerizado y/o tener formados unos derivados del mismo (según lo definido anteriormente); opcionalmente, puede tener un peso equivalente opoxídico (EEW) de cualquier valor, seleccionado de la gama de aproximadamente 260 equivalentes de gramo a aproximadamente 5500 equivalentes de gramo, en donde "peso equivalente epoxídico" significa el peso (en gramos) del material polímero que contiene 1 gramo equivalente de funcionalidad epoxídica.
Los expertos en la técnica podrán identificar, a la luz de las enseñanzas de la invención, las especies adicionales de acabados, imprimantes y precursores apropiados para utilización con fibras de vidrio y fibras de carbono conocidas durante la puesta en práctica de la invención; tales acabados adicionales se contemplan dentro del ámbito de la invención, y se incorporan al presente documento como referencia.
Los expertos en la técnica también podrán identificar, a la luz de las enseñanzas de la invención, las especies adicionales de acabados, imprimantes y precursores asociadas al aramida, el Kevlar™ y las fibras de cuarzo utilizables en la puesta en práctica de la invención; tales acabados adicionales se contemplan dentro del ámbito de la invención, y se incorporan al presente documento como referencia.
Según se utiliza aquí, "valor de rigidez ASTM" es el valor de rigidez de una tela (en kilogramos) determinado mediante el procedimiento de flexión circular. El procedimiento de flexión circular fue desarrollado por la American Society for Testing and Materials (ASTM). Este procedimiento de flexión circular se publicó en el Annual Book of ASTM Standards (1996) bajo la denominación fija D4032 (primera publicación y última revisión en 1994), bajo el título "Standard Test Method of Stiffness of Fabric by the Circular Bend Procedure". Todas las partes del Annual Book of ASTM Standards relativas al citado procedimiento de flexión circular se incorporan al presente documento como referencia.
Según se utiliza aquí, "tela no tratada" significa una tela que opcionalmente tiene los mismos tipos de fibra, tejido y/o precursores de material polímero que la fibra, tejido y/o precursores de material polímero de una tela con tratamiento de rigidez con la cual se compara. Una tela no tratada es una tela que puede comprender materias primas de la tela y, opcionalmente, precursores de material polímero, en la que ni la tela ni las materias primas de la tela han sido tratadas bajo condiciones que propicien la polimerización y/o la formación derivada de precursores de materiales polímeros hasta el extremo necesario para reducir el aplastamiento del núcleo a menos del 5% o preferentemente a menos del 3% o actualmente preferentemente a menos del 0,1%. Estas condiciones incluyen, sin limitación, (a) tratamiento ultravioleta, (b) tratamiento catalítico de radicales libres, (c) tratamiento térmico, ya sea (i) a temperaturas de tratamiento intensificadoras de la rigidez, y/o (ii) durante un tiempo de permanencia intensificador de la rigidez, y/o (iii) para un producto tiempo-temperatura intensificador de la rigidez, y/o (iv) en presencia de un precursor dispuesto sobre la tela y/o las materias primas de la tela a una concentración intensificadora de la rigidez, y/o (v) en presencia de un régimen de circulación de gas calentado que intensifique la rigidez, y/o (vi) cualquier combinación de (i), (ii), (iii), (iv) y/o (v), y/o (d) cualquier combinación de (a), (b) y/o (c).
Los procedimientos de tratamiento contemplados para ser utilizados en la invención incluyen el tratamiento ultravioleta (es decir, el uso de fotones de alta energía para estimular la polimerización de los precursores), los mecanismos de tratamiento de radicales libres (es decir, el uso de peróxidos para estimular la polimerización de los precursores), el tratamiento térmico y el resto de los procedimientos conocidos por los expertos en la técnica para estimular la polimerización y/o la formación de derivados de precursores de materiales polímeros.
Según se utiliza aquí, "tratamiento térmico" significa el tratamiento (después del tejido) de una tela que incluye una pluralidad de materias primas de la tela y material polímero y/o precursores de material polímero dispuestos sobre las materias primas de la tela, o el tratamiento de las materias primas de la tela sobre las que se disponen (antes del tejido), el material polímero y/o los precursores del material polímero a cualquier temperatura en el intervalo de aproximadamente 100ºC a la temperatura a la que los precursores y/o el material polímero dispuesto sobre la tela comenzarán a degradarse (por ejemplo, hasta y por encima de 537,8ºC para algunos precursores y/o materiales polímeros). Se puede emplear cualquier procedimiento conocido por los expertos en la técnica para aplicar calor a la tela y/o materias primas de la tela, incluyendo, sin limitación, el uso de hornos, maquinaria de producción en caliente de telas o materia prima de telas, y planchas.
Según se utiliza aquí, "materias primas de la tela" significa una pluralidad de fibras y/o hilos (o estopas) y/o filamentos, cada uno de los cuales puede opcionalmente ser tejido y/o puesto en contacto para formar una tela.
El porcentaje en que (i) el valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez supera al (ii) valor de rigidez ASTM de la tela no tratada se determina estableciendo la diferencia entre el valor de (i) y el valor en (ii), dividiendo esta diferencia por el valor en (ii), y multiplicando por 100%. Respecto tanto a las telas basadas en fibra de vidrio como a las telas basadas en fibra de carbono, este porcentaje no será inferior al 7%, y preferentemente no será inferior al 45%. Opcionalmente, respecto a las telas basadas en fibra de vidrio, este porcentaje no superará el 350% (Tabla 1). Opcionalmente, respecto a las telas basadas en fibra de carbono, este porcentaje no superará el 500% (Tabla 2).
El valor de rigidez ASTM puede variar según el tipo de fibra empleado en la elaboración de la tela y/o las condiciones de tratamiento de la tela. Respecto a las telas basadas en fibra de vidrio, el valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez según la invención no es inferior a aproximadamente 5,1 kilogramos por metro, y generalmente se sitúa en el intervalo de aproximadamente 4,6 kilogramos por metro a 17,9 kilogramos por metro. Por ejemplo, el valor de rigidez ASTM preferentemente estará en un intervalo cuyo punto extremo inferior tiene cualquier valor de aproximadamente 4,6 a aproximadamente 8,9 kilogramos por metro y cuyo punto extremo superior tiene cualquier valor más alto que el punto extremo inferior, siendo de aproximadamente 6,7 kilogramos por metro a aproximadamente 17,9 kilogramos por metro. Respecto a las telas basadas en fibra de vidrio, el valor de rigidez ASTM generalmente se sitúa en el intervalo de aproximadamente 4,5 kilogramos por metro a aproximadamente 12,1 kilogramos por metro. A modo de ejemplo, unos intervalos para un elevado valor de rigidez ASTM incluyen un intervalo de aproximadamente 6,0 a aproximadamente 9,7 kilogramos por metro, prefiriéndose actualmente un intervalo de aproximadamente 6,7 kilogramos por metro a aproximadamente 8,9 kilogramos por metro.
Opcionalmente, la tela de la invención puede tener un peso de área de fibra limitante de la rigidez.
Según se utiliza aquí, el "peso de área de fibra" significa el peso en gramos por metro cuadrado (g/m^{2}) de la tela, la cual estará acabada, en el caso de las telas basadas en fibra de vidrio, e imprimada, en el caso de las telas basadas en fibra de carbono. El peso de área de fibra de una tela puede afectar al valor de rigidez ASTM de la tela en cuestión, valor que además puede depender del estilo de tejido empleado en la fabricación de la tela.
Según se utiliza aquí, el "peso de área de fibra limitante de la rigidez" significa un peso de área de fibra preferentemente inferior a q, en donde q es un valor seleccionado del intervalo entre aproximadamente 99 g/m^{2} y 2000 g/m^{2}. En el caso de telas que utilizan un estilo de tejido de 8 urdimbres, actualmente se prefiere que q sea un valor seleccionado del intervalo entre aproximadamente 500 g/m^{2} y 900 g/m^{2}. Telas con diferentes estilos de tejido pueden tener diferentes valores q, fácilmente reconocibles e identificables por los expertos en la técnica.
Otros factores opcionalmente presentes pueden intensificar la deseable propiedad del elevado valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez de la invención comparada con telas no tratadas.
Por ejemplo, una parte del material polímero dispuesto sobre las fibras de la tela con tratamiento de rigidez de la invención puede unirse químicamente a las fibras, pudiendo opcionalmente consistir esencialmente en avanzados n-meros de precursores del material polímero.
Según se utiliza aquí, "unido químicamente" significa un enlace covalente, iónico o de hidrógeno entre dos restos químicos (por ejemplo, entre dos precursores, entre dos materiales polímeros y/o entre un material polímero y un precursor) o entre un resto químico (por ejemplo, un precursor o un material polímero) y una fibra.
Unas condiciones suficientes para permitir que una parte de los precursores o una parte del material polímero se una químicamente a las fibras durante el tratamiento incluyen la temperatura, la presión y otras condiciones de la reacción (por ejemplo, el pH, la presencia de aminas en diversas concentraciones, la presencia de extracción de electrones, la presencia de fotones de alta energía, etc.), suficientes para permitir la formación de oligómeros, la formación de éter glicidílico, la formación de amina glicidílica, la formación de especies etoxiladas, la formación de especies reticuladas, reacciones de adición (incluyendo, sin limitación, eterificación), reacciones de condensación, la formación de especies con extensión de cadena, la formación de especies enlazadas con hidrógeno, la formación de especies de radicales libres; en el caso de las fibras de vidrio, la formación de oxano y la formación de siloxano, y, en el caso de las fibras de carbono, la formación de especies que utilizan mecanismos de curado básico (por ejemplo, productos de reacción básica de Lewis, productos de reacción básica inorgánicos, productos de reacción de amina primaria y/o secundaria, y/o productos de reacción de amida), mecanismos de curado ácido (por ejemplo, productos de reacción ácida de Lewis, productos de reacción fenólica, productos de reacción ácida orgánicos, productos de reacción anhídrida) y/o mecanismos de reacción olefínica. Véase, por ejemplo, la figura 7.
Según se utiliza aquí, "n-meros avanzados de precursores (del material polímero)" significa un material polímero de la fórmula general (precursor)_{n} menos los particulares grupos salientes necesarios para la formación del derivado aplicable del precursor, en donde n es el número de meros del material polímero y tiene un valor preferentemente no inferior a z, en donde z es un valor dentro del intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 100. Preferentemente, la polimerización avanza hasta completarse bajo el tratamiento del procedimiento de la invención.
Según se utiliza aquí, "valor medio de n" significa el valor medio de n determinado en la forma siguiente. Debido a la concentración generalmente baja del material polímero, el valor medio de n para un material polímero cualquiera se puede determinar formando una fina película, esencialmente de menos de 1 mm de espesor, con los precursores del material polímero mediante la extracción de sustancialmente todos los volátiles de una delgada capa de solución que contiene los precursores, estando esta delgada capa dispuesta en un substrato inerte, tratando la fina película formada bajo condiciones de tratamiento térmico, temperatura y tiempo de permanencia idénticas a las utilizadas para tratar la tela cuyo valor medio de n se quiere determinar, empleando técnicas conocidas de dosificación y medición para aislar el material polímero formado y derivar el peso molecular medio de dicho material polímero, y dividiendo el peso molecular del material polímero aislado por el valor del peso molecular medio de su precursor para obtener un valor para n. Opcionalmente, para imprimaciones de fibras de carbono, el valor de n se puede determinar devanando una longitud predeterminada de fibra de carbono imprimada, pesando la longitud predeterminada, extrayendo sustancialmente la totalidad de los precursores y los materiales polímeros de la imprimación de la longitud predeterminada mediante reflujo de la longitud predeterminada durante un tiempo apropiado en un disolvente apropiado, extrayendo la mayor parte del disolvente y el resto de la longitud predeterminada del disolvente de reflujo para formar un residuo aceitoso, extrayendo sustancialmente todo el disolvente del residuo aceitoso a alta temperatura (por ejemplo, 100ºC) y baja presión (por ejemplo, sustancialmente inferior a 1,03 kg/cm^{2}) y empleando técnicas conocidas de dosificación potenciométrica para determinar el valor de n.
