ES2587956T3 - Protector de riesgo electromagnético para materiales compuestos - Google Patents

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ES2587956T3 ES10770868.7T ES10770868T ES2587956T3 ES 2587956 T3 ES2587956 T3 ES 2587956T3 ES 10770868 T ES10770868 T ES 10770868T ES 2587956 T3 ES2587956 T3 ES 2587956T3
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John Ellis
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Abstract

Un estratificado de resistencia al peligro electromagnético flexible curable, que comprende una capa de material metálico conductor de electricidad, una lámina de material sólido poroso que tiene un peso por unidad de área de 5 a 100 g/m2, y resina termoendurecible, en donde una primera cara externa del estratificado comprende una lámina de respaldo que se puede separar en contacto con resina, en donde la lámina de material sólido poroso está dispuesta en la superficie de lámina de respaldo para reducir la adherencia de la primera cara externa, y una segunda cara externa del estratificado comprende resina, en donde la segunda cara externa tiene una mayor adherencia que la primera cara externa con la lámina de respaldo retirada, en la que la relación de la cantidad de resina en la segunda cara no soportada externa a la primera cara no soportada externa es de 1,1:1 pero menor de 10:1 y en donde la lámina de material sólido se extiende menos del 1,0% cuando una tira de material de 2,54 cm de anchura y 33,0 cm de longitud es sujetada desde un extremo y una masa de 500 g está unida y distribuida uniformemente a través del otro extremo de la tira durante 1 minuto.

Description

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DESCRIPCION
Protector de riesgo electromagnetico para materiales compuestos CAMPO TECNICO
La presente invencion se refiere a protectores de riesgo electromagnetico, particularmente protectores para cafdas de rayos, para aplicacion sobre materiales compuestos, adecuados para su aplicacion en un aparato de laminado automatico.
ANTECEDENTES
Los materiales compuestos tienen ventajas bien documentadas sobre los materiales de construccion tradicionales, particularmente en relacion al hecho de proporcionar propiedades mecanicas excelentes a densidades de material muy bajas. Como resultado, la utilizacion de tales materiales esta resultando cada vez mas generalizada y sus campos de aplicacion van desde “industrial” y “deportes y ocio” a componentes aeroespaciales de alto rendimiento.
Un material compuesto comun esta hecho de un estratificado de una pluralidad de capas de fibra, intercaladas con capas de resina. Aunque las fibras de carbono tienen alguna conductividad electrica, la presencia de las capas intercaladas significa que esto solo se exhibe en el plano del estratificado. La conductividad electrica en la direccion ortogonal a la superficie del estratificado, la asf llamada direccion z, es baja.
Esta falta de conductividad en la direccion z es generalmente aceptada para contribuir a la vulnerabilidad de estratificados compuestos a riesgos electromagneticos tales como la cafda de rayos. Una cafda de un rayo puede causar danos al material compuesto que pueden ser bastante extensos, y podna ser catastrofica si ocurre en la estructura de un avion en vuelo. Este es por lo tanto un problema particular para estructuras aeroespaciales hechas a partir de tales materiales compuestos.
Un metodo bien conocido de abordar este problema es incluir un elemento conductor, por ejemplo una malla o lamina metalica, en o cerca de la superficie externa del material compuesto.
Una forma comun que ha de aplicarse a tal elemento conductor es depositar manualmente, por parte de un controlador experto, el elemento conductor sobre la superficie de un molde para una estructura de carrocena aeroespacial. Subsiguientemente, el material compuesto, que comprende laminas de fibras estructurales y resina termoendurecible, tfpicamente en la forma de pre-impregnados, es depositado sobre la parte superior del elemento conductor. Sin embargo, las capas estructurales tienden a establecerse de manera automatizada por medio de un denominado aparato de laminado automatico, o ATL (encintado automatico).
Una maquina ATL tfpica requiere un rollo de material que es cargado sobre un mandril y alimentado a traves de un sistema de rodillos a la cabeza ATL. Tfpicamente el recorrido implicara una etapa de corte y una etapa de calentamiento opcional. La etapa de corte asegura que las dimensiones del material son exactamente como se requiere, ya que cualquier desviacion puede dar como resultado un acabado inaceptable. En la cabeza de ATL hay normalmente dos metodos de aplicacion, la “zapata” de ATL o el “rodillo de compactacion” de la cabeza de ATL. Cualquiera que sea el metodo empleado el material es llevado hacia abajo a contacto con la superficie y se aplica presion sobre una lamina de respaldo superior de papel de separacion. La superficie inferior pegajosa se adhiere bajo presion y la lamina de respaldo es retirada automaticamente. Durante un proceso de ATL, el material que esta siendo depositado esta expuesto a tensiones muy altas de entre 50 y 300 N sobre una anchura de producto tfpica de 300 mm.
