ES2387660B2 - Material compuesto que comprende una resina termoestable con partículas de cobre o partículas de aleaciones de cobre. - Google Patents
Material compuesto que comprende una resina termoestable con partículas de cobre o partículas de aleaciones de cobre. Download PDFInfo
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Abstract
Material compuesto que comprende una resina termoestable con partículas de cobre o partículas de aleaciones de cobre, por ejemplo, bronce, así como su uso como superficie antincrustante en contacto con el agua. Las partículas tienen un diámetro comprendido entre 10 y 400 micras y el peso de dichas partículas es entre un 20% y un 60% del peso total. La resina termoestable está seleccionada entre el grupo compuesto por resina epoxi, resina de poliéster, resina de viniléster, resina de poliuretano, resina de silicona, resina de poliimida y resina fenólica. El material compuesto recubre superficies de yates, embarcaciones deportivas, botes salvavidas, lanchas de vigilancia, barcos de pesca, barcos de servicio, dragaminas, remolcadores, apéndices de barcos, hélices, mástiles, tuberías, boyas, submarinos y/o estructuras navales.
Description
MATERIAL COMPUESTO QUE COMPRENDE UNA RESINA TERMOESTABLE
CON PARTíCULAS DE COBRE O PARTíCULAS DE ALEACIONES DE COBRE
CAMPO DE LA INVENCiÓN
5 La invención se enmarca en el sector de fabricación de materiales compuestos para su uso en construcciones navales realizadas en materiales compuestos, como por ejemplo: yates, embarcaciones deportivas, botes salvavidas, lanchas de vigilancia, barcos de pesca, barcos de servicio, dragaminas, remolcadores, apéndices de barcos, hélices, mástiles, tuberías, boyas, submarinos y estructuras navales.
10 ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN En el medio acuático, y especialmente en el medio marino, los procesos biológicos se producen con gran rapidez y en breve tiempo aparecen incrustaciones sobre la superficie de piezas que han sido introducidas limpias en estos medios. Después de
15 una semana, se encuentran diversas especies marinas sobre el sustrato original dando lugar a una capa de incrustación que se ve incrementada posteriormente con nuevas aportaciones. Este fenómeno ocasiona problemas en los barcos, pues la capa formada sobre el casco aumenta el rozamiento, y por ello, afecta a la velocidad y al consumo de combustible de los mismos.
20 En la técnica, tradicionalmente se ha tratado de evitar este problema pintando los barcos con pinturas antiincrustantes, pero este procedimiento es altamente contaminante y requiere gran atención de mantenimiento. En los barcos, las pinturas antiincrustantes deben aplicarse periódicamente varias veces al año. Además, en
25 caso de golpes y rozaduras de cascos de barcos de material compuesto con otros artefactos, la pintura del casco se pierde fácilmente en las zonas de contacto, pues las capas de pintura son muy finas.
Generalmente, las pinturas antiincrustantes que se utilizan para recubrir los cascos
30 de los barcos poseen productos contaminantes que se liberan paulatinamente en el medio acuático. En la presente invención, aplicable a barcos y piezas de material compuesto en el medio acuático, se incorpora una resina termoestable con una carga metálica en dicho material, formando parte de la estructura del mismo y no se libera al medio acuático. Este material compuesto antiicrustante se diferencia de la
35 pintura por su función, su composición, su forma de aplicación y su espesor.
Además, la presente invención cuenta con ventajas técnicas respecto a la pintura antiincrustante: requiere un mantenimiento reducido, no es contaminante, y en caso de golpes y rozaduras, el casco realizado con el material de la invención puede
5 seguir manteniendo sus propiedades antiincrustantes.
El problema que plantea la técnica es encontrar un material con propiedades
antiincrustantes que no libere productos contaminantes al medio acuático. La
solución que propone la presente invención consiste en utilizar un material
10 compuesto que comprende partículas de cobre o de aleaciones de cobre como superficie antiincrustante en contacto con el agua.
DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN La presente invención es un material compuesto que comprende una resina
15 termoestable con partículas de cobre o partículas de aleaciones de cobre.
En la presente solicitud se entiende por "material compuesto" a un material obtenido
a partir de la unión de dos o más componentes, que dan lugar a propiedades o
características específicas. Estos materiales están compuestos por las matrices, las
20 cargas y los refuerzos.