Como ejemplo adicional de los factores opcionalmente presentes que intensifican la propiedad deseable de un elevado valor de rigidez ASTM para la tela de la invención en comparación con telas no tratadas, una parte del material polímero dispuesto sobre las fibras de la tela de la invención se puede unir químicamente a las fibras, recubriéndolas, con el fin de incrementar el grosor medio de las mismas en comparación con las correspondientes fibras de una tela no tratada. Opcionalmente, un subconjunto de fibras de las telas de la invención puede incluir hilos (o estopas) y/o filamentos dotados tanto de una superficie capilar como de una superficie no capilar, disponiéndose el material polímero en la superficie capilar de sustancialmente todos los hilos (o estopas), y/o en donde los filamentos del subconjunto generalmente son más gruesos, como término medio, que el material polímero dispuesto en la superficie no capilar de los mismos hilos (o estopas) y/o filamentos. El espesor medio de la capa de material polímero aplicada sobre las materias primas de la tela puede verse afectado por uno o más de los siguientes factores: la naturaleza de los grupos organofuncionales del material polímero y/o los precursores del mismo, la disponibilidad de agua, el pH, la vejez de la solución de material polímero y/o la solución de los precursores de los mismos a partir de la fecha en que la solución aplicable es utilizada para recubrir las materias primas de la tela, la topología de la superficie de las materias primas de la tela y/o la presencia o ausencia de determinados catalizadores.
Según se utiliza aquí, el "espesor medio", usado en el contexto de la fibra recubierta (o constituyentes de la misma), se puede determinar tomando la media de una pluralidad de mediciones del espesor de la fibra recubierta (o de los constituyentes de la misma, según corresponda). Las mediciones se toman en diferentes puntos a lo largo de toda la extensión de la fibra (o de los constituyentes de la misma, según corresponda). Alternativamente, el "espesor medio" del revestimiento de una superficie no capilar de los hilos (o estopas) y/o filamentos recubiertos se puede determinar a través de una pluralidad de mediciones del revestimiento de la superficie capilar y del revestimiento de la superficie no capilar de los hilos (o estopas) y/o filamentos recubiertos, tomándose tales mediciones en diferentes puntos a lo largo de toda la extensión de las mismas fibras (o estopas) y/o filamentos.
El espesor de las fibras (o hilos o estopas de las mismas) se puede medir empleando un micrómetro electrónico automatizado. Alternativamente, el espesor de las fibras (o hilos o estopas o filamentos de las mismas, según corresponda) se puede medir empleando procedimientos conocidos por los expertos en la técnica. Véase, por ejemplo, H.B. Bradley, SPI 16th Annual Technology Conference (Reinforced Plastics) (1961); y G. Vogel, SPI 22nd Annual Technology Conference (Reinforced Plastics) (1967). Por ejemplo, estas mediciones se pueden tomar preparando unas secciones micrográficas de transmisión de electrones de la muestra de hilo (o estopa) y/o filamento correspondiente que contenga un material polímero, con procedimientos conocidos (tales como el método "Replica" para fibras de vidrio), y determinando la medición del espesor de las materias primas de la tela, y opcionalmente el espesor tanto del revestimiento de las superficies capilares como el revestimiento de las superficies no capilares de los hilos (o estopas) y/o filamentos del recubrimiento exterior del haz asociado. El espesor de las fibras de carbono se puede medir mediante procedimientos ampliamente conocidos por los expertos en la técnica (por ejemplo, microscopía por barrido de electrones).
Según se utiliza aquí, "aumento del espesor medio" significa el porcentaje de aumento (i) del espesor de una fibra y/o hilo (o estopa) y/o filamento recubierto que presenta un elevado valor de rigidez ASTM respecto (ii) al espesor de una fibra y/o hilo (o estopa) y/o filamento recubierto de una tela que no tiene un elevado valor de rigidez ASTM. Este porcentaje de aumento se determina tomando la diferencia entre el valor (i) y el valor (ii) de la frase anterior y dividiendo esta diferencia por el valor de (i). Preferentemente, este porcentaje de aumento se situará dentro del intervalo que tiene como punto extremo inferior cualquier valor entre aproximadamente 5% y aproximadamente 10%, y como punto extremo superior cualquier valor superior al del punto extremo inferior, siendo de aproximadamente 8% a aproximadamente 20%. Unos intervalos de ejemplo correspondientes a este elevado valor incluyen un intervalo de 7% a 18%, un intervalo preferente de 8% a 16% y un intervalo actualmente preferente de 10% a 14%.
Según se utiliza aquí, "superficie capilar" significa aquella parte de la superficie de un primer hilo, estopa o filamento, según corresponda, de una fibra, parte que está definida por un conjunto de todos los puntos sobre la superficie de un primer hilo, estopa o filamento, según corresponda, atravesados por una línea recta radial que cruza tanto el centro del primer hilo, estopa o filamento, según corresponda, como algún punto de un segundo hilo, estopa o filamento, según corresponda, que forma parte de la misma fibra que el primer hilo, estopa o filamento, según corresponda.
Según se utiliza aquí, "superficie no capilar" significa aquella parte de la superficie de un primer hilo, estopa o filamento, según corresponda, de una fibra, que no sea la superficie capilar de dicho hilo, estopa o filamento, según corresponda.
Las telas contempladas para ser usadas de acuerdo con la invención se elaboran empleando procedimientos bien conocidos por los expertos en la técnica, incluyendo, sin limitación y sin mantener ningún orden específico (orden que resultará fácilmente evidente para los expertos en la técnica, pudiendo intercambiarse opcionalmente el orden de las etapas), una o más de las siguientes etapas: (i) fabricar u obtener una fibra, y/o (ii) en el caso de fibras de vidrio (y otras fibras cuya imprimación no puede ser polimerizada para incrementar el valor de rigidez ASTM de la tela fabricada a partir de las mismas), depositar sobre la fibra una imprimación adecuada (por ejemplo, una solución basada en almidón para fibras de vidrio) y/o hornear la citada imprimación adecuada después del tejido, y/o (iii) disponer sobre los precursores de un material polímero y/o un material polímero, y/o (iv) tratar los precursores del material polímero y/o el material polímero bajo condiciones suficientes para estimular la polimerización de los precursores entre sí y estimular el hecho de que el material polímero y/o los precursores se unan químicamente a las fibras. Las fibras así preparadas se pueden tejer bajo (a) cualquier estilo de tejido conocido por los expertos en la técnica, incluyendo, sin limitación, aquellos estilos de tejido normalmente conocidos por la denominación de tejido sencillo, tejido de pata de gallo, tejido satinado de 5 urdimbres, tejido satinado de 8 urdimbres, tejido de cesta, tejido de cesta 2 por 2, tejido leno, tejido asargado, tejido asargado 2/2, tejido asargado 2/1, tejido antiarrugas, tejido sencillo más menos 45, tejido satinado de 8 urdimbres más menos 45, tejido satinado de pata de gallo más menos 45, y/o tejido satinado de 12 urdimbres, y/o (b) bajo cualquier peso de área de fibra, o unidas a través de algún otro medio de elaboración
de la tela.
Según la invención, se proporciona también un procedimiento de fabricación de una tela con tratamiento de rigidez que tiene un valor de rigidez ASTM superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, procedimiento que comprende obtener una tela que incluye una pluralidad de fibras y material polímero y/o precursores de un material polímero dispuestos sobre las fibras, uniéndose químicamente una parte del material polímero y/o los precursores a las fibras, y tratar la tela bajo condiciones suficientes para producir una tela con tratamiento de rigidez dotada de un valor de rigidez ASTM superior al valor de rigidez ASTM de una correspondiente tela no tratada. Preferentemente, el valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez no será inferior a 5,1 kilogramos por metro. Opcionalmente, partes del material polímero y/o de los precursores estarán unidas químicamente a las fibras y/o a otros precursores y/o al material polímero, formándose así unos derivados.
Como ejemplos de tales condiciones suficientes para producir un valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, se pueden incluir, sin limitación, tratamiento térmico, tratamiento ultravioleta (por ejemplo, el uso de fotones de gran energía para estimular la polimerización de los precursores) y tratamiento de radicales libres (por ejemplo, el uso de peróxidos para estimular la polimerización de los precursores).
Por ejemplo, cuando el procedimiento de tratamiento es un tratamiento térmico, se puede aplicar una temperatura intensificadora de la rigidez. Según se utiliza aquí, "temperatura de tratamiento intensificadora de la rigidez" significa una temperatura dentro del intervalo que presenta como punto de extremo inferior cualquier valor de aproximadamente 121,1ºC a aproximadamente 232,2ºC, y como punto de extremo superior cualquier valor mayor que el punto extremo inferior, siendo de aproximadamente 232,2ºC a aproximadamente 371,1ºC. Ejemplos de intervalos de este valor elevado incluyen intervalos de 121,1ºC a 315,6ºC y de 176,7ºC a 260ºC, con unos intervalos actualmente preferentes de 176,7ºC a 235ºC (CS 724, BGF 644) y de 148,9ºC a 176,7ºC (BFG 508A).
En otro ejemplo de tales condiciones suficientes para producir un valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, la tela puede ser sometida a tratamiento térmico durante un tiempo de permanencia intensificador de la rigidez, en el curso del tejido de la tela. Según se utiliza aquí, "tiempo de permanencia" significa la cantidad de tiempo de tratamiento térmico al que se somete la tela. El tiempo de permanencia suele ser una función inversa de la velocidad de la línea del proceso de fabricación de la fibra y/o de la tela, y una función del número de fuentes de calor aplicables al tratamiento térmico (por ejemplo, los hornos) a lo largo de la línea del proceso de fabricación, y de la longitud de cada una de dichas fuentes de calor. Por ejemplo, el tiempo de permanencia de una tela producida en una línea del proceso de fabricación que tiene una velocidad de 9,14 metros/minuto, con 2 hornos de 9,14 metros de longitud cada uno a lo largo de la línea, sería de 2 minutos (es decir, 9,14 metros/horno (longitud de cada fuente de calor) x 2 hornos (número de fuentes de calor x 1 minuto/9,14 metros (velocidad de la línea) = 2 minutos (tiempo de permanencia)).
Según se utiliza aquí, "tiempo de permanencia intensificador de la rigidez" suele ser un tiempo de permanencia dentro de un intervalo que tiene como punto extremo inferior cualquier valor entre aproximadamente 0,4 minutos y aproximadamente 720 minutos, y como punto extremo superior cualquier valor más alto que el punto de extremo inferior, siendo entre aproximadamente 1,2 minutos y aproximadamente 1440 minutos. Ejemplos de intervalos correspondientes a este elevado valor incluyen un intervalo de 0,4 minutos a 10 minutos, un intervalo preferente de 0,8 minutos a 5 minutos, y un intervalo actualmente preferente de 1,2 minutos a 2,5 minutos.
En otro ejemplo de tales condiciones suficientes para producir un valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, la tela puede ser sometida a tratamiento térmico para obtener el producto tiempo-temperatura intensificador de la rigidez. Según se utiliza aquí, "producto tiempo-temperatura" significa el producto del tiempo de permanencia y la temperatura del tratamiento térmico. Por consiguiente, una tela sometida a tratamiento térmico a 204,4ºC durante un tiempo de permanencia de 2 minutos tendrá un producto tiempo-temperatura de 408,8 min-ºC.