Siguiendo el procedimiento de laminado, la disposicion es curada por exposicion a temperatura elevada, y opcionalmente a presion elevada, para producir un estratificado compuesto curado. El estratificado curado se toma del molde y el elemento conductor esta presente como parte de la estructura en el exterior de la estructura aeroespacial que ha de ser formada.
Se ha demostrado satisfactoriamente que los materiales compuestos proporcionan estructuras robustas, ligeras y fiables para aplicaciones aeroespaciales. Existe asf una tendencia a una utilizacion creciente y a una sustitucion gradual de la estructura metalica tradicional. Como resultado, se estan produciendo areas cada vez mayores del avion a partir de material compuesto. Por consiguiente, la mano de obra requerida para depositar el elemento conductor esta resultando en un coste creciente y una carga de tiempo en la fabricacion de tales estructuras.
Idealmente tales elementos protectores de riesgo electromagnetico conductor senan depositados automaticamente, como lo es el material compuesto, sin embargo esto esta lleno de dificultades y no se conoce que exista ninguna solucion automatizada satisfactoria.
El documento US 2009/258220 A1 describe un sistema y un metodo para la fabricacion de material de proteccion contra la cafda de rayos integrado.
El documento DE 10 2006 035847 A1 describe un metodo de produccion de una seccion de ala para por ejemplo un
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avion, que implica depositar la disposicion estructural sobre el aparato de laminado por la maquina de encintado, y curar la disposicion estructural para formar la seccion de ala.
El documento US 2006/292375 A1 describe composiciones de resina con carga termoplastica elevada.
El documento GB 2 433 467A describe una estructura protectora de superficie exterior.
El documento US 2003/064223 A1 describe pre-impregnados epoxi estables a temperature ambiente.
De acuerdo con la invencion, se ha proporcionado un estratificado, un proceso, un componente y un metodo como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones adjuntas.
Despues de alguna investigacion, los presentes inventores han encontrado que es particularmente diffcil proporcionar un protector de riesgo electromagnetico que sea capaz de adherirse a la superficie de un molde y ser separado de su lamina de respaldo, mientras el protector permanece coherente y permanece reunido durante el laminado automatizado.
Una dificultad fundamental es que la superficie de un molde esta disenada para ser diffcil de adherirse con el fin de que el producto formado pueda ser facilmente retirado. Asf desarrollar una sustancia para adherir al molde es un reto. Ademas, no debe solo adherirse al molde si no tambien adherirse a el mas fuertemente de lo que lo hace cualquier lamina de respaldo que es adherida al mismo.
Asf, en un primer aspecto la invencion se refiere a un estratificado de resistencia al riesgo electromagnetico flexible curable, que comprende una capa de material metalico electricamente conductor y resina termoendurecible, en el que una primera cara externa del estratificado comprende una lamina de respaldo que se puede separar en contacto con resina, y una segunda cara externa del estratificado comprende resina, en el que la segunda cara externa tiene una adherencia mayor que la primera cara externa con la lamina de respaldo retirada.
Se ha encontrado que tal estratificado de resistencia electromagnetica se adhiere a las superficies del molde y es capaz de separarse de la lamina de respaldo y asf puede ser fijado satisfactoriamente en el.
En otro aspecto, la invencion se refiere a la combinacion de un estratificado de resistencia al riesgo electromagnetico flexible, curable, y a un molde, comprendiendo el estratificado una capa de material metalico electricamente conductor y resina termoendurecible, en el que una primera cara externa del estratificado comprende una lamina de respaldo que se puede separar en contacto con resina, y una segunda cara externa del estratificado comprende resina en contacto con una superficie de moldeo del molde, en el que la fuerza de adhesion entre la segunda cara externa y la superficie del molde es mayor que entre la lamina de respaldo y la resina en la primera cara externa.
Como el estratificado es un protector de materiales compuestos convencionales, y esta destinado a ser combinado con tal material, tales estructuras compuestas no son necesarias en el propio estratificado. Asf ffpicamente el estratificado esta libre de capas de fibras discretas, por ejemplo las fibras de un solo filamento que son puestas juntas unidireccionalmente o tejidas para formar una capa estructural del compuesto.
Adicionalmente, el estratificado comprende ffpicamente una via ininterrumpida de resina a traves del grosor del estratificado para proporcionar coherencia. En otras palabras, las dos caras externas del estratificado estan preferiblemente en comunicacion resinosa.
Los dispositivos de laminado automatico emplean ffpicamente un rollo de material preparado espedficamente para el aparato. Asf, el estratificado es preferiblemente lo bastante flexible de modo que es capaz de formar un rollo con un diametro de menos de 20 cm, preferiblemente menos de 10 cm.
