ES2606832T3 - Procedimiento de realización de un compuesto del tipo sándwich mediante co-cocción - Google Patents

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Frédéric VEILLERAUD
Florian LAVELLE
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Abstract

Procedimiento de realización de un compuesto (10) que comprende dos pieles (14) de material compuesto, adheridas a cada lado de un alma (12) que se presenta en forma de un panel del tipo en nido de abeja que comprende alvéolos (16) perpendiculares al plano principal del panel; comprendiendo el procedimiento una etapa consistente en superponer las pieles (14) y el alma (12) en un molde (18), y una etapa de cocción de las pieles (14) sobre el alma (12) para realizar simultáneamente el endurecimiento de las pieles (14) y el encolado de las pieles (14) con el alma (12); caracterizado porque consiste en colocar una capa de rigidez (22) entre el alma (12) y al menos una piel (14) durante la etapa de superposición de las pieles (14) y del alma (12), con dicha capa de rigidez (22) realizada de manera a repartir las fuerzas de presión entre dicha al menos una piel (14) asociada y el alma (12).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de realizacion de un compuesto del tipo sandwich mediante co-coccion Ambito tecnico
La invencion propone un procedimiento para realizar un compuesto del tipo sandwich mediante co-coccion que permite limitar la porosidad de los materiales.
La invencion permite especialmente limitar los fenomenos denominados de telegraphing y de aumento de volumen.
Estado de la tecnica anterior
Se ha representado en la figura 1 un compuesto 10 convencional del tipo sandwich, consistente en un ensamblaje de pieles 14 de material compuesto, constituidas por ejemplo por fibras y por un liante, como una resina, a cada lado de un alma central 12 con, por ejemplo, una estructura del tipo en nido de abeja, mediante una pelicula de cola 26.
La realizacion del compuesto 10 mediante co-coccion permite realizar, en una unica etapa de coccion, el endurecimiento de las pieles 14 y su ensamblaje en el alma 12 mediante una pelicula de cola 26 entre cada piel y el alma, que se endurece asimismo durante la etapa de coccion.
Este procedimiento permite ganar tiempo con un procedimiento de ensamblaje en el que se cuecen las pieles 14 durante una primera etapa de coccion y se unen al alma 12 durante una segunda etapa de coccion de una pelicula de cola 26 entre el alma 12 y cada piel 14.
Durante la unica etapa de coccion, la resina que une las fibras entre ellas y la pelicula de cola 26 que une las pieles al alma se endurecen simultaneamente.
Esta etapa de coccion se lleva a cabo por medio de un dispositivo que comprende un molde inferior en el que se colocan las pieles 14 y el alma 12 para darles la forma del compuesto 10 por obtener y que comprende una membrana flexible, o vejiga, que recubre las pieles 14 y el alma 12 para aplicar un vacio de aire entre la vejiga y el molde.
El vacio de aire provoca entonces una presion de la vejiga y del molde sobre las pieles 14, apretandolas contra el alma 12 central.
Bajo esta presion, la piel 14 en contacto con la vejiga se deforma hacia el interior de los alveolos 16 del alma 12, y los compuestos de la otra piel 14, que estan en contacto con el molde, ascienden hacia el interior de los alveolos 16 del alma 12.
Estos fenomenos, que se denominan comunmente “telegraphing” el primero y “aumento de volumen” el segundo, limitan las propiedades mecanicas del compuesto 10, ya que las fibras de las pieles 14 no estan todas orientadas correctamente, especialmente a nivel de los extremos de los alveolos 16.
Para limitar el fenomeno de telegraphing, se ha propuesto introducir una placa que forma un repartidor de presion entre la vejiga y la piel adyacente.
Sin embargo, esta solucion no permite eliminar completamente el fenomeno de telegraphing y no permite limitar el fenomeno de aumento de volumen.
Se conocen procedimientos segun el estado de la tecnica anterior por medio de los documentos DE 10 2009 010 621 B3 y WO 2011/096935 A1.
La invencion tiene por objeto proponer un procedimiento para realizar un compuesto 10 del tipo sandwich mediante co-coccion, que permite limitar, al mismo tiempo, el fenomeno de telegraphing y el fenomeno de aumento de volumen.