Según se utiliza aquí, el "producto tiempo-temperatura intensificador de la rigidez" es, en general, un producto tiempo-temperatura dentro de un intervalo que tiene como punto extremo inferior cualquier valor entre aproximadamente 102,2 min-ºC y aproximadamente 551,9 min-ºC, y como punto extremo superior cualquier valor más alto que el punto de extremo inferior, siendo entre aproximadamente 245,3 min-ºC y 515,1 min-ºC. Ejemplos de intervalos para este elevado valor incluyen un intervalo de 178,8 min-ºC a 3066 min-ºC, un intervalo preferente de 224,8 min-ºC a 1277,5 min-ºC, y un intervalo actualmente preferente de 278 min-ºF a 372 min-ºC.
En otro ejemplo de tales condiciones suficientes para producir un valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, la tela puede ser sometida a tratamiento térmico después de la operación de tejido durante un tiempo de tratamiento intensificador de la rigidez. Según se utiliza aquí, "tiempo de tratamiento intensificador de la rigidez" significa, en general, un tiempo dentro de un intervalo que tiene como punto extremo inferior cualquier valor entre aproximadamente 2 minutos y aproximadamente 30 minutos, y como punto extremo superior cualquier valor más alto que el punto de extremo inferior, siendo entre aproximadamente 30 minutos y aproximadamente 1440 minutos. Ejemplos de intervalos para telas basadas en fibra de carbono incluyen un intervalo de 2 minutos a 30 minutos, un intervalo preferente de 10 minutos a 20 minutos (a unas temperaturas en el intervalo de aproximadamente 204,4ºC a 273,9ºC), y un intervalo de 60 minutos a 90 minutos (a aproximadamente 176,7ºC).
En otro ejemplo de tales condiciones suficientes para producir un valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, la tela puede ser sometida a tratamiento térmico en presencia de un precursor, a una concentración del precursor intensificadora de la rigidez.
Según se utiliza aquí, "concentración del precursor" significa la concentración del precursor dispuesto sobre las fibras y/o las materias primas de la tela. Esta concentración puede variar sustancialmente, dependiendo del tipo de precursor empleado y del tipo de tejido de la tela elaborada con las materias primas de la tela. Esta concentración se puede medir sobre la base de un porcentaje de peso, y dicho porcentaje se puede determinar calculando la diferencia entre (i) el peso de las fibras después de que éstas hayan sido recubiertas con los citados precursores, y (ii) el peso de las fibras no recubiertas (que se establece pesando una muestra de las fibras recubiertas después de extraerles el revestimiento mediante quemado de los precursores con procedimientos conocidos por los expertos en la técnica (por ejemplo, "pérdida por ignición", o método LOI)), y dividiendo esta diferencia por el valor de (i). El experto en la técnica podrá concebir medios alternativos para calcular la concentración del precursor.
Según se utiliza aquí, la "concentración del precursor intensificadora de la rigidez" significa cualquier concentración que difiere de las concentraciones (por ejemplo, es mayor o menor) dentro los intervalos normalmente empleados, y que, dependiendo de la aplicación de uso final de la tela no condicionada, sirva para intensificar (o alternativamente, y a unas concentraciones menores del precursor, no reducir) el valor de rigidez ASTM de la tela. Por consiguiente, para aplicaciones de uso final de telas de fibra de vidrio en las que la mayoría de las aplicaciones de uso final se orientan más hacia un aumento de la rigidez que a una reducción del peso, una concentración del precursor intensificadora de la rigidez sería la concentración preferente dentro del intervalo que tiene como punto extremo inferior cualquier valor entre aproximadamente 0,13% y aproximadamente 0,30%, y como punto extremo superior cualquier valor más alto que el punto extremo inferior, siendo de aproximadamente 0,17% a aproximadamente 1,0%. Ejemplos de intervalos de concentración del precursor intensificadora de la rigidez de una tela de tejido satinado de 8 urdimbres con un acabado disponible comercialmente de Clark-Schwebel™ (Anderson, SC) incluyen un intervalo de 0,13% a 0,17% y un intervalo preferente de 0,14% a 0,16% (véase Tabla 1, muestras basadas en el tipo de acabado CS 724). Ejemplos de intervalos de concentración del precursor intensificadora de la rigidez de una tela de tejido satinado de 8 urdimbres con un acabado disponible comercialmente de Burlington Glass Fabrics™ (Alta Vista, VA) incluyen un intervalo de 0,11% a 0,20% y un intervalo preferente de 0,13% a 0,15% (véase Tabla 1, muestras basadas en el tipo de acabado BGF 508A). Alternativamente, para aplicaciones de uso final de telas de fibra de carbono, en las que la mayoría de tales aplicaciones de uso final se orientan hacia una reducción del peso, una concentración del precursor intensificadora de la rigidez sería la concentración preferente dentro del intervalo que tiene como punto extremo inferior cualquier valor entre aproximadamente 0,05% y aproximadamente 0,95%, y como punto extremo superior cualquier valor más alto que el punto extremo inferior, siendo de entre aproximadamente 0,10% y aproximadamente 1,58%. Un ejemplo de intervalo de concentración del precursor intensificadora de la rigidez sería de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 0,49%, con un intervalo preferente de entre aproximadamente 0,1% y aproximadamente 0,39%. Respecto a las concentraciones del precursor intensificadoras de la rigidez actualmente disponibles comercialmente, un ejemplo de intervalo de concentración del precursor intensificadora de la rigidez sería de aproximadamente 0,8% a aproximadamente 1,3%, con un intervalo preferente de entre aproximadamente 1,08% y aproximadamente 1,17%.
En otro ejemplo de tales condiciones suficientes para producir un valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, la tela puede ser sometida a tratamiento térmico en presencia de un régimen de circulación de gas calentado intensificador de la rigidez.
Según se utiliza aquí, "régimen de circulación de gas calentado" significa el régimen de circulación y/o filtración del gas ambiente (por ejemplo, aire) que se encuentra dentro del volumen de la(s) fuente(s) de calor (por ejemplo, horno(s)) empleada(s) para el tratamiento térmico de la tela. Este régimen es importante porque, al ser calentado por la fuente de calor del tratamiento térmico, el gas ambiente que rodea a la tela puede actuar como portador para añadir energía térmica a la tela con una mayor eficacia.
Los regímenes de circulación de gas calentado intensificadores de la rigidez empleados en la invención incluyen aquellos regímenes de circulación que calientan la tela con una mayor eficacia (por ejemplo, más rápidamente) que los regímenes de circulación practicados por los expertos en la técnica durante el procesamiento conocido de telas similares.
Según la invención, se proporciona además una tela con tratamiento de rigidez que tiene un valor de rigidez ASTM superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada producida a través de un procedimiento que incluye obtener una tela que comprende una pluralidad de fibras y un material polímero y/o unos precursores de un material polímero dispuesto sobre al menos algunas de las fibras, y tratar la fibra bajo condiciones suficientes para producir un valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada. Opcionalmente, (i) la tela con tratamiento de rigidez tiene un valor de rigidez ASTM no inferior a aproximadamente 5,1 kilogramos por metro, y/o (ii) una parte del material polímero comprende unos avanzados n-meros del precursor, y/o (iii) el material polímero recubre una parte de la fibra con objeto de incrementar el espesor medio de las fibras recubiertas, comparado con el espesor medio de un número igual de fibras correspondientes de una tela no
tratada.
Según la invención, se proporcionan además múltiples materias primas de la tela con tratamiento de rigidez destinados a una tela que tiene las propiedades deseables de un valor de rigidez ASTM superior al de una tela no tratada por ejemplo, un valor de rigidez ASTM no inferior a 5,1 kilogramos por metro.
Ejemplos de dichas materias primas de la tela con tratamiento de rigidez de la invención incluyen materias primas de la tela con tratamiento de rigidez que comprenden la materia prima de la tela, unos precursores de material polímero dispuestos sobre al menos algunas de las materias primas de la tela que tienen una concentración de precursores intensificadora de la rigidez, y, opcionalmente, material polímero dispuesto sobre al menos algunas de las materias primas de la tela.
Unos tipos opcionales de materias primas de la tela y unos intervalos opcionales y asociados de la concentración de los precursores intensificadora de la rigidez incluyen (i) unas materias primas de la tela que sean fibras de vidrio y/o hilos de vidrio y/o filamentos de vidrio y una concentración de precursores intensificadora de la rigidez que se sitúe en el intervalo de 0,25% a 1,0%, y/o (ii) unas materias primas de la tela que seas fibras de vidrio y/o hilos de vidrio y/o filamentos de vidrio opcionalmente tejidas con un estilo de tejido de 8 urdimbres para formar una tela, teniendo los precursores del material polímero ya sea la fórmula de un acabado disponible comercialmente conocido como acabado CS 724, con una concentración de los precursores intensificadora de la rigidez en el intervalo de 0,13% a 0,17%, o bien la fórmula de un acabado disponible comercialmente conocido como acabado BGF 508A, con una concentración de los precursores intensificadora de la rigidez en el intervalo de 0,11% a 0,20%, y/o (iii) siendo las materias primas de la tela fibras de carbono y/o estopas de carbono y/o filamentos de carbono, con una concentración de los precursores intensificadora de la rigidez en el intervalo de 0,10% a 0,39%.
Otras realizaciones opcionales de las materias primas de la tela incluyen las siguientes. Una parte de los precursores se puede unir químicamente a un subconjunto de al menos algunas de las materias primas de la tela. Alternativamente, el material polímero puede estar presente y dispuesto sobre al menos algunas de las materias primas de la tela, y una primera parte de los precursores y/o el material polímero estar unidos químicamente a otros precursores y/o al material polímero, formándose así unos derivados. Además, algunos de los derivados y/o el material polímero pueden comprender unos avanzados n-meros de precursores del material polímero, en donde los avanzados n-meros tienen un valor n medio no inferior a 3.
Otros ejemplos de materias primas con tratamiento de rigidez de la invención incluyen una estopa de fibra de carbono que comprende una pluralidad de filamentos, un material polímero y/o precursores del material polímero dispuestos sobre una parte de los filamentos y/o sobre la estopa, uniéndose químicamente una parte del material polímero y/o de los precursores a los filamentos, estopa que ha sido tratada con un tratamiento seleccionado del grupo que consta de tratamiento térmico, tratamiento ultravioleta y tratamiento de radicales libres bajo unas condiciones en las que el valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez fabricada a partir de dicha estopa tiene un valor de rigidez ASTM superior al valor de rigidez ASTM de una correspondiente tela no tratada.
Según la invención, se proporcionan también unos procedimientos de fabricación de materias primas de la tela a las que se ha aplicado un tratamiento de rigidez. Uno de dichos procedimientos comprende obtener materias primas de la tela y disponer sobre al menos algunas de las materias primas de la tela 1) unos precursores de material polímero con una concentración de precursores intensificadora de la rigidez, y 2) opcionalmente, un material polímero.
Otro de estos procedimientos comprende obtener materias primas de la tela que comprenden unos precursores de material polímero y/o precursores de material polímero dispuestos sobre al menos algunas de las materias primas de la tela y tratar las materias primas de la tela con un tratamiento seleccionado del grupo que consta de tratamiento térmico, tratamiento ultravioleta y tratamiento de radicales libres bajo unas condiciones seleccionadas para una tela con tratamiento de rigidez fabricada a partir de las materias primas de la tela con tratamiento de rigidez que tienen un valor de rigidez ASTM superior al valor de rigidez ASTM de una tela no tratada. Ejemplos de materias primas de la tela apropiadas para la puesta en práctica de la invención son las fibras de carbono y/o las estopas de carbono y/o los filamentos de carbono.