Los aparatos de laminado automaticos conocidos requieren que el rollo satisfaga dimensiones particulares. Asf, el rollo es o bien enrollado sobre un nucleo de diametro interior de 254 mm o bien de 295 mm dentro de una tolerancia de 0,5 mm de cualquier manera y el rodillo tiene o bien 300 mm o bien 150 mm de longitud dentro de una tolerancia de 0,050 mm de cualquier manera.
Como tal, el estratificado preferiblemente no es tan grueso que no pueda ser enrollado facilmente. Asf ffpicamente el estratificado tiene un grosor de desde 0,5 a 5,0 mm, preferiblemente desde 0,5 a 4,0, mas preferiblemente desde 1,0 a 3,0 mm.
El material metalico conductor es ffpicamente en forma de lamina, y puede ser poroso o no poroso, por ejemplo una lamina metalica expandida. Preferiblemente el material metalico es poroso donde los poros pueden ser microscopicos o grandes agujeros abiertos. En una realizacion preferida, el material metalico es una lamina metalica expandida que toma la forma de un material de tela metalica. Si el material metalico es no poroso entonces comprendera ffpicamente tiras discretas de modo que la resina pueda unir el estratificado junto desde ambos lados del material metalico.
El material metalico puede comprender una variedad de metales conductores, por ejemplo bronce, aluminio, cobre, plata, oro, mquel, zinc y tungsteno. Se prefiere el cobre debido a su excelente conductividad electrica.
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El grosor y el peso del material metalico conductor pueden variar significativamente segun se requiera un protector de rayos de servicio pesado o de servicio ligero. La presente invencion trabaja igualmente bien sobre un intervalo de grosores y pesos y asf el material metalico conductor tiene preferiblemente un peso por unidad de area de desde 50 a 1000 g/m2. Sin embargo, la invencion es particularmente adecuada para los materiales metalicos de menor peso y asf preferiblemente el material metalico tiene un peso por unidad de area de desde 50 a 500 g/m2, mas preferiblemente desde 50 a 200 g/m2.
Como el material metalico conductor puede ser seleccionado sobre un amplio rango de pesos, el peso del estratificado puede variar consiguientemente. Sin embargo, el peso del estratificado excluyendo el material metalico es tipicamente controlado de forma mas estricta. Asf el peso por unidad de area del estratificado excluyendo el elemento metalico es preferiblemente menor de 800 g/m2, mas preferiblemente menor de 500 g/m2, mas preferiblemente menor de 300 g/m2.
Tambien se ha encontrado que las altas tensiones aplicadas a tales estratificados de resistencia al riesgo electromagnetico durante la utilizacion de un aparato de encintado automatico puede causar deformacion, estiramiento o remodelado del elemento conductor, particularmente cuando es un metal altamente ductil tal como cobre.
Asf, preferiblemente el estratificado comprende ademas una lamina sustancialmente que no se puede remodelar de material solido.
Que no se puede remodelar sustancialmente significa que cuando es colocado bajo tensiones encontradas durante la aplicacion automatica del encintado, ocurre un estiramiento no significativo en el plano y retiene su forma original. Asf el material podrfa ser igualmente descrito como siendo sustancialmente no extensible o sustancialmente que no se puede estirar. Claramente el material solido es flexible y plegable pero lo consigue sin alterar su forma. Otro termino que describe esta propiedad es que el material solido no es ductil.
Por “sustancialmente que no se puede remodelar" se entiende que el material se extiende menos del 1,0% cuando una tira de material de 2,54 cm de anchura y 33,0 cm de longitud es colgada desde un extremo y una masa de 500 g es unida y distribuida uniformemente a traves del otro extremo de la tira durante 1 minuto. Preferiblemente el material se extiende menos del 0,5%.
El material solido que no se puede remodelar sustancialmente puede ser poroso o no poroso. Sin embargo, un material poroso es ventajoso ya que permite que una resina sin curar fluya a traves de los poros durante la fabricacion asegurando asf que un estratificado coherente es formado con el material solido efectivamente embebido en resina.
El material solido puede ser electricamente conductor o electricamente aislante. Sin embargo puede haber ventajas en cuanto a la resistencia a la cafda de rayos si es electricamente aislante.
El material para el material solido se puede seleccionar a partir de un numero de posibilidades tales como fibra de vidrio tales como tejidos o velos y polnrieros aislantes tales como poliester y nailon.
Un velo que comprende fibras cortas de material y formadas juntas aleatoriamente para formar una manta, proporciona una disposicion excelente para un material sustancialmente que no se puede remodelar.
Como es importante minimizar el peso del estratificado, el material solido es tipicamente de muy poco peso por unidad de area. Tfpicamente tiene un peso por unidad de area de desde 5 a 100 a/m2, preferiblemente desde 5 a 50 g/m2, mas preferiblemente desde 5 a 40 g/m2, mas preferiblemente desde 5 a 20 g/m2.