Exposicion de la invencion
La invencion propone un procedimiento de realizacion de un compuesto que comprende dos pieles de material compuesto adheridas a cada lado de un alma que se presenta en forma de un panel del tipo en nido de abeja que comprende alveolos perpendiculares al plano principal del panel, comprendiendo el procedimiento una etapa consistente en superponer las pieles y el alma en un molde y una etapa de coccion de las pieles en el alma para realizar simultaneamente el endurecimiento de las pieles y el encolado de las pieles con el alma,
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caracterizado porque consiste en colocar una capa de rigidez entre el alma y al menos una piel durante la etapa de superposicion de las pieles y del alma, con dicha capa de rigidez realizada de manera a repartir las fuerzas de presion entre dicha al menos una piel asociada y el alma.
La introduccion de una capa de rigidez entre el alma y una piel permite limitar uno y/o el otro de los fenomenos de telegraphing y de aumento del volumen.
Preferiblemente, se interpone una capa de rigidez entre el alma y cada piel durante la etapa de colocacion de las pieles.
Preferiblemente, se interpone una capa de rigidez unicamente entre el alma y la piel que esta en contacto directo con el molde.
Preferiblemente, una vejiga recubre el apilamiento que comprende el alma, las pieles y la capa de rigidez, y un repartidor de presion esta dispuesto entre la vejiga y la piel situada mas cerca de la vejiga.
Preferiblemente, la capa de rigidez consiste en una capa de material compuesto precocida.
Preferiblemente, el compuesto posee una forma no plana y la forma de la capa de rigidez es similar a la forma final del compuesto.
Preferiblemente, la capa de rigidez consiste en una capa de material compuesto que se cuece durante dicha etapa de coccion.
Preferiblemente, la capa de rigidez comprende fibras que forman un mallado cuyo tamano de las mallas es inferior al tamano de los alveolos del alma.
Preferiblemente, la capa de rigidez esta formada a partir de bandas paralelas de fibras dispuestas solapadas unas sobre otras.
Preferiblemente, la capa de rigidez esta formada a partir de bandas cruzadas de fibras.
Breve descripcion de los dibujos
Otras caracteristicas y ventajas de la invencion apareceran mediante la lectura de la siguiente descripcion detallada, para cuya comprension se hara referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:
- la figura 1 es una representacion esquematica en corte de un compuesto del tipo sandwich obtenido segun el estado de la tecnica anterior;
- la figura 2 es un corte de las partes de un compuesto segun la invencion, colocadas en un dispositivo de moldeo antes de la etapa de coccion, en la que dos capas de rigidez estan incorporadas en el apilamiento;
- la figura 3 es un corte similar al de la figura 2, en la que se ha incorporado al apilamiento una unica capa de rigidez.
Exposicion detallada de modos de realizacion particulares
Se han representado en la figura 2 los elementos destinados a formar un compuesto 10 del tipo sandwich, que comprende un alma central 12 que, en este caso, es plana y horizontal, y dos pieles planas 14 repartidas verticalmente a cada lado del alma 12 y adheridas al alma 12 por medio de una capa de cola 26.
El alma 12 forma una estructura del tipo en nido de abeja, es decir que comprende una pluralidad de alveolos verticales 16 unidos unos a otros. El alma 12 esta realizada de un material conocido, por ejemplo un material compuesto, o bien un material metalico.
Las pieles 14 consisten cada una en una capa de un material compuesto.
El material compuesto que constituye las pieles 14 esta constituido por un refuerzo que se presenta en forma de fibras continuas o discontinuas que permiten garantizar la funcion de resistencia mecanica a las fuerzas y de una matriz, que actua como liante y que garantiza la cohesion entre los refuerzos de manera a repartir los esfuerzos.
A modo de ejemplo, el material compuesto es a base de fibras de carbono, de fibras de poliparafenileno tereftalamida conocidas con el nombre “KEVLAR”, de fibras de vidrio o de una mezcla de fibras de vidrio y de aluminio conocida con el nombre “GLARE” (GLAss REinforced).
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Segun un primer modo de realizacion, las fibras estan organizadas en forma de capas de fibras paralelas. Estas capas estan dispuestas cruzandose o solapandose unas sobre otras, de manera a formar varias capas constitutivas de la piel 14.
Segun otro modo de realizacion, las fibras estan organizadas de manera a formar un tejido, y varias capas de tejido se superponen para formar la piel 14.
La matriz consiste, por ejemplo, en una resina termoendurecible.