El material compuesto de la invención presenta propiedades antiincrustantes, y es muy indicado como material compuesto para la construcción de barcos y estructuras marinas de material compuesto. El material compuesto de la invención consiste en
25 una matriz de resinas de polímero con cargas metálicas. Estas resinas constituyen la matriz de las capas interiores y/o exteriores de las piezas de material compuesto.
Una realización preferible es un material compuesto de la invención, donde dicha aleación de cobre es bronce.
30 La carga que se añade a la resina termoestable para convertirla en resina antiincrustante está formada por partículas de bronce resistente a la corrosión de un diámetro comprendido entre 10 Y400 micras, con un valor medio de 200 micras.
De forma que otra realización es un material compuesto de la invención donde
dichas partículas de cobre o de aleaciones de cobre tengan un diámetro
comprendido entre 10 Y 400 micras.
5 Otra realizacion preferible es un material compuesto de la invención donde el peso
de dichas partículas es entre un 20% y un 60% del peso total.
Una realización más de la invención es un material compuesto donde dicha resina termoestable está seleccionada entre el grupo compuesto por resina epoxi, resina de 10 poliéster, resina de viniléster, resina de poliuretano, resina de silicona, resina de poliimida y resina fenólica.
Otra realización preferible es un material compuesto de la invención que comprende un refuerzo de fibra. Y otra realización es que dicha fibra esté seleccionada entre el 15 grupo compuesto por fibra de vidrio, fibra de carbono y fibra de kevlar.
Existen varios procedimientos para la fabricación de piezas en material compuesto. Generalmente, primero se realiza un modelo y después un molde. Posteriormente, sobre este molde se van depositando sucesivas capas de resina (de epoxi, poliéster, 20 viniléster, poliuretano, silicona, poliimida, fenólica, entre otras) y refuerzo (fibra de vidrio, fibra de carbono, kevlar, entre otros). La primera capa de resina que se coloca sobre el molde se denomina gel coal (capa exterior) y tiene un espesor de 0.3 -0.5 mm. La última capa de resina es el lop coat (capa interior). Después, se introduce el molde con la pieza en un horno para proceder al curado (endurecimiento) del
25 laminado.
Al desmoldear la pieza, el gel coat queda como parte vista exterior, y el top coat
como parte oculta exterior. Cuando el moldeo se efectua con molde y contramolde,
las dos caras de la pieza son partes vistas y no se aplica el top coal.
30 El material compuesto de la invención sustituye y mejora el recubrimiento con pinturas en barcos de material compuesto, ya que el propio material del casco constituye un medio antiincrustante. Las probetas de los laminados de material compuesto formuladas con resinas antiincrustantes han salido limpias después de
35 permanecer sumergidas en el mar durante el período de un año, tal como se
describe más adelante. Esta invención se puede aplicar por tanto en construcciones navales realizadas en materiales compuestos.
De forma que una realización preferible es el uso del material compuesto de la invención como superficie antiincrustante en contacto con el agua. Y otra realización es que dicha superficie antiincrustante recubra superficies de yates, embarcaciones deportivas, botes salvavidas, lanchas de vigilancia, barcos de pesca, barcos de servicio, dragaminas, remolcadores, apéndices de barcos, hélices, mástiles, tuberías, boyas, submarinos y/o estructuras navales.
MODOS DE REALIZACiÓN PREFERENTE
Ejemplo 1: Fabricación de probetas
Se laminaron seis probetas de material compuesto con un espesor total de 6,8 mm y unas dimensiones de 20 cm x 40 cm. La fabricación de estas probetas consistió en la deposición del gel Goat (capa exterior) sobre un molde, la aplicación de las capas
sucesivas de resina de poliéster especial para uso marino y refuerzo de fibra de vidrio, y finalmente la aplicación del top Goat (capa interior). Las probetas estaban compuestas por una capa de gel Goat de 0,4 mm de espesor; cinco capas de mat de 450 g/m2 con resina, relación de resina/vidrio 3/1, Y espesor total 6 mm; y una capa de top Goat de 0,4 mm de espesor.
Después de la laminación, las probetas se introdujeron con sus moldes en un horno de curado a una temperatura de sesenta grados centígrados durante seis horas y a continuación se desmoldearon.