La lamina de respaldo puede ser una de las muchas utilizadas tfpicamente en la tecnica en fabricacion de pre- impregnados. Tfpicamente esta hecha de papel pero puede estar hecha de otros materiales.
La resina termoendurecible se puede seleccionar a partir de las conocidas convencionalmente en la tecnica para utilizar en fabricacion de material compuesto, tales como resinas de fenol-formaldetndo, urea-formaldehido, 1,3,5-triacina-2,4,6- triamina (melamina), bismaleimida, resina de epoxi, resinas de ester de vinilo, resinas de benzoxacina, poliesteres, poliesteres insaturados, resinas de ester de cianato, o mezclas de los mismos.
Son particularmente preferidas resinas de epoxi, por ejemplo resinas de epoxi monofuncionales, bifuncionales, trifuncionales o tetrafuncionales. Resinas de epoxi bifuncionales preferidas incluyen diglicidil eter de Bisfenol F (por ejemplo, Araldite GY 281), diglicidil eter de Bisfenol A, diglicidil dihidroxi naftaleno y mezclas de los mismos. Una resina de epoxi altamente preferida es una resina de epoxi trifuncional que tiene al menos un anillo de fenilo meta-sustituido en su cadena principal, por ejemplo Araldite MY 0600. Una resina de epoxi tetrafuncional preferida es tetraglicidil diamino difenilmetano (por ejemplo, Araldite MY721). Una mezcla de resinas de epoxi bi- y tri-funcionales tambien es altamente preferida.
La resina termoendurecible tambien puede comprender uno o mas agentes de curado. Los agentes de curado adecuados incluyen anhfdridos, particularmente anhfdridos poli-carboxflicos; aminas, particularmente aminas aromaticas, por ejemplo 1,3-diamino benceno, 4,4'-diaminodifenilmetano, y particularmente las sulfonas, por ejemplo 4,4'- diaminodifenil sulfona (4, 4' DDS), y 3,3'-diaminodifenil sulfona (3, 3' DDS), y las resinas de fenol-formaldehido. Los
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agentes de curado preferidos son las amino sulfonas, particularmente 4,4' DDS y 3,3' DDS.
La resina termoendurecible tambien esta presente tipicamente en capas discretas, que contienen posiblemente una o mas laminas porosas del metal y, si esta presente, el material solido embebido en ellas. Asf el material metalico y, si esta presente, usualmente tambien el material solido, estaran tfpicamente junto a dos capas de resina, es dedr, emparedados entre ellas, que pueden estar en comunicacion resinosa entre sf a traves de los poros o aberturas en el material metalico.
En una realizacion preferida, la lamina de material solido que no se puede remodelar sustancialmente esta posicionada entre el material metalico conductor y la lamina de respaldo. Se ha encontrado que cuando la lamina de material solido es porosa, la resina tiende a migrar preferiblemente hacia el interior del estratificado, reduciendo asf la pegajosidad de la superfine de resina en el lado que comprende la lamina de material solido (poroso). Disponiendo el material solido para que este en el lado de la lamina de respaldo, la adherencia o pegajosidad de esta cara interna es asf reducida.
Asf, en una realizacion preferida, el estratificado comprende capas de material con el fin de, empezando con la lamina de respaldo: una capa de resina, la lamina de material solido, una capa de resina, el material metalico y una capa de resina con una via ininterrumpida continua de resina a traves del grosor del estratificado.
Sin embargo, tambien se ha encontrado que el material solido que no se puede remodelar sustancialmente puede proporcionar un acabado de superficie superior cuando esta posicionado en el lado del material metalico no cubierto en la lamina de respaldo. Esto es porque cubre la superficie a veces basta del material metalico y proporciona un flujo de resina uniforme y reducido.
Por lo tanto en una realizacion preferida adicional, el estratificado comprende una segunda lamina que no se puede remodelar sustancialmente de material solido. En esta realizacion se ha encontrado que tener una lamina de material solido en ambos lados del material metalico es particularmente preferido porque el acabado superficial del material es mejorado mientras que tambien sigue siendo adecuado para un laminado automatizado y se proporcionan otras mejoras en estiramiento en la resistencia al remodelado.
Con el fin de ayudar a asegurar que se consiga una adherencia relativa, es preferible que haya una mayor cantidad de resina en el lado del material metalico que no contiene la lamina de respaldo que en el lado que contiene la lamina de respaldo. Por lo tanto se prefiere que la relacion de la cantidad de resina en el lado no respaldado al lado respaldado sea mayor que 1:1 pero menor que 10:1, preferiblemente desde 1,1:1 a 5:1, mas preferiblemente desde 1,3:1 a 3:1.