Una parte de los precursores se puede unir químicamente a un subconjunto de al menos algunas de las materias primas de la tela. Alternativamente, el material polímero puede estar presente y dispuesto sobre las fibras, y una primera parte de los precursores y/o el material polímero estar unida químicamente a una segunda parte de los precursores y/o el material polímero para formar derivados. Además, algunos de los derivados y/o el material polímero pueden comprender unos avanzados n-meros de precursores del material polímero, en donde los avanzados n-meros tienen un valor n medio no inferior a 3.
Según la invención, se proporcionan unas capas de preimpregnado con tratamiento de rigidez que comprenden una tela con tratamiento de rigidez y un sistema de resina dispuesto sobre una parte de la tela con tratamiento de rigidez.
Según se utiliza aquí, "tela de preimpregnado" significa una tela impregnada de resina que comprende una tela que a su vez comprende 1) una pluralidad de fibras, 2) un sistema de resina dispuesto sobre las fibras o humedeciendo las fibras, y 3) opcionalmente, un material polímero y/o precursores de dicho material polímero.
Los sistemas de resina contemplados para ser utilizados como parte de una tela de preimpregnado incluyen, sin limitación, resinas de termofraguado (incluyendo, sin limitación, resinas con base opoxídica, resinas de poliéster, resinas fenólicas, resinas de éster vinílico, resinas de polisiloxano, resinas de éster evanato, resinas de bismaleimida y resinas poliimida termofraguantes) y resinas termoplásticas (incluyendo, sin limitación, resinas de éter de poliaralieno, resinas de polvimida, resinas de poli(sulfuro de fenilo), resinas polibencimidasol, resinas de polisulfona y resinas de cristalización líquida. Generalmente, el sistema de resina no estará totalmente curado hasta después de que la capa de preimpregnado haya sido montada en la estructura deseada (por ejemplo, estructura laminada, estructura de emparedado de panal); no obstante, un curado parcial (por ejemplo, curado de etapa B) anterior a ese momento puede potenciar la capacidad de procesamiento de la capa de preimpregnado.
Según se utiliza aquí, "tela con tratamiento de rigidez" significa una tela seleccionada del grupo que consta de cualquiera de las telas con tratamiento de rigidez de la invención anteriormente identificadas, telas elaboradas según cualquiera de los procedimientos de la invención anteriormente identificados usados en la elaboración de telas con tratamiento de rigidez, telas elaboradas a partir de cualquiera de las materias primas de la tela con tratamiento de rigidez de la invención anteriormente identificadas, y telas elaboradas a partir de cualquiera de las materias primas de la tela producidas según cualquiera de los procedimientos de la invención anteriormente identificados para la fabricación de materias primas de telas con tratamiento de rigidez.
Opcionalmente, la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez, al disponerla sobre una segunda capa de preimpregnado que comprende un sistema de resina y una tela con tratamiento de rigidez o una tela no tratada, exhibe una resistencia de fricción frente al movimiento entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado o tela no tratada que es superior a la resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado no tratadas dispuestas una sobre la otra, comprendiendo cada una de las dos capas de preimpregnado no tratadas el sistema de resina y una tela no tratada.
La "resistencia de fricción (entre dos capas de preimpregnado)" se puede medir con cualquier procedimiento apropiado, aunque preferentemente se hará mediante el procedimiento públicamente presentado y/o publicado en 1996 en un documento escrito por M. Wilhelm, C.J. Martín y J.C Sefens, titulado "Frictional Resistance of Thermoset Prepregs and its Influence on Honeycomb Composite Processing" (en lo sucesivo, el "método Boeing-Wilhelm"), cuyo contenido total se incorpora aquí como referencia. Esta resistencia de fricción se puede medir a cualquier temperatura, hasta la temperatura de activación del agente de curado del sistema de resina.
La resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado, de las que al menos una capa comprende un sistema de resina y una tela seleccionada de entre telas con tratamiento de rigidez, se puede definir en términos absolutos o de incremento porcentual. Así, este valor puede situarse en el intervalo cuyo punto inferior tiene cualquier valor en el intervalo de aproximadamente 13,61 kilos a aproximadamente 56,7 kilos, y cuyo punto superior tiene cualquier valor más alto que el punto extremo inferior, valor que se sitúa en el intervalo de aproximadamente 22,68 kilos a aproximadamente 79,38 kilos, medido por el método Boeing-Wilhelm. Unos ejemplos de intervalos incluyen 22,68 kilos a 79,38 kilos, con un intervalo preferente de 34,02 kilos a 79,38 kilos y un intervalo actualmente preferente de entre 56,7 kilos y 68,04 kilos (por ejemplo, de aproximadamente 13,61 kilos a aproximadamente 22,68 kilos), medido empleando el método Boeing-Wilhelm. Alternativamente, este valor puede ser cualquier valor no inferior al 25% de incremento sobre el valor de resistencia de fricción de dos capas de preimpregnado, comprendiendo ambas capas de preimpregnado tela no tratada. Opcionalmente, este valor porcentual puede tener un límite superior de aproximadamente
700%.
Según se utiliza aquí, "capa de preimpregnado no tratada" significa una capa de preimpregnado que opcionalmente tiene el mismo tipo de tela y/o sistema de resina que la tela y/o sistema de resina de la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez con la que se compara. Una capa de preimpregnado no tratada es una capa de preimpregnado que comprende una tela no tratada y un sistema de resina dispuesto sobre una parte de dicha tela no
tratada.
Según la invención, se proporcionan unos procedimientos de fabricación de una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez que comprenden obtener una tela con tratamiento de rigidez y un sistema de resina, y disponer el sistema de resina sobre la tela con tratamiento de rigidez.
Opcionalmente, una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez fabricada de acuerdo con estos procedimientos dispuesta sobre una segunda capa de preimpregnado que comprende un sistema de resina y una tela seleccionada del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas no tratadas, exhibe una resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado que es mayor que la resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado no tratadas dispuestas una sobre la otra, comprendiendo cada una de las dos capas de preimpregnado no tratadas el sistema de resina y una tela no tratada.
Según la invención, se proporcionan unos precursores de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que comprenden un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez dispuesta sobre dicha primera superficie, comprendiendo la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez un sistema de resina y una tela seleccionada entre telas con tratamiento de rigidez. Opcionalmente, estos precursores de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez pueden (i) incluir al menos una capa adicional de preimpregnado dispuesta sobre la primera superficie, pudiendo comprender cada capa o capas adicionales un sistema de resina seleccionado independientemente y una tela con tratamiento de rigidez o sin tratamiento de rigidez seleccionada independientemente, y/o (ii) requerir, además, que al menos una capa de preimpregnado seleccionada del grupo que consta de las capas de preimpregnado adicionales y la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez sobrepase la primera superficie del núcleo del panal.
Según la invención, se proporcionan unas estructuras de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que comprenden un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una segunda superficie, una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre y sobrepasando dicha primera superficie, una segunda capa de preimpregnado dispuesta sobre y sobrepasando dicha segunda superficie, según lo cual una primera parte de la primera capa de preimpregnado que sobrepasa la primera superficie contacta con una segunda parte de la segunda capa de preimpregnado que sobrepasa la segunda superficie para formar una banda lateral y, opcionalmente, unas capas de preimpregnado adicionales dispuestas sobre la primera superficie y/o sobre la segunda superficie y/o sobre la banda lateral, comprendiendo la primera capa de preimpregnado un sistema de resina y una tela seleccionada entre las telas con tratamiento de rigidez, y comprendiendo la segunda capa de preimpregnado y cada una de las capas adicionales de preimpregnado un sistema de resina seleccionado indepen-dientemente y una tela seleccionada independientemente del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas sin tratamiento. Opcionalmente, la primera capa de preimpregnado de emparedado de panal con tratamiento de rigidez puede tener un elevado contenido de resina.
Las estructuras de emparedado de panal contempladas para ser utilizadas en la invención incluyen unas estructuras de emparedado que comprenden (i) un núcleo de panal provisto de dos superficies, y (ii) al menos dos capas de preimpregnado, estando al menos una de las capas de preimpregnado dispuesta sobre y/o adherida a cada una de las dos superficies del núcleo de panal. Opcionalmente, se puede disponer una película adhesiva entre el núcleo de panal y cualquier capa de preimpregnado en contacto con la superficie del núcleo de panal y que incluya fibras de carbono. Se puede obtener más información sobre estructuras de emparedado de panal del documento escrito por A. Marshall titulado "Market and Product Trends in the World Market for Core Materials", presentado en el Honeycomb Sandwich Structure Seminar, en junio de 1996, documento cuyo contenido total se incorpora aquí como
referencia.
Las estructuras de emparedado de panal contempladas para ser utilizadas en la invención incluyen, por ejemplo, un núcleo que puede comprender (i) aproximadamente 25% a 75% (en peso) de un componente de núcleo seleccionado del grupo que consta de fibra de polímero de poliamida aromática (aramida, normalmente conocida como papel Nomex™), fibras de vidrio, asbestos, fibras de papel Kraft, fibras de Kevlar™, película termoplástica, y espuma (incluyendo, sin limitación, espumas basadas en poliuretano), componente de núcleo que opcionalmente puede ser procesado para formar una pluralidad de nodos sobre el mismo, y (ii) opcionalmente, aproximadamente 25% a 75% (en peso) de un adhesivo epoxídico y/o una capa de resina fenólica dispuesta sobre el componente de núcleo. Alternativamente, el núcleo puede comprender (i) aproximadamente 30% a 90% (en peso) de un componente de núcleo seleccionado del grupo que consta de láminas de aluminio, láminas de acero inoxidable, láminas de titanio, láminas de cobre, láminas de plomo, y láminas de inconel, componente de núcleo que opcionalmente puede ser procesado para formar una pluralidad de nodos sobre el mismo, y (ii) opcionalmente, aproximadamente 10% a 70% (en peso) de un adhesivo epoxídico y/o una capa de resina fenólica dispuesta sobre el componente de núcleo. El adhesivo epoxídico y/o la capa de resina fenólica (i) actúan para unir los nodos entre sí, y/o (ii) actúan como barrera frente a la humedad, y/o (iii) actúan como retardador del fuego. Los nodos forman las paredes de la célula del panal, la cual puede tener, por ejemplo, las siguientes formas: célula hexagonal (que opcionalmente puede ser sobreexpandida, subexpandida o reforzada mediante la presencia opcional de un bisector plano a través del hexágono), y células conformadas conocidas como células de núcleo flexible, células de núcleo flexible doble, células vari, células de núcleo iso, y microcélulas. Según la invención, se pueden emplear otras formas para las células del núcleo de panal (por ejemplo, polígonos, círculos, elipses, formas irregulares, etc.), según reconocerán los expertos en la técnica.
Según se utiliza aquí, "elevado contenido de resina" significa el contenido de resina de una capa de preimpregnado que comprende una tela y un sistema de resina, determinándose dicho contenido de resina como contenido porcentual al dividir el peso del sistema de resina de la capa de preimpregnado por el peso de la capa de preimpregnado. Para considerar elevado el contenido de resina de las capas de preimpregnado que comprenden telas basadas en fibra de carbono, el contenido de resina debe ser, en general, superior a aproximadamente y %, en donde y es cualquier valor integral que tiene un punto de extremo inferior de 42 y un punto de extremo superior de 99. Para considerar elevado el contenido de resina de las capas de preimpregnado que comprenden telas basadas en fibra de vidrio, el contenido de resina debe ser, en general, superior a aproximadamente x %, en donde x es cualquier valor integral que tiene un punto de extremo inferior de 40 y un punto de extremo superior de 99. El hecho de incrementar el contenido de resina de una capa de preimpregnado incrementa el grado de aplastamiento del núcleo experimentado por la estructura de emparedado de panal que incorpora dicha tela de preimpregnado.