La realizacion del compuesto 10 se efectua segun un procedimiento denominado de “co-coccion”, es decir que la coccion de la resina que forma la matriz de las pieles 14 y la coccion de una pelicula de cola 26 utilizada para la fijacion de las pieles 14 al alma 12, se efectua en una unica y misma etapa de coccion.
El dispositivo utilizado para aplicar el procedimiento de realizacion del compuesto 10, comprende un molde 18 en el que se apilan las pieles 14, el alma 12 y las peliculas de cola 26, y una vejiga 20 que recubre las pieles 14 y el alma 12 y que se fija al molde 18 de manera estanca a los gases, de tal manera que se pueda formar un vacio de aire en el volumen delimitado por el molde 18 y la vejiga 20, en el que se reciben las pieles 14, el alma 12 y las peliculas de cola 26.
El molde 18 comprende una cara superior 18s que, en este caso, es plana y horizontal.
Se entendera que la invencion no se limita a esta forma de la cara superior, que puede ser de cualquier tipo segun la forma deseada del compuesto 10. La cara superior 18s del molde 18 puede, por lo tanto, ser curvada y ser concava o convexa.
Segun una primera etapa del procedimiento de realizacion del compuesto 10, las pieles 14, el alma 12 y las peliculas de cola 26 se apilan sucesivamente sobre la cara superior 18s del molde 18.
A continuacion, se fija la vejiga 20 al molde 18, recubriendo el sandwich formado por las pieles 14 y el alma 12.
Se forma un vacio de aire entre la vejiga 20 y el molde 18, para presionar las pieles 14 y el alma 12 contra la cara superior 18s del molde 18 y transmitirles asi la forma del molde, que es la forma deseada del compuesto 10 por obtener.
A continuacion, se coloca el conjunto en un horno (no representado) para realizar la etapa unica de coccion de las pieles 14, del alma 12 y de las peliculas de cola 26, denominada etapa de co-coccion, de manera a obtener el compuesto 10 al termino de esta unica etapa de coccion.
La depresion, o el vacio de aire, formada entre el molde 18 y la vejiga 20, permite mantener las pieles 14 en apoyo vertical contra el alma 12.
Para reducir los riesgos de telegraphing y de aumento de volumen, es decir que algunas fibras y/o cola penetren en el interior de los alveolos 16 del alma 12, el procedimiento segun la invencion consiste en introducir una capa de rigidez 22 entre cada piel 14 y el alma 12 durante la etapa de colocacion de las pieles y del alma 12 en el molde.
Esta capa de rigidez 22 se incorpora, por lo tanto, al compuesto 10 y forma parte de su estructura. La capa de rigidez aporta propiedades especialmente mecanicas y/o termicas al compuesto 10. En consecuencia, esta disenada en funcion de las propiedades mecanicas o termicas deseadas del compuesto 10.
La capa de rigidez 22 esta disenada de manera a obturar en parte los alveolos 16 y el alma 12, al mismo tiempo que es atravesada por la resina que permite la fijacion de cada piel 14 al alma 12.
Ademas, la capa de rigidez 22 reparte la presion vertical entre la piel asociada 14 y el alma 12 en toda la superficie de la capa de rigidez 22, por lo que esta presion no se concentra a nivel de los extremos de las paredes de los alveolos 16. Por lo tanto, la presion en cada punto de contacto entre una piel 14 y la capa de rigidez 22 asociada es limitada, lo que limita los fenomenos de aumento de volumen o de telegraphing.
Segun un modo de realizacion de la invencion, la capa de rigidez 22 esta realizada de material compuesto, similar a las pieles 14 y comprende un refuerzo y una matriz.
La capa de rigidez 22 esta realizada de manera convencional, por lo que puede consistir en un tejido de una sola pieza, o estar realizada a partir de una pluralidad de bandas, dispuestas paralelas y solapadas, o bien cruzadas.
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Por el contrario, la capa de rigidez 22 se cuece previamente, durante una etapa de coccion separada de las etapas mencionadas anteriormente. De este modo, la capa de rigidez 22 ya se ha endurecido, de manera que no se deforma por efecto de la presion de la piel 14 asociada al alma 12.
Por lo tanto, esta etapa de coccion de la capa de rigidez 22 no prolonga la duracion del procedimiento, por lo que no existe perdida de tiempo causada por la produccion de la capa de rigidez 22.
Cuando el compuesto 10 es de forma no plana, la capa de rigidez 22 toma su forma durante su coccion, en una forma complementaria de la forma definitiva del compuesto 10 y de la forma de la cara superior 18s del molde 18.