Los estratificados segun la invencion pueden ser fabricados en una variedad de formas. Sin embargo, preferiblemente son fabricados de forma continua reuniendo capas de material.
Asf, en otro aspecto, la invencion se refiere a un proceso para la fabricacion de un estratificado de resistencia electromagnetica como se ha descrito aqrn, que comprende alimentar de forma continua la lamina de material metalico electricamente conductor, y llevar a contacto con las caras exteriores del material dos laminas de material de respaldo al menos una de las cuales esta revestida en resina termoendurecible, comprimir despues de ello las laminas juntas y luego retirar una lamina de material de respaldo.
Si esta presente, el material solido que no se puede remodelar sustancialmente es preferiblemente alimentado al mismo tiempo que el material metalico.
Tfpicamente la compresion de las laminas es llevada a cabo pasando las laminas a traves de uno o mas rodillos, por ejemplo entre dos rodillos de aplastamiento que giran en sentido contrario. Durante la etapa de compresion el estratificado es calentado tfpicamente de modo que se reduce la viscosidad de la resina sin iniciar el curado, por ejemplo a una temperatura de desde 40 a 150 °C.
En una realizacion preferida ambas laminas de material de respaldo estan revestidas en resina termoendurecible.
La lamina de material solido que no se puede remodelar sustancialmente es adherida preferiblemente a un revestimiento de resina que reviste una lamina de material de respaldo. Se ha encontrado que esto proporciona un estratificado coherente cuando la resina tiende a migrar internamente al estratificado durante la compresion.
En una realizacion preferida un segundo material solido que no se puede remodelar sustancialmente tambien es adherido a un revestimiento de resina que reviste la otra lamina de material de respaldo.
Se observara que, en el proceso anterior, la lamina de respaldo que es retirada es de la cara exterior del estratificado que es la mas adhesiva de las dos. En la practica esto no parece que sea posible, ya que cualquier proceso continuo que intente esto dara como resultado inevitablemente que no se desee que la lamina de respaldo de la cara externa menos adhesiva sea retirada.
Los inventores han encontrado que esto puede ser de hecho conseguido. Preferiblemente, ambas laminas de material de respaldo son retiradas, tfpicamente de forma simultanea. Esto se ha encontrado que puede ser conseguido, incluso cuando una de las laminas de respaldo puede estar adherida a una cara externa del estratificado con una fuerza mayor
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que la otra. Esto es a continuacion seguido llevando a contacto con la cara externa menos adhesiva, una lamina de material de respaldo de sustitucion, tipicamente seguido por la compresion de la lamina al estratificado.
Preferiblemente el material de respaldo que es retirado (bien una o bien dos laminas) es de mala calidad. Un papel de mala calidad es un papel que tiene al menos uno, preferiblemente al menos dos, mas preferiblemente al menos tres o incluso al menos cuatro de los siguientes atributos: tiene una separacion de mas de 15,5 cN/10 cm segun el PA 3,1- 20/Finat 10; tiene una resistencia mecanica buena con una resistencia mecanica a traccion menor de 20 N/mm2 de acuerdo con ISO 527-3/2/500; tiene un grosor de menos de 90 micrometros; tiene un peso de menos de 80 g/m2
Preferiblemente el material de respaldo que no es retirado o el material de respaldo de sustitucion es de buena calidad. Un papel de buena calidad es un papel que tiene al menos uno, preferiblemente al menos dos, mas preferiblemente al menos tres e incluso al menos cuatro de los siguientes atributos: tiene una separacion de menos de 15,5 cN/10 cm segun el PA 3,1-20/Finat 10; tiene una buena resistencia mecanica con una resistencia mecanica a traccion mayor de 20N/mm2 de acuerdo con ISO 527-3/2/500; tiene un grosor de desde 100 a 200 micrometros; tiene un peso de desde 100 a 200 g/m2.
El estratificado es entonces tfpicamente enrollado para formar un rollo y preparado para ser depositado sobre una superficie del molde por un aparato de encintado automatico.
Asf, en un aspecto adicional, la invention se refiere a un metodo para depositar sobre una superficie del molde, un estratificado de resistencia al riesgo electromagnetico flexible curable como se ha descrito aqrn, en el que una cara externa del estratificado comprende una lamina de respaldo que se puede separar en contacto con resina, en el que el estratificado es alimentado automaticamente desde un rollo a la superficie del molde por una cabeza de herramienta de tal manera que la cara externa mas adhesiva del estratificado que comprende resina termoendurecible curable hace contacto con la superficie del molde y el estratificado se adhiere a la superficie del molde cuando la herramienta deposita el estratificado y la lamina de respaldo es retirada, dejando el estratificado en su sitio sobre la superficie del molde sin su lamina de respaldo.
Esto va tfpicamente seguido por la operation de depositar sobre la superficie expuesta del estratificado depositado, un numero de pre-impregnados que comprenden fibras estructurales y resina termoendurecible.