Opcionalmente, una estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la invención puede tener un primer valor de aplastamiento del núcleo inferior a un segundo valor de aplastamiento del núcleo de una estructura de emparedado de panal no tratada.
Según se utiliza aquí, "valor de aplastamiento del núcleo" significa el grado de aplastamiento determinado por: el curado conjunto de un panel de 20,32 cm por 30,48 cm de una estructura de emparedado de panal; la determinación del área de sección aplastada según la fórmula siguiente:
A = \Sigma \ 2/3 \cdot X_{n} \cdot L_{n} \ (\text{en donde n varía de 1 a 4})
en donde
A es el área de la sección aplastada,
X es el desplazamiento del centro del costado de la primera estructura de emparedado de panal desde su posición original,
L_{i} es la longitud original del costado de la primera estructura de emparedado de panal; y calcular el porcentaje de aplastamiento del núcleo según la fórmula siguiente:
% aplastamiento del núcleo = 100-(619,35 cm^{2}-A)/619,35 cm^{2}
Véase también la figura 5.
Según se utiliza aquí, "primer valor de aplastamiento del núcleo" significa un valor de aplastamiento del núcleo preferentemente en el intervalo que tiene como punto de extremo inferior cualquier valor de entre 0% y 0,1% y como punto de extremo superior cualquier valor mayor que el punto de extremo inferior, valor que está entre 0,1% y 5%. Ejemplos de intervalos del menor valor de aplastamiento del núcleo incluyen un intervalo de 0% a 5%, un intervalo preferente de 0% a 3% y un intervalo actualmente preferente de 0% a 0,1%.
Según se utiliza aquí, "estructura de emparedado de panal no tratada" significa una estructura de emparedado de panal que opcionalmente tiene el mismo tipo de núcleo de panal que el núcleo de panal de la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez con la que se compara. Una estructura de emparedado de panal no tratada es una estructura de emparedado de panal en la que cada capa de preimpregnado constituyente de la misma es una capa de preimpregnado no tratada.
Opcionalmente, una estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la invención puede tener un menor contenido de vacíos que el de una estructura de emparedado de panal no tratada.
Según se utiliza aquí, "contenido de vacíos" se refiere a los vacíos microscópicos y macroscópicos, o delaminaciones, que se producen entre las fibras, hilos (o estopas) y/o filamentos, pudiendo producirse tales vacíos o delaminaciones entre las fibras, hilos (o estopas) y/o filamentos de diferentes capas de preimpregnado (a lo que se denomina "delaminaciones/vacíos intercapas") y/o entre las fibras, hilos (o estopas) y/o filamentos de la misma capa de preimpregnado (a lo que se denomina "delaminaciones/vacíos intracapas"). El contenido de vacíos se mide a través de numerosos procedimientos conocidos por los expertos en la técnica, incluyendo, sin limitación, el método comúnmente conocido y/o practicado de "medición de área de fibra óptica". Bajo el método de "medición de área de fibra óptica", se obtiene una pluralidad de secciones transversales de partes de la estructura de emparedado de panal; opcionalmente, se selecciona de dicha pluralidad la sección transversal que presenta el mayor contenido de vacíos a simple vista; y la sección o secciones transversal(es) se somete(n) a inspección por escáner con un fotomicroscopio, siendo la inspección resultante objeto de un análisis basado en software para determinar el contenido de vacíos, el contenido de resina y el contenido de fibra de dicha sección transversal sobre la base de un porcentaje de área sobre el total de área de sección transversal inspeccionada.
Según la invención, se proporcionan procedimientos de fabricación de un precursor de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que incluyen obtener un precursor de estructura montada de emparedado de panal que comprende un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre dicha primera superficie, comprendiendo la primera capa de preimpregnado un sistema de resina y una tela seleccionada entre telas con tratamiento de rigidez de la invención, y tratar el precursor de estructura montada de emparedado de panal bajo condiciones de autoclave suficientes para consolidar el precursor de la estructura montada de emparedado de panal.
Las estructuras de emparedado de panal contempladas para utilización según la invención se fabrican empleando procedimientos conocidos por los expertos en la técnica, procedimientos que incluyen, sin limitación y sin atenerse a ningún orden específico (orden que será fácilmente identificable por los expertos en la técnica), las siguientes etapas opcionales: preparar u obtener una tela, la cual opcionalmente será una tela con tratamiento de rigidez, impregnar al menos al menos una lámina de tela con un sistema de resina para formar una capa de preimpregnado, fabricar un núcleo de panal provisto de al menos dos superficies, disponer y/o adherir una lámina a una superficie del núcleo de panal para formar una doble capa de tela-núcleo de panal y/o a la segunda superficie de la doble capa de tela-núcleo de panal para formar un emparedado de tela - núcleo de panal - tela, embolsar la doble capa de tela - núcleo de panal y/o el emparedado de tela - núcleo de panal - tela, extraer el exceso de aire de la bolsa mediante vacío, y/o curar la doble capa de tela -núcleo de panal o curar conjuntamente el emparedado de tela - núcleo de panal - tela bajo condiciones de elevada presión (que generalmente no excederá de 3,14 kg/cm^{2}, con el fin de evitar el aplastamiento adicional del panal) y, opcionalmente, de elevada temperatura. Véanse, por ejemplo, las figuras 1 a 4.
Según la invención, se proporcionan unos procedimientos de fabricación de una estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que incluyen obtener un emparedado de panal montado que comprende un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una segunda superficie, una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre y sobrepasando dicha primera superficie, una segunda capa de preimpregnado dispuesta sobre y sobrepasando dicha segunda superficie, según lo cual una primera parte de la primera capa de primpregnado que sobrepasa la primera superficie contacta con una segunda parte de la segunda capa de preimpregnado que sobrepasa la segunda superficie para formar una banda lateral. Opcionalmente, las estructuras se pueden reforzar mediante capas de preimpregnado adicionales dispuestas sobre la primera superficie y/o la segunda superficie y/o la banda lateral. La primera capa de preimpregnado comprende un sistema de resina y una tela seleccionada entre las telas con tratamiento de rigidez de la invención, y la segunda capa de preimpregnado y cada una de las capas de preimpregnado adicionales y opcionales comprende un sistema de resina seleccionado independientemente y una tela con tratamiento de rigidez o una tela no tratada. El emparedado de panal montado se somete a tratamiento bajo condiciones suficientes para consolidar el citado emparedado de panal montado - por ejemplo, bajo condiciones de autoclave.
Según se utiliza aquí, las "condiciones de autoclave" incluyen unas condiciones de temperatura y/o presión suficientes para realizar el curado del sistema o sistemas de resina dispuesto(s) sobre las telas de preimpregnado y/o el núcleo de panal, y/o para potenciar la consolidación del emparedado de panal montado.
Opcionalmente, la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez tiene un primer valor de aplastamiento del núcleo menor que un segundo valor de aplastamiento del núcleo de una estructura de emparedado de panal no tratada.
Además, las condiciones de autoclave pueden opcionalmente incluir una presión suficiente para producir un primer valor de aplastamiento del núcleo no superior al 3% en la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez y un segundo valor de aplastamiento del núcleo superior al 3% en la estructura de emparedado de panal no tratada.
Según se utiliza aquí, una presión intensificadora de la rigidez es una presión suficiente para transformar una capa doble "tela - núcleo de panal" en una capa doble consolidada y/o para transformar un emparedado de "tela -núcleo de panal - tela" en una estructura de emparedado de panal consolidada. Debido al mayor valor de rigidez ASTM de una tela con tratamiento de rigidez respecto a una tela no tratada, las capas dobles tela - núcleo de panal y los emparedados que utilizan telas con tratamiento de rigidez pueden soportar unas presiones más elevadas durante el ciclo de autoclave antes de que se produzca el aplastamiento del núcleo. Debido a esta mayor presión, se puede lograr una mayor consolidación (y por consiguiente un menor contenido de vacíos) en las capas dobles y en los emparedados que utilizan al menos una tela con tratamiento de rigidez.
El valor de la "presión" se puede establecer en términos absolutos o de incremento porcentual. Por consiguiente, este valor puede ser una presión dentro de un intervalo cuyo punto extremo inferior tiene cualquier valor de aproximadamente 3,15 kg/cm^{2} a aproximadamente 4,2 kg/cm^{2}, y cuyo punto extremo superior tiene cualquier valor más alto que el punto extremo inferior, valor que se sitúa en el intervalo de aproximadamente 3,5 kg/cm^{2} a aproximadamente 5,95 kg/cm^{2}. Ejemplos de intervalos incluyen de 3,5 kg/cm^{2} a 5,95 kg/cm^{2}, con un intervalo preferente de 3,85 kg/cm^{2} a 5,6 kg/cm^{2} y un intervalo actualmente preferente de 4,55 kg/cm^{2} a 4,9 kg/cm^{2}. Alternativamente, este valor puede ser no inferior a p % de incremento sobre el valor de la presión máxima utilizable para consolidar un emparedado de "tela no tratada - núcleo de panal - tela no tratada" en una estructura de emparedado de panal sin incurrir en un aplastamiento considerable del núcleo (por ejemplo, aproximadamente 3,15 kg/cm^{2}), en donde p se selecciona entre cualquier valor de 10 a 150. Opcionalmente, el valor de p no será superior a aproximadamente 200.
La invención se describe a continuación de forma más detallada, haciendo referencia a los siguientes ejemplos no limitantes. Todas las referencias que aquí se citan se incorporan al presente documento como referencia. Los expertos en la técnica, guiados por las enseñanzas de esta memoria descriptiva, podrán descubrir, durante el plazo de esta patente, otras realizaciones de esta invención que caen dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.
Ejemplos
La figura 1 ilustra una muestra de un núcleo de panal 10 mecanizado para formar un panel discriminador de aplastamiento del núcleo. Según se aprecia en la figura, el núcleo tiene, en general, una longitud "L", una anchura "W", un chaflán "C" dispuesto en su periferia, una dirección de cinta indicada por una flecha "RD", y un tamaño de célula.
En los presentes ejemplos, la muestra de núcleo de panal 10 es un núcleo de panal Nomex™ de 1,36 kilos que tiene una longitud L = 30,48 cm, una anchura W = 20,32 cm, un chaflán C = 30 grados, una dirección de cinta RD que discurre sustancialmente en la dirección de la anchura de la muestra y sustancialmente perpendicular a la dirección de la longitud de la muestra, y un tamaño de célula de 0,95 cm. No obstante, los expertos en la técnica podrán seleccionar rápidamente las dimensiones, la topología y otras propiedades adecuadas suficientes para lograr los objetos y ventajas deseables de la presente invención.
Las figuras 2A y 2B ilustran esquemáticamente el montaje de un panel de aplastamiento del núcleo; la figura 2A es una vista en sección transversal que ilustra el montaje general de una estructura con anterioridad al laminado; y la figura 2B es una vista superior de la estructura.