La Tabla 1 muestra los porcentajes en carga de la capa gel Goat de cada una de las probetas. Dicha carga estaba formada por partículas de bronce resistente a la corrosión de un diámetro comprendido entre 10 y 400 micras, con un valor medio de 200 micras, que se introdujeron en la capa gel Goat.
Tabla 1. Porcentajes en carga de cada una de las probetas Porcentaje en carga,
- Probeta
- del peso total de la resina
- 1
- o
- 2
- 20
- 3
- 30
4 40
5 50
6 60
Ejemplo 2: Ensayos en el mar Estas probetas se sumergieron en el mar durante un año y después se analizaron para comprobar su comportamiento a las incrustaciones. La probeta 1, que incorpora
5 resinas con propiedades de resistencia al agua de mar, pero sin carga metálica, presentaba incrustaciones en la superficie. Las probetas 2, 3, 4, 5 Y 6, fabricadas con resinas antiincrustantes, no presentaban incrustaciones.
Ejemplo 3: Fabricación de un barco de material compuesto
10 Se construyó una embarcación de servicio de siete metros de eslora en material compuesto, formado con resina de poliéster especial para uso marino y refuerzos de fibra de vidrio. Esta embarcación consta de un casco y una parte superior que incorpora la regala y la cubierta, que se apoya en elementos interiores de madera.
15 Se prepararon las secciones de madera para elaborar los modelos de las distintas partes del barco. Posteriormente se realizaron los moldes en plástico reforzado con fibra de vidrio según el sistema convencional, y después, se fabricaron las piezas del casco, la cubierta y de otras partes del barco.
20 Primeramente, se prepararon el gel coal, las resinas y los refuerzos que se utilizaron en el proceso de moldeo de la embarcación. El gel coal que se aplicó sobre el molde del casco llevaba una carga de partículas de bronce resistente a la corrosión con las mismas características de las partículas descritas en el Ejemplo 1 y con un porcentaje del 40% del peso total de la resina. En el gel coal se incorporó también
25 pasta tixotrópica para evitar descolgamientos de esta capa de resina.
Después de la deposición del gel coal sobre el molde del casco del barco, se aplicaron las capas sucesivas de resina y refuerzo de fibra de vidrio, y finalmente el top coal. Así pues, las piezas del barco estaban compuestas por una capa de gel 30 coal de 0,4 mm de espesor con partículas de bronce; tres capas de mat de 600 g/m2 con resina, relación de resinalvidrio 311, Y de 4,8 mm de espesor total; dos capas de tejido de vidrio de 900 91m2 con resina, relación de resina/vidrio 1/1, Y 2,2 mm de
espesor total; y una capa de top coat de 0,4 mm de espesor con partículas de bronce. El espesor total del laminado del casco fue de 7,8 mm.
Para la fabricación de las otras partes del barco se siguió el mismo procedimiento.
Después de la la minación, estas piezas se introdujeron con sus moldes en un horno
de curado a una temperatura de sesenta grados centígrados durante seis horas y a
continuación se desmoldearon.
10 A continuación se realizó la unión del casco y la cubierta, y el montaje de las otras partes del barco.
Claims (3)
- REIVINDICACIONES1. Material compuesto caracterizado por que comprende una resina termoestable, un refuerzo de fibra y una carga de partículas de bronce, donde dicha resina termoestable está seleccionada entre el grupo compuesto por resina de epoxi, resina5 de poliéster, resina de viniléster, resina de poliuretano, resina de silicona, resina de poliimida y resina fenólica, y donde dicho refuerzo de fibra se selecciona entre el grupo compuesto por fibra de vidrio, fibra de carbono y fibra de kevlar.
- 2. Material compuesto según la reivindicación 1, caracterizado por que dichas partículas tienen un diámetro comprendido entre 10 y 400 micras.
- 10 3. Material compuesto según una de las reivindicaciones 1 Ó 2, caracterizado por que el peso de dichas partículas está comprendido entre un 20% y un 60% del peso total.
- 4. Uso de un material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 como superficie antiincrustante en contacto con el agua.
- 15 5. Uso seg ún reivindicación 4, caracterizado por que dicha superficie antiincrustante recubre superficies de yates, embarcaciones deportivas, botes salvavidas, lanchas de vigilancia, barcos de pesca, barcos de servicio, dragaminas, remolcadores, apéndices de barcos, hélices, mástiles, tuberías, boyas, submarinos y/o estructuras navales.
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