Una vez que se han depositado los pre-impregnados, la disposition es curada por exposition a temperatura elevada, y opcionalmente a presion elevada, para producir un estratificado curado resistente al riesgo electromagnetico.
Asf, en un aspecto adicional, la invencion se refiere a un estratificado curado resistente al riesgo electromagnetico obtenible por el metodo anterior.
Tal estratificado curado es particularmente adecuado como un componente del cuerpo de un vehfculo, particularmente para un componente del fuselaje de vehfculo aeroespacial.
La invencion sera ahora ilustrada, a modo de ejemplo, y con referencia a las siguientes figuras, en las que:
La fig. 1a es una representacion esquematica de una vista en seccion transversal a traves de un estratificado de protection contra el riesgo electromagnetico que cae fuera de la presente invencion.
La fig. 1b es una representation esquematica de un proceso para la fabrication del estratificado mostrado en la fig. 1a.
La fig. 2a es una representacion esquematica de una vista en seccion transversal a traves de un estratificado de proteccion contra el riesgo electromagnetico de acuerdo con la invencion.
La fig. 2b es una representacion esquematica de un proceso para la fabricacion del estratificado mostrado en la fig. 2a.
La fig. 3a es una representacion esquematica de una vista en seccion transversal a traves de un estratificado de proteccion contra el riesgo electromagnetico de acuerdo con la invencion.
La fig. 3b es una representacion esquematica de un proceso para la fabricacion del estratificado mostrado en la fig. 3a.
La fig. 4a es una representacion esquematica de una vista en section transversal a traves de un estratificado de proteccion contra el riesgo electromagnetico de acuerdo con la invencion.
La fig. 4b es una representacion esquematica de un proceso para la fabricacion del estratificado mostrado en la fig. 4a.
La fig. 5a es una representacion esquematica de una vista en seccion transversal a traves de un estratificado de proteccion contra el riesgo electromagnetico de acuerdo con la invencion.
La fig. 5b es una representacion esquematica de un proceso para la fabricacion del estratificado mostrado en la fig. 5a.
La fig. 6a es una representacion esquematica de una vista en seccion transversal a traves de un estratificado de
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proteccion contra el riesgo electromagnetico de acuerdo con la invencion.
La fig. 6b es una representacion esquematica de un proceso para la fabricacion del estratificado mostrado en la fig. 6a.
La fig. 7 es una imagen de una cabeza de herramienta de un aparato de encintado automatizado adecuado para utilizar en la presente invencion.
EJEMPLOS
Un numero de estratificados de resistencia electromagnetica que comprenden una lamina de cobre expandida de 73 g/m2 como el componente metalico fueron fabricados con un contenido variable de resina. Los estratificados incluyen, uno, dos o cero velos de poliester de 12 g/m2 disponibles bajo el nombre Optimat de Technical Fibre Products (Kendal, UK), que constituyen el material solido que no se puede remodelar sustancialmente.
Todos los estratificados fueron ensayados para su adecuacion para depositar sobre una superficie de molde mediante el uso de un aparato de encintado automatizado y fueron evaluados en cuanto a sus propiedades de estabilidad y facilidad de separacion sobre cinco en una escala arbitraria.
La calidad del acabado superficial fue tambien evaluada, utilizando de nuevo una escala arbitraria de cinco puntos con propositos de comparacion.
Para Estabilidad de ATL
1 - Estratificado estirado y deformado inaceptablemente
4 - Estiramiento muy pequeno - aceptable
5 - Estiramiento no perceptible Para Separacion de ATL
1 - estratificado no se separa de la lamina de respaldo en absoluto
3 - estratificado puede ser separado sobre el molde pero solo teniendo cuidado en cuanto a la velocidad del proceso
4 - Separacion aceptable sobre un rango de velocidades del proceso.
5- Separacion excelente en general
Para acabado superficial
1- Acabado superficial malo - agujeritos claros
2 - Agujeritos aun visibles
3 - Agujeritos no visibles pero superficie de resina no uniforme
4 - Acabado superficial liso
5 - Acabado superficial superior.
Los resultado se han mostrado a continuacion en la tabla 1.
Tabla 1
1 2 3 4 5 6 7
Peso de cobre
73 73 73 73 73 73 73
Peso de Resina 1
85 85 85 85 85 85 85
Peso de Resina 2
85 85 - 85 85 85 30
Peso de Velo 1
- 12 12 - 12 12 12
Peso de Velo 2
- - - 12 12 12 12
Resultados de ATL (clasificacion de cada 5)
1 4 4 4 5 5 5
Resultados de ATL (clasificacion de cada 5)
- 1 1 4 3 5 5
Resultados de acabado superficial (clasificacion de cada 10)
1 4 3 2 4 4 5
Todos los pesos estan en gramos por metro cuadrado (g/m2). La posicion 1 se refiere al lado del material metalico no cubierto en papel de respaldo y la posicion 2 se refiere al lado del material metalico cubierto en papel de respaldo.