En los presentes ejemplos, el panel de aplastamiento del núcleo incluye una muestra de núcleo de panal Nomex™ de 1,36 kilos, según puede verse con referencia a la figura 1. Según muestra la figura 2A en una vista en sección transversal (tomada a lo largo de la anchura W del panel), se aprecian claramente nueve capas de preimpregnado (ilustradas esquemáticamente en forma de unas líneas generalmente horizontales). Cuatro de estas capas de preimpregnado son capas de preimpregnado de "recubrimiento total", estando dos dispuestas sobre la superficie superior del núcleo de panal 10 y dos dispuestas sobre la superficie inferior del núcleo de panal 10, con una de cada par de capas superior e inferior orientada a +/-45º y la otra de cada par de capas superior e inferior orientada a 0-90º. Dos de las capas de preimpregnado son capas de preimpregnado de "parche", estando una dispuesta sobre la superficie superior del núcleo de panal 10 y la otra dispuesta sobre la superficie inferior del núcleo de panal 10, siendo la orientación de ambas capas 0-90º. Las tres capas de preimpregnado restantes son capas tipo "marco de cuadro", y las tres están dispuestas en torno a la banda lateral E de la estructura de emparedado de panal (es decir, aquella parte de la estructura en la que las capas de preimpregnado contactan directamente entre sí), siendo la orientación de las tres capas -0/90º.
Según muestra la figura 2B en una vista superior, la estructura de emparedado de núcleo de panal tiene una longitud general "l", una anchura "w" y una banda lateral "E" formada en torno al perímetro del núcleo de panal 10. En los ejemplos presentes, la estructura de emparedado de núcleo de panal tiene una longitud l = 40, 64 cm y una anchura w = 30,48 cm. La estructura de emparedado de núcleo de panal así formada se puede usar como panel discriminador de aplastamiento del núcleo.
La figura 3 ilustra esquemáticamente un procedimiento de embolsado de estructuras de emparedado de panal basadas en tela con anterioridad al proceso de autoclave. Según se aprecia en la figura 3, el proceso general de embolsado incluye una muestra de núcleo de panal 10, al menos dos preimpregnados 12, 14 (por ejemplo, de telas tratadas con un sistema de resina) dispuestos respectivamente sobre las superficies inferior y superior de la muestra de núcleo de panal para formar una estructura de emparedado de núcleo de panal, un útil 16, una película separadora 18, una capa respiradora 20, una bolsa de vacío 22 y una cinta de bolsa de vacío 24. Preferentemente, el útil 16 será de aluminio, y la superficie del útil 16 preferentemente estará preparada con lo que en la técnica se conoce como "freecote". Una estructura de emparedado de panal basada en tela con un montaje de este tipo puede ser sometida a tratamiento térmico en autoclave para el curado conjunto de la muestra de núcleo de panal y de los preimpregnados, en la forma conocida en la técnica.
La figura 4A es un gráfico que ilustra un ciclo de autoclave para una muestra de panel discriminador de aplastamiento del núcleo de una estructura de emparedado de panal basada en fibra de vidrio (véanse los ejemplos siguientes), y la figura 4B es un gráfico que ilustra un ciclo de autoclave para una muestra de panel discriminador de aplastamiento del núcleo de una estructura de emparedado de panal basada en fibra de carbono (véanse los ejemplos siguientes). Con referencia a la figura 4A, en los presentes ejemplos referentes a las telas basadas en fibra de vidrio se utilizaron los siguientes valores de ciclo de curado: régimen máximo de calentamiento = 1,51ºC/min, temperatura máxima = 126,66ºC \pm3,85%, tiempo de retención = 90 min \pm5 min, régimen máximo de enfriamiento = 2,52ºC/min, vacío mínimo para la bolsa de vacío = 55,88 cm Hg, y presión de autoclave = 3,15 kg/cm^{2} \pm0,35 kg/cm^{2} (ventilado a una presión de 1,4 kg/cm^{2}). Con referencia a la figura 4B, en los presentes ejemplos referentes a las telas basadas en fibra de carbono se utilizaron los siguientes valores de ciclo de curado: régimen máximo de calentamiento = 1,51ºC/min, temperatura máxima = 176,66ºC \pm2,86%, tiempo de retención = 120 min \pm5 min, régimen máximo de enfriamiento = 2,52ºC/min, vacío mínimo para la bolsa de vacío = 55,88 cm Hg, y presión de autoclave = 3,15 kg/cm^{2} \pm0,35 kg/cm^{2} (ventilado a una presión de 1,4 kg/cm^{2}). Los expertos en la técnica podrán determinar fácilmente tanto los intervalos operativos como los valores óptimos de regímenes de calentamiento, temperaturas máximas, tiempos de permanencia, regímenes de enfriamiento, vacíos y presiones de autoclave sobre la base de los materiales de núcleo y preimpregnado seleccionados.
La figura 5 ilustra una muestra de panel discriminador de aplastamiento del núcleo que exhibe un cierto grado de aplastamiento del núcleo después del tratamiento de autoclave. Según se aprecia en la figura, en cada costado de la muestra del panel discriminador de aplastamiento del núcleo, "Li" indica la longitud original de un respectivo costado del panel, y "X" (situada entre unos respectivos pares de flechas opuestas) indica la cantidad de desplazamiento del centro del costado del panel desde su posición original.
Ejemplo 1 - Tela y rigidez
Una tela basada en fibra de vidrio fue preparada y procesada en la forma siguiente. Unas fibras de vidrio disponibles comercialmente fueron imprimadas con una solución basada en almidón y luego tejidas para formar múltiples muestras, utilizando tejido de 8 urdimbres (estilo 7781, con un peso de área de fibra de 293 \pm10 g/m^{2}). La imprimación basada en almidón fue horneada para extraerla de cada una de las muestras. A cada muestra se le dio una denominación para identificarla (por ejemplo, GL-XXX, en donde XXX es un valor en el intervalo de 001 a 999). Véase la Tabla 1. Cada muestra fue tratada con uno de tres acabados diferentes, disponibles comercialmente (por ejemplo, precursores del tipo conocido como CS 724, comercializado por Clark-Schwebel™, o BGF 664 y BGF 508A, ambos comercializados por Burlington Glass Fabrics™) en diversos niveles de concentración del precursor. Véase la Tabla 1. Cada una de las diferentes muestras de tela de vidrio tejida y acabada fue sometida a tratamiento térmico a diversas temperaturas durante diferentes tiempos de permanencia y diferentes productos tiempo-temperatura. Véase la Tabla 1.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 1
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Una tela basada en fibra de carbono fue preparada y procesada en la forma siguiente. Se obtuvieron unos rollos de tela basada en fibra de carbono imprimada disponible comercialmente y tejida usando un tejido sencillo (estilo de tejido sencillo 322, con un peso de área de fibra de 193 \pm7 g/m^{2}). Cada rollo de tela fue tratado con una de dos imprimaciones diferentes, disponibles comercialmente (por ejemplo, precursores del tipo conocido como UC309, comercializado por Union Carbide (Danbury, CT) y procesado por Amoco (Greenville, SC) o Toray (Japón). (Los precursores de Toray tienen una identificación comercial diferente, aunque el precursor de Toray tiene la misma estructura química del UC309), o del tipo conocido como EP03, comercializado por Toho (Japón) y procesado por Toho (Palo Alto, CA) a diversos niveles de concentración del precursor. Véase la Tabla 2. A cada uno de los rollos se le dio una denominación de identificación (por ejemplo, GR-XXX, en donde XXX es un valor en el intervalo de 001 a 999). Cada uno de los cuatro primeros rollos se dividió en dos muestras, una muestra de "control" (es decir, una muestra de la Tabla 2, con denominación de identificación pero no identificada con un sufijo "a") y una muestra "tratada" (es decir, una muestra de la Tabla 2 con la misma denominación de identificación que la muestra de "control", e identificada con el sufijo "a"). Véase la Tabla 2. Cada muestra de "control" era una tela no tratada. Cada muestra "tratada" era una tela no tratada sometida a tratamiento térmico a una temperatura de tratamiento (ºC) durante un tiempo de tratamiento (minutos). Cada uno de los rollos/ muestras restantes era una tela no tratada que había sido sometida a tratamiento térmico a una temperatura de tratamiento (ºC) durante un tiempo de tratamiento (minutos), según lo indicado. Véase la Tabla 2 (NA significa "no aplicable").
Respecto a la información incluida en la Tabla 2, los expertos en la técnica observarán rápidamente que se pueden lograr unos valores ASTM intensificados y unos valores de aplastamiento del núcleo reducidos a través de la presente invención tanto por el tratamiento de las fibras de carbono antes del tejido como por el tratamiento de la tela basada en fibras de carbono después del tejido.
Los expertos en la técnica observarán también que el intervalo de temperaturas del tratamiento térmico de una fibra de carbono o de una tela basada en fibra de carbono tiene un límite superior específico relativo a la imprimación. Este límite superior puede ser una temperatura a la que la imprimación comienza a degradarse durante el tratamiento térmico, de manera que, independientemente del % de acabado (LOI), la fibra de carbono o la tela basada en fibra de carbono tratadas podrían no experimentar un incremento de su valor ASTM o de su valor de aplastamiento del núcleo. Un tratamiento térmico por encima de este límite puede reconocerse por un característico olor a quemado durante el tratamiento térmico.
TABLA 2 
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El valor de rigidez ASTM - o rigidez - de cada muestra de tela de fibra de vidrio y de tela de fibra de carbono se determinó mediante el procedimiento de flexión circular desarrollado por la American Society for Testing and Materials (ASTM). Los valores de rigidez ASTM derivados de tales pruebas se resumen en la Tabla 1 y la Tabla 2. Según se aprecia en la Tabla 1 y en la Tabla 2, las numerosas telas con un incremento de los valores de rigidez ASTM definen un género de tela que tiene un mayor valor de rigidez ASTM, según lo contemplado por la invención.
Ejemplo 2 - Materiales iniciales
Unos materiales iniciales basados en fibra de vidrio fueron preparados y procesados en la forma siguiente. Unas fibras de vidrio disponibles comercialmente fueron imprimadas con una solución basada en almidón y luego tejidas para formar múltiples muestras, utilizando tejido de 8 urdimbres (estilo 7781, con un peso de área de fibra de 293 \pm10 g/m^{2}). La imprimación basada en almidón fue horneada para extraerla de cada una de las muestras. A cada muestra se le dio una denominación para identificarla (por ejemplo, GL-XXX, en donde XXX es un valor en el intervalo de 001 a 999). Ver la Tabla 1. A las muestras identificadas como GL-010 (0,17%), GL-011 (0,14%), GL-041 (0,17%), GL-042 (0,14%) y GL-055 (0,16%), junto con las GL-015 (0,16%), GL-019 (0,16%), GL-030 (0,16%), GL-031 (0,16%), GL-047 (0,17%) y GL-048 (0,17%), se les proporcionaron unos niveles de precursores intensificadores de la rigidez (0,14% - 0,17%, según lo indicado entre paréntesis) del acabado específico, comparados con los de las concentraciones de acabado practicadas comercialmente para el acabado en particular (por ejemplo, CS 724 o BGF 644, según corresponda), estimados en 0,10% \pm0,02%. Igualmente, a las muestras identificadas como GL-243 (0,15%), GL-245 (0,13%), GL-229 (0,14%), GL-280 (0,13%), GL-281 (0,13%) y GL-285 (0,14%) se les proporcionaron unos niveles de precursores intensificadores de la rigidez (0,13% - 0,15%, según lo indicado entre paréntesis) del acabado específico, comparados con los de las concentraciones de acabado practicadas comercialmente para el acabado específico (por ejemplo, BGF 508A, según corresponda), estimadas en 0,10% \pm0,02%.
Según se aprecia en la Tabla 1, en las pruebas de rigidez ASTM realizadas sobre la tela con tratamiento térmico formada a partir de dichos materiales iniciales, los valores de rigidez de las muestras de telas basadas en fibra de vidrio se situaron en el intervalo de 3,0 a 8,1, que cae dentro de los intervalos definidos de valor de elevada rigidez ASTM contemplados por la invención.