La capa de rigidez 22 puede realizarse asimismo de metal, consistente por ejemplo en un mallado metalico.
Segun otro aspecto, cuando la capa de rigidez 22 consiste en un mallado, por ejemplo metalico, el tamano del mallado esta determinado en funcion de la dimension de los alveolos 16 del alma 12.
Preferiblemente, el tamano de las mallas de la capa de rigidez 22 es inferior al tamano de los alveolos 16, de manera a obturar, al menos en parte, el extremo de cada alveolo 16, impidiendo asi que la piel 14 asociada se deforme hacia el interior de cada alveolo 16.
Segun una variante de realizacion, la capa de rigidez 22 adquiere su forma y se cuece durante la operacion de co-coccion.
Segun esta variante de realizacion, la resina que constituye la capa de rigidez 22 garantiza asimismo la union de la capa de rigidez 22 con el alma 12 y con la piel 14 asociada. Esto permite reducir, incluso eliminar, la capa de cola 26.
Segun el modo de realizacion representado en la figura 2, el compuesto 10 comprende dos capas de rigidez 22 repartidas a cada lado del alma 12.
Segun otro modo de realizacion de la invencion, el compuesto 10 comprende una unica capa de rigidez 22, dispuesta en un unico lado del alma 12.
Como se ha representado en la figura 3, la capa de rigidez 22 esta dispuesta entre el alma 12 y la piel inferior 14, es decir la piel que esta situada directamente en la cara superior 18s del molde 18. Esta capa de rigidez 22 permite limitar la subida de material en los alveolos, es decir el fenomeno de aumento de volumen.
Para limitar el fenomeno de telegraphing, se interpone un repartidor de presion 24 entre la vejiga 20 y la piel superior 14, que es la mas proxima a la vejiga 20.
Este repartidor de presion 24 no es una parte del compuesto 10 final, lo que limita el peso de la estructura del compuesto 10 y no influye en el comportamiento mecanico del compuesto 10.
Segun una variante de realizacion, la capa de rigidez 22 esta dispuesta entre el alma 12 y la piel superior 14, es decir la piel que esta en contacto con la vejiga 20.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de realizacion de un compuesto (10) que comprende dos pieles (14) de material compuesto, adheridas a cada lado de un alma (12) que se presenta en forma de un panel del tipo en nido de abeja que comprende alveolos (16) perpendiculares al plano principal del panel; comprendiendo el procedimiento una etapa consistente en superponer las pieles (14) y el alma (12) en un molde (18), y una etapa de coccion de las pieles (14) sobre el alma (12) para realizar simultaneamente el endurecimiento de las pieles (14) y el encolado de las pieles (14) con el alma (12); caracterizado porque consiste en colocar una capa de rigidez (22) entre el alma (12) y al menos una piel (14) durante la etapa de superposicion de las pieles (14) y del alma (12), con dicha capa de rigidez (22) realizada de manera a repartir las fuerzas de presion entre dicha al menos una piel (14) asociada y el alma (12).
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, caracterizado porque se interpone una capa de rigidez (22) entre el alma (12) y cada piel (14) durante la etapa de colocacion de las pieles (14).
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 caracterizado porque se interpone una capa de rigidez (22) unicamente entre el alma (12) y la piel (14) colocada directamente en el molde (18).
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, en el que una vejiga (20) recubre el apilamiento que comprende el alma (12), las pieles (14) y la capa de rigidez (22), caracterizado porque un repartidor (24) de presion esta dispuesto entre la vejiga (20) y la piel (14) situada mas proxima de la vejiga (20).
  5. 5. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa de rigidez (22) consiste en una capa de material compuesto precocida.
  6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, en el que el compuesto (10) posee una forma no plana, caracterizado porque la forma de la capa de rigidez (22) es similar a la forma final del compuesto (10).
  7. 7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la capa de rigidez (22) consiste en una capa de material compuesto que se cuece durante dicha etapa de coccion.
  8. 8. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la capa de rigidez (22) comprende fibras que forman un mallado cuyo tamano de las mallas es inferior al tamano de los alveolos (16) del alma (12)
  9. 9. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa de rigidez (22) esta formada a partir de bandas paralelas de fibras dispuestas solapadas unas sobre otras.
  10. 10. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa de rigidez (22) esta formada a partir de bandas cruzadas de fibras.
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