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Los Ejemplos 1 a 6 se llevaron a cabo de acuerdo con los procesos 1b a 6b respectivamente. El ejemplo 7 se llevo a cabo por el proceso 6b.
Volviendo a las figuras, las figs. 1a a 6a muestran representaciones esquematicas de secciones transversales a traves de estratificados de resistencia contra la cafda de rayos, cada una de las cuales es fabricada por los procesos 1b a 6b respectivamente. La fig. 1a esta fuera de la invencion mientras las figs. 2a a 6a estan de acuerdo con la invencion. Asf, la fig. 1b esta fuera de la invencion mientras las figs. 2b a 6b estan de acuerdo con la invencion. Se utilizan los mismos materiales a lo largo de todas las figuras donde las caractensticas son equivalentes.
Los estratificados comprenden una lamina de cobre expandida 10 que constituye el componente metalico rodeado en ambos lados por capas de resina termoendurecible 12 y respaldado en un lado por el papel de respaldo 14.
La fig. 2a muestra esta disposicion con la adicion de un velo de poliester/nailon 16, que constituye el material solido que no se puede remodelar sustancialmente, posicionado en el lado del material metalico que mira lejos del papel de respaldo 14.
La fig. 3a muestra la disposicion de la fig. 2a pero en la que ninguna capa de resina 12 esta presente en el lado del papel de respaldo.
La fig. 4a muestra la disposicion de la fig. 2a pero en la que el velo 16 esta posicionado entre el material metalico 10 y la resina 12 y la lamina de respaldo 14.
Las figs. 5a a 6a muestran la disposicion de la fig. 2a pero en la que se ha posicionado un velo adicional entre el material metalico 10 y la resina 12 y la lamina de respaldo 14.
Las figs. 1b a 6b muestran un carrete de lamina de cobre expandida que es alimentado a traves de rodillos de compactacion calentados 28 y eventualmente enrollada sobre el carrete 32 de enrollamiento.
En la fig. 1b la lamina de cobre expandida es llevada a contacto en ambas caras con papel de respaldo revestido con resina termoendurecible desde los carretes 22 y 24 antes de ser alimentada a traves de los rodillos de compactacion calentados 28. Despues de compactacion, se retira la lamina superior de papel de respaldo, dejando detras la resina y es enrollada sobre el rodillo de rebobinado superior 30 de papel, antes de que el conjunto mostrado en la fig. 1a pase al carrete 32 de enrollamiento.
En la fig. 2b, la disposicion es la misma que para la fig. 1b excepto en que se sustituye el carrete 22 por el carrete 23 que comprende el velo adherido a una capa de resina que esta a su vez adherida al papel de respaldo.
En la fig. 3b, la disposicion es la misma que para la fig. 2b, excepto en que se sustituye el carrete 24 por el carrete 25 que comprende solo papel de respaldo.
En la fig. 4b, la disposicion es la misma que para la fig. 1b, excepto en que se sustituye el carrete 24 por el carrete 26 que comprende el velo adherido a una capa de resina que esta a su vez adherida al papel de respaldo.
En la fig. 5b la disposicion es la misma que para la fig. 4b, en la que se sustituye el carrete 22 por el carrete 23 que comprende una segundo velo adherido a una capa de resina que esta a su vez adherida al papel de respaldo.
En la fig. 6b, la disposicion es la misma que para la fig. 5b, en la que ademas de que la lamina superior de papel de respaldo esta siendo retirada, la lamina inferior de papel de respaldo tambien es retirada simultaneamente y enrollada por el rodillo de rebobinado 34 inferior del papel. Adicionalmente, una lamina nueva de papel de respaldo es subsiguientemente llevada a contacto con el estratificado en produccion desde el rodillo de devanado 38 de papel.
La fig. 7 muestra una imagen de la cabeza de herramienta 50 de un aparato de encintado automatizado adecuado para utilizar en la presente invencion. El estratificado 52 es alimentado a la cabeza de deposicion 54 despues de ser hecho pasar sobre el rodillo 56. La cabeza de deposicion 54 hace pasar el estratificado 52 sobre la superficie de molde 58. Cuando el estratificado 52 hace contacto con la superficie del molde, la adhesion entre el estratificado 52 y el molde 58 es mayor que la que hay entre el estratificado 52 y su papel de respaldo 60 y asf permanece adherido al molde cuando el papel de respaldo 60 se separa y es llevado sobre un rodillo (no mostrado).