Ejemplo 3 - Estructura de emparedado de panal y precursores de la misma
Se obtuvo un núcleo de panal en conformidad con las Especificaciones de Material Boeing 8-124, Clase IV, tipo V, grado 3, proveniente de una fuente de suministro comercial (Hexcel Corporation, Casa Grande, AZ). El núcleo de panal se mecanizó a las dimensiones mostradas en la figura 1, y una estructura de emparedado de panal se montó según las figuras 2A y 2B, se embolsó según la figura 3 y se curó según las figuras 4A y 4B, contemplándose cada una de las muestras de tela seleccionadas, en la forma siguiente.
Con referencia a las figuras 1, 2A y 2B, la estructura de emparedado de panal incluía (i) un núcleo de panal de Nomex™, (ii) cuatro capas de preimpregnado, dos dispuestas sobre la superficie superior del núcleo de panal, prolongándose más allá de la misma, y dos dispuestas sobre la superficie inferior del núcleo de panal, prolongándose más allá de la misma, con parte de las superficies de las capas que se prolongan más allá de las superficies del núcleo en contacto entre sí para formar una banda lateral, (iii) tres capas adicionales de preimpregnado, tipo "marco de cuadro", dispuestas solamente a lo largo de la banda lateral, y (iv) dos capas adicionales de preimpregnado de "parche", ambas dispuestas solamente a lo largo de los bordes laterales (por ejemplo, con la superficie lateral inclinada y en contacto con la superficie superior y la superficie inferior) del núcleo de panal y de la banda lateral, estando todas estas capas de preimpregnado incluidas en cada una de las respectivas muestras de tela seleccionadas, preparadas según el Ejemplo 1.
Para en cada una de las respectivas muestras de tela seleccionadas, preparadas según el Ejemplo 1, se preparó una lámina de preimpregnado mediante humedecimiento de la tela de muestra con un sistema de resina apropiado. La lámina de preimpregnado se cortó en dos trozos, o telas de preimpregnado, que se dispusieron sobre el núcleo de panal para formar un precursor de un panel de panal. Cada capa de preimpregnado tenía unas dimensiones suficientes para permitir tanto (i) la cobertura de todas las superficies del núcleo de panal y (ii) el solapado de las dos capas de preimpregnado para formar una banda lateral, de acuerdo con las dimensiones del panel rectangular de la estructura de emparedado de panal discriminador del aplastamiento del núcleo, cuyo montaje se ilustra en la figura 2A.
El precursor del panel de panal se montó sobre un útil de aluminio y se embolsó según la figura 3.
El precursor del panel de panal fue sometido a un ciclo de autoclave, el cual se llevó a cabo según la figura 4A (tela basada en fibra de vidrio) o según la figura 4B (tela basada en fibra de carbono).
Después del ciclo de autoclave, el panel de estructura de emparedado de panal quedó formado y preparado para la medición del valor de aplastamiento del núcleo.
Ejemplo 4 - Medición de aplastamiento del núcleo
Unos paneles rectangulares de estructura de emparedado de panal que incluían un núcleo de panal de Nomex™ y dos capas de preimpregnado que contenían la misma tela fueron montados y curados según el Ejemplo 3, empleando cada una de las telas de muestra seleccionadas.
Con referencia a la figura 5, se tomaron las siguientes mediciones de cada uno de los paneles de estructura de emparedado de panal preparado según dicha figura, sobre los 4 lados de cada panel:
- el desplazamiento del centro del costado del panel desde su posición original (X), y
- la longitud original del costado del panel (L_{n}).
Una vez tomadas las mediciones de los cuatro costados, se calculó en la forma siguiente el área de sección del panel aplastado:
A = \Sigma \ 2/3 \cdot X_{n} \cdot L_{n} \ (\text{en donde n varía de 1 a 4})
y en donde
A es el área de la sección de panel aplastada,
X es el desplazamiento del centro del costado de la correspondiente estructura de emparedado de panal desde su posición original,
L_{n} es la longitud original del costado de la estructura de emparedado de panal
Una vez determinado el valor de A, se calculó el porcentaje de aplastamiento del núcleo mediante la fórmula siguiente:
% aplastamiento del núcleo = 100-(619,35 cm^{2}-A)/619,35 cm^{2}
Los resultados del porcentaje de aplastamiento del núcleo de cada núcleo de panal montado utilizando las mismas muestras de tela se incluyen en la Tabla 1.
Ejemplo 5 - Medición de la resistencia de fricción entre capas de preimpregnado
La resistencia de fricción entre capas de preimpregnado montadas a partir de especies de la invención se midió en la forma que a continuación se indica.
Las siguientes tres muestras de tela basada en fibra de vidrio preparadas según el Ejemplo 1 se utilizaron en la prueba de medición de resistencia de fricción.
- La muestra 1 fue una tela de "control" no tratada de tejido satinado de 8 urdimbres con un peso de área de 293 \pm10 g/m^{2} y una concentración del acabado (disponible comercialmente de Clark-Schwebel™ como CS 724) de 0,10%, tratada térmicamente a 148,9-176,66ºC durante 1,4 \pm0,2 minutos.
- La muestra 2 fue una tela "con tratamiento de rigidez" de tejido satinado de 8 urdimbres con un peso de área de 293 \pm10 g/m^{2} y una concentración del acabado (disponible comercialmente de Clark-Schwebel™ como CS 724) de 0,16%, tratada térmicamente a 232,22ºC durante 1,4 \pm0,2 minutos.
- La muestra 3 fue una tela "con tratamiento de rigidez" de tejido satinado de 8 urdimbres con un peso de área de 293 \pm10 g/m^{2} y una concentración del acabado (disponible comercialmente de Burlington Glass Fabrics™ como BGF 644) de 0,17%, tratada térmicamente a 260ºC durante 1,2 minutos.
Para cada una de las tres muestras de tela basada en fibra de vidrio se preparó una lámina de preimpregnado mediante humedecimiento de la tela de muestra con un sistema de resina apropiado (por ejemplo, un sistema de resina de termofraguado basada en material epoxídico, disponible comercialmente de Cytec Fiberite (Tempe, AZ), conocido como Cytec Fiberite 7701). La lámina de preimpregnado se cortó para formar dos trozos o capas de preimpregnado rectangulares y aproximadamente del mismo tamaño. Uno de los trozos del conjunto de dos trozos se dispuso sobre el otro trozo para formar una doble capa, quedando una parte de cada trozo solapada sobre el otro trozo en extremos opuestos de la doble capa.
La resistencia de fricción entre los trozos de la doble capa se midió según el procedimiento de medición de resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado, procedimiento públicamente presentado y/o publicado en 1996 en un documento escrito por M. Wilhelm, C.J. Martín y J.C Seferis, titulado "Frictional Resistance of Thermoset Prepregs and its Influence on Honeycomb Composite Processing", cuyo contenido total se incorpora aquí como referencia. Véanse las figuras 10-12.
Resumiendo este procedimiento, la doble capa se insertó en una máquina de prueba de resistencia de fricción que incluye dos mordazas cuyas quijadas están enfrentadas entre sí, y un medio para regular y medir la fuerza de tracción entre las quijadas. Se situó uno de los dos bordes solapados de la doble capa en cada mordaza, y las quijadas de la mordaza se afianzaron contra cada borde solapado para prevenir el deslizamiento de los bordes solapados dentro de las quijadas de la mordaza. A continuación se aplicó una fuerza entre las mordazas, que fue aumentando lentamente hasta observarse un deslizamiento sustancial entre las dos capas de la doble capa. La fuerza a la que se observó este deslizamiento sustancial (es decir, la CARGA) fue identificada como la resistencia de fricción entre las capas de preimpregnado.
Se realizaron unas pruebas de resistencia de fricción en cada una de las tres muestras, a cada una de las dos temperaturas de la placa: 51,66ºC y 79,44ºC. Los resultados de las pruebas de fricción se incluyen en la siguiente Tabla 3.
TABLA 3
Muestra Nº Carga (kilos) Temperatura de
las placas (ºC)
1 13,81 79,44
2 70,76 79,44
3 68,90 79,44
1 \; 8,79 51,66
2 60,92 51,66
3 57,83 51,66
Las figuras 10 y 12 son unos gráficos que ilustran los valores de carga y desplazamiento de las muestras 2, 3 y 1 a unas temperaturas de la placa de 51,66ºC, 79,44ºC y 51,66ºC, respectivamente.
La figura 10 es un gráfico que ilustra la fuerza de fricción desarrollada entre dos capas de preimpregnado basadas en dos telas con tratamiento térmico (es decir, la muestra 3) del Ejemplo 5 a una temperatura de la placa de 51,66ºC. Cada curva del gráfico representa el desplazamiento (centímetros) de una capa de preimpregnado respecto a la otra como función de la fuerza (por ejemplo, la carga, medida en kilos) ejercida contra las capas de preimpregnado. El punto en el que la marca de control vertical cruza cada curva refleja la resistencia de fricción de dicho trazado de muestra. El cruce x de cada curva representa el punto cero del desplazamiento. Esta curva podría explicar la forma en que una tela con tratamiento de rigidez en una capa de preimpregnado puede mitigar el aplastamiento del núcleo.
La figura 11 es un gráfico que ilustra la fuerza de fricción desarrollada entre dos capas de preimpregnado basadas en dos telas con tratamiento térmico (es decir, la muestra 2) del Ejemplo 5 a 79,44ºC. Cada curva del gráfico representa el desplazamiento (centímetros) de una capa de preimpregnado respecto a la otra como función de la fuerza (por ejemplo, la carga, medida en kilos) ejercida contra las capas de preimpregnado. El punto en el que la marca de control vertical cruza cada curva refleja la resistencia de fricción de dicho trazado de muestra. El cruce x de cada curva representa el punto cero del desplazamiento. Esta curva podría explicar la forma en que una tela con tratamiento de rigidez en una capa de preimpregnado puede mitigar el aplastamiento del núcleo.
La figura 12 es un gráfico que ilustra la fuerza de fricción desarrollada entre dos capas de preimpregnado basadas en dos telas no tratadas (es decir, la muestra 1) del Ejemplo 5 a 51,66ºC. Cada curva del gráfico representa el desplazamiento (centímetros) de una capa de preimpregnado respecto a la otra como función de la fuerza (por ejemplo, la carga, medida en kilos) ejercida contra las capas de preimpregnado. El punto en el que la marca de control vertical cruza cada curva refleja la resistencia de fricción de dicho trazado de muestra. El cruce x de cada curva representa el punto cero del desplazamiento.

Claims (45)

1. El uso de una tela con tratamiento de rigidez para fabricar un precursor de estructura de emparedado de panal, incluyendo el precursor de estructura de emparedado de panal un núcleo de panal, una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y una segunda capa de preimpregnado, incluyendo la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez una tela con tratamiento de rigidez y un sistema de resina, comprendiendo la tela con tratamiento de rigidez una pluralidad de fibras y un material polímero dispuesto sobre al menos algunas de las fibras, exhibiendo la tela con tratamiento de rigidez un valor de rigidez ASTM mayor que el valor de rigidez ASTM de una tela no tratada, y exhibiendo la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez, al estar dispuesta sobre una segunda capa de preimpregnado que comprende un sistema de resina y una tela seleccionada del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas no tratadas, una resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado que es mayor que la resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado no tratadas dispuestas la una sobre la otra, comprendiendo cada una de las dos capas de preimpregnado no tratadas el sistema de resina y una tela no tratada.
2. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 1, en la que las fibras de la tela con tratamiento de rigidez y de la tela no tratada son fibras de vidrio, y donde el valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez es al menos 7% mayor que el valor de rigidez ASTM de la tela no tratada.
3. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 1, en la que las fibras de la tela con tratamiento de rigidez y de la tela no tratada son fibras de carbono, y donde el valor de rigidez ASTM de la tela con tratamiento de rigidez es al menos 45% mayor que el valor de rigidez ASTM de la tela no tratada.
4. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que las fibras son fibras de vidrio y el valor de rigidez ASTM está en el intervalo de aproximadamente 4,5 kilogramos por metro a 12,1 kilogramos por metro.
5. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según cualquier reivindicación precedente, en la que la tela con tratamiento de rigidez exhibe un valor de rigidez ASTM no superior a 5,1 kilogramos por metro.
6. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 5, dependiente de la reivindicación 1, en la que las fibras son fibras de carbono.
7. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en la que una parte del material polímero está unida químicamente a las fibras, y consta esencialmente de n-meros avanzados de precursores del material polímero.
8. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en la que una parte del material polímero está unida químicamente a las fibras y las recubre para incrementar el espesor medio de las mismas comparado con el de las fibras correspondientes de una tela no tratada.
9. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 8, en la que el incremento de espesor medio está en el intervalo de aproximadamente 8% a aproximadamente 20%.
10. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en la que una parte de las fibras incluye hilos o estopas que tienen, unos y otras, una primera superficie capilar y una primera superficie no capilar, y en la que el material polímero dispuesto sobre la primera superficie capilar de una primera pluralidad de hilos o estopas tiene un espesor medio mayor que el espesor medio del material polímero dispuesto sobre la primera superficie no capilar de los hilos o estopas de la primera pluralidad.
11. El uso de una tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 10, en la que un subconjunto de los hilos o estopas incluye filamentos que tienen tanto una segunda superficie capilar como una segunda superficie no capilar, y en la que el material polímero dispuesto sobre la segunda superficie capilar de una segunda pluralidad de filamentos tiene un espesor medio mayor que el espesor medio del material polímero dispuesto sobre la segunda superficie no capilar de los filamentos de la segunda pluralidad.
12. El uso de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez para fabricar un precursor de estructura de emparedado de panal, en la que el precursor de estructura de emparedado de panal comprende un núcleo de panal, una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y una segunda capa de preimpregnado, y en la que la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez incluye una tela con tratamiento de rigidez que incluye la materia prima de la tela con tratamiento de rigidez, en la que la materia prima de la tela con tratamiento de rigidez comprende una materia prima de la tela, unos precursores de un material polímero dispuesto sobre al menos algunas de las materias primas de tela en una concentración de precursores intensificadora de la rigidez, y, opcionalmente, un material polímero dispuesto sobre al menos algunas de las materias primas de tela, y donde la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez, al estar dispuesta sobre una segunda capa de preimpregnado que comprende un sistema de resina y una tela seleccionada del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas no tratadas, exhibe una resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado que es superior a la resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado no tratadas dispuestas una sobre la otra, comprendiendo cada una de las dos capas de preimpregnado no tratadas el sistema de resina y una tela no tratada.
13. El uso de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 12, en la que la materia prima de tela es de fibras de vidrio y/o hilos de vidrio y/o filamentos de vidrio, y la concentración de los precursores intensificadores de la rigidez está en un intervalo de 0,25% a 1,0% en peso.
14. El uso de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 12, en la que la materia prima de tela es de fibras de vidrio y/o hilos de vidrio y/o filamentos de vidrio opcionalmente tejidas con un estilo de 8 urdimbres para formar una tela, los precursores del material polímero tienen la fórmula de un acabado disponible comercialmente conocido como acabado CS 724, y la concentración de los precursores intensificadores de la rigidez está en un intervalo de 0,13% a 0,17%.
15. El uso de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 12, en la que la materia prima de tela es de fibras de carbono y/o estopas de carbono y/o filamentos de carbono y la concentración de los precursores intensificadores de la rigidez está en un intervalo de 0,10% a 0,39%, o de 1,08% a 1,17%.
16. El uso de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en la que una parte de los precursores está unida químicamente a un subconjunto de al menos una parte de la materia prima de tela.
17. El uso de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en la que el material polímero está presente y dispuesto sobre al menos parte de la materia prima de tela, y en la que una primera parte de los precursores y/o del material polímero está unida químicamente a una segunda parte de los precursores y/o material polímero, con lo cual se forman derivados.
18. El uso de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 17, en la que una parte tercera de los derivados y/o del material polímero comprende n-meros avanzados de precursores del material polímero.
19. El uso de una materia prima de tela con tratamiento de rigidez según la reivindicación 7 o la reivindicación 18, en la que los n-meros avanzados tienen un valor medio n no inferior a 3.
20. El uso de una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez para fabricar un precursor de estructura de emparedado de panal que incluye un núcleo de panal, la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y una segunda capa de preimpregnado, incluyendo la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez una tela con tratamiento de rigidez y un sistema de resina, y en la que la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez, al estar dispuesta sobre una segunda capa de preimpregnado que comprende un sistema de resina y una tela seleccionada del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas no tratadas, exhibe una resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado mayor que la resistencia de fricción entre dos capas de preimpregnado no tratadas dispuestas una sobre la otra, y en la que cada una de las dos capas de preimpregnado no tratadas incluye el sistema de resina y una tela no tratada.
21. El uso de una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez según la reivindicación 20, en la que la resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado es de entre 22,68 kilos y 79,38 kilos (método Boeing-Wilhelm).
22. El uso de una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez según la reivindicación 20, en la que la resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado es de entre 34,02 kilos y 79,38 kilos (método Boeing-Wilhelm).
23. El uso de una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez según la reivindicación 20, en la que la resistencia de fricción entre la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez y la segunda capa de preimpregnado es de entre 45,36 kilos y 68,04 kilos (método Boeing-Wilhelm).
24. Un precursor de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que incluye un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez dispuesta sobre dicha primera superficie, comprendiendo la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez un sistema de resina y una tela seleccionada entre telas con tratamiento de rigidez.
25. El precursor de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la reivindicación 24, que además comprende al menos una capa de preimpregnado adicional dispuesta sobre la primera superficie, comprendiendo cada capa o capas de preimpregnado adicional(es) un sistema de resina seleccionado independientemente y una tela seleccionada independientemente del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas no tratadas.
26. El precursor de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la reivindicación 25, en el que al menos una capa de preimpregnado seleccionada del grupo que consta de las capas de preimpregnado adicionales y de la capa de preimpregnado con tratamiento de rigidez se prolonga más allá de la primera superficie del núcleo de panal.
27. Una estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que comprende un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una segunda superficie, una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre y prolongándose más allá de la primera superficie, una segunda capa de preimpregnado dispuesta sobre y prolongándose más allá de la segunda superficie, en la que una primera parte de la primera capa de preimpregnado que se prolonga más allá de la primera superficie contacta con una segunda parte de la segunda capa de preimpregnado que se prolonga más allá de la segunda superficie para formar una banda lateral, y, opcionalmente, unas capas de preimpregnado adicionales dispuestas sobre la primera superficie y/o sobre la segunda superficie y/o sobre la banda lateral, comprendiendo la primera capa de preimpregnado un sistema de resina y una tela seleccionada entre telas con tratamiento de rigidez, y comprendiendo la segunda capa de preimpregnado y cada una de las capas adicionales de preimpregnado un sistema de resina seleccionado independientemente y una tela seleccionada independientemente del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas sin tratamiento.
28. La estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la reivindicación 27, en la que la primera capa de preimpregnado tiene un elevado contenido de resina.
29. La estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la reivindicación 28, en la que la primera capa de preimpregnado incluye, además, fibras de carbono, y en la que el elevado contenido de resina es superior aproximadamente a 42%.
30. La estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la reivindicación 28, en la que la primera capa de preimpregnado incluye, además, fibras de vidrio, y en la que el elevado contenido de resina es superior aproximadamente a 40%.
31. La estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 30, en la que la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez tiene un primer valor de aplastamiento del núcleo inferior a un segundo valor de aplastamiento del núcleo de una estructura de emparedado de panal no tratada.
32. La estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la reivindicación 31, en la que el primer valor de aplastamiento del núcleo está en el intervalo de 0% a 5%.
33. La estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la reivindicación 31, en la que el primer valor de aplastamiento del núcleo está en el intervalo de 0% a 3%.
34. La estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según la reivindicación 31, en la que el primer valor de aplastamiento del núcleo está en el intervalo de 0% a 0,1%.
35. La estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 34, en la que la estructura de emparedado de panal tiene un contenido de vacíos menor que el de una estructura de emparedado de panal no tratada.
36. Un procedimiento de fabricación de un precursor de estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que comprende obtener un precursor de emparedado de panal montado que incluye un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre dicha primera superficie, comprendiendo la primera capa de preimpregnado un sistema de resina y una tela seleccionada entre telas con tratamiento de rigidez, y tratar el precursor de emparedado de panal montado bajo condiciones de autoclave suficientes para consolidar el precursor de emparedado de panal montado.
37. Un procedimiento de fabricación de una estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez que comprende obtener un emparedado de panal montado que incluye un núcleo de panal provisto de una primera superficie y una segunda superficie, una primera capa de preimpregnado dispuesta sobre y prolongándose más allá de la primera superficie, una segunda capa de preimpregnado dispuesta sobre y prolongándose más allá de la segunda superficie, en el que una primera parte de la primera capa de preimpregnado que se prolonga más allá de la primera superficie y contacta con una segunda parte de la segunda capa de preimpregnado que se prolonga más allá de la segunda superficie para formar una banda lateral, y, opcionalmente, disponer unas capas de preimpregnado adicionales sobre la primera superficie y/o sobre la segunda superficie y/o sobre la banda lateral, comprendiendo la primera capa de preimpregnado un sistema de resina y una tela seleccionada entre telas con tratamiento de rigidez, y comprendiendo la segunda capa de preimpregnado y cada una de las capas adicionales de preimpregnado opcionales un sistema de resina seleccionado independientemente y una tela seleccionada independientemente del grupo que consta de telas con tratamiento de rigidez y telas no tratadas, y tratar el emparedado de panal montado bajo unas condiciones de autoclave suficientes para consolidar el emparedado de panal montado.
38. El procedimiento según la reivindicación 37, en el que la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez tiene un primer valor de aplastamiento del núcleo inferior a un segundo valor de aplastamiento del núcleo de una estructura de emparedado de panal no tratada.
39. El procedimiento según la reivindicación 38, en el que el primer valor de aplastamiento del núcleo está en el intervalo de 0% a 5%.
40. El procedimiento según la reivindicación 38, en el que el primer valor de aplastamiento del núcleo está en el intervalo de 0% a 3%.
41. El procedimiento según la reivindicación 38, en el que el primer valor de aplastamiento del núcleo está en el intervalo de 0% a 0,1%.
42. El procedimiento según la reivindicación 37 o la reivindicación 38, en el que las condiciones de autoclave comprenden una presión suficiente para proporcionar un primer valor de aplastamiento del núcleo no superior al 3% en la estructura de emparedado de panal con tratamiento de rigidez y un segundo valor de aplastamiento del núcleo superior al 3% en una estructura de emparedado de panal no tratada.
43. El procedimiento según la reivindicación 42, en el que la presión está en un intervalo de aproximadamente 3,5 kg/cm^{2} a aproximadamente 5,95 kg/cm^{2}.
44. El procedimiento según la reivindicación 42, en el que la presión está en un intervalo de aproximadamente 3,85 kg/cm^{2} a aproximadamente 5,6 kg/cm^{2}.
45. El procedimiento según la reivindicación 42, en el que la presión está en un intervalo de aproximadamente 4,55 kg/cm^{2} a aproximadamente 4,9 kg/cm^{2}.
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