Claims (20)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un estratificado de resistencia al peligro electromagnetico flexible curable, que comprende una capa de material metalico conductor de electricidad, una lamina de material solido poroso que tiene un peso por unidad de area de 5 a 100 g/m2, y resina termoendurecible, en donde una primera cara externa del estratificado comprende una lamina de respaldo que se puede separar en contacto con resina, en donde la lamina de material solido poroso esta dispuesta en la superficie de lamina de respaldo para reducir la adherencia de la primera cara externa, y una segunda cara externa del estratificado comprende resina, en donde la segunda cara externa tiene una mayor adherencia que la primera cara externa con la lamina de respaldo retirada, en la que la relacion de la cantidad de resina en la segunda cara no soportada externa a la primera cara no soportada externa es de 1,1:1 pero menor de 10:1 y en donde la lamina de material solido se extiende menos del 1,0% cuando una tira de material de 2,54 cm de anchura y 33,0 cm de longitud es sujetada desde un extremo y una masa de 500 g esta unida y distribuida uniformemente a traves del otro extremo de la tira durante 1 minuto.
  2. 2. Un estratificado segun la reivindicacion 1, que comprende una via ininterrumpida de resina a traves del grosor del estratificado.
  3. 3. Un estratificado segun la reivindicacion 1 o 2, que es preferiblemente lo bastante flexible para ser capaz de formar un rodillo con un diametro de menos de 20 cm.
  4. 4. Un estratificado segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene un grosor de desde 0,5 a 5,0 mm.
  5. 5. Un estratificado segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material metalico conductor tiene la forma de una lamina y es poroso.
  6. 6. Un estratificado segun la reivindicacion 5, en el que el material metalico es una hoja de metal expandida que toma la forma de un material de tela metalica.
  7. 7. Un estratificado segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material metalico tiene un peso por unidad de area de desde 50 a 1500 g/m2.
  8. 8. Un estratificado segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el peso por unidad de area del estratificado excluyendo el elemento metalico es menor de 800 g/m2.
  9. 9. Un estratificado segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el estratificado comprende una segunda lamina de material solido poroso.
  10. 10. Un estratificado segun la reivindicacion 9, en el que una lamina de lamina de material solido poroso esta posicionada en ambos lados del material metalico.
  11. 11. Un proceso para la fabricacion de un estratificado de resistencia electromagnetica segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el proceso alimentar al mismo tiempo de forma continua la lamina de material solido poroso con la lamina de material metalico electricamente conductor, y llevando a contacto con las caras exteriores de las dos laminas de material de material de respaldo, en el que ambas laminas de material de respaldo estan revestidas en resina termoendurecible, comprimiendo despues de ello las laminas juntas y luego retirando simultaneamente ambas laminas de material de respaldo que es seguido llevando a contacto con la cara externa menos pegajosa una lamina de material de sustitucion de respaldo.
  12. 12. Un proceso segun la reivindicacion 11, en el que la compresion de las laminas es llevada a cabo haciendo pasar las laminas a traves de uno o mas rodillos.
  13. 13. Un proceso segun la reivindicacion 11, en el que la lamina de material solido poroso esta adherida a un revestimiento de resina que reviste una lamina de material de respaldo.
  14. 14. Un proceso segun la reivindicacion 13, en el que una segunda lamina de material solido poroso tambien esta adherida a un revestimiento de resina que reviste la otra lamina de material de respaldo.
  15. 15. Un proceso segun cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que es seguido por el estratificado que esta siendo enrollado para formar un rollo.
  16. 16. Un metodo para depositar sobre una superficie del molde, un estratificado de resistencia electromagnetica flexible curable segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que una cara externa del estratificado comprende una lamina de respaldo que se puede separar en contacto con resina, en el que el estratificado es alimentado automaticamente desde un rollo a la superficie del molde por una cabeza de herramienta de tal manera que una cara externa del estratificado que comprende resina termoendurecible curable pegajosa hace contacto con la superficie del molde y el estratificado se adhiere a la superficie del molde cuando la herramienta deposita el estratificado y la lamina de respaldo es retirada, dejando el estratificado en su sitio sobre la superficie del molde sin su lamina de respaldo.
  17. 17. Un metodo segun la reivindicacion 16, que va seguido por la operacion de depositar sobre la superficie expuesta del estratificado depositado, un numero de pre-impregnados que comprenden fibras estructurales y resina termoendurecible.
  18. 18. Un metodo segun la reivindicacion 17, en el que la disposicion es curada por exposicion a temperature elevada, y opcionalmente presion elevada, para producir un estratificado curado resistente electromagnetico.
    5 19. Un estratificado curado resistente al riesgo electromagnetico obtenible por el metodo segun la reivindicacion 18.
  19. 20. Un componente de fuselaje de vehfculo aeroespacial, que comprende un estratificado curado segun la reivindicacion
  20. 19.
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