ES2706750T3 - Material compuesto para estratificación automática - Google Patents

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Emilie Fisset
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Hexcel Composites Ltd
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Abstract

Un material compuesto laminar que comprende una capa estructural y una resina termoestable curable, y que comprende un papel de respaldo reforzado con fibra sobre una de sus caras externas; comprendiendo el papel de respaldo reforzado con fibra un papel celulósico y un refuerzo fibroso en el papel de respaldo.

Description

DESCRIPCIÓN
Material compuesto para estratificación automática
Campo técnico
La presente invención se refiere a un material compuesto laminar y a un procedimiento para depositar un material compuesto laminar.
Antecedentes
Los materiales compuestos tienen ventajas bien documentadas sobre los materiales de construcción tradicionales, particularmente al proporcionar excelentes propiedades mecánicas con densidades de material muy bajas. Como resultado, el uso de estos materiales se está extendiendo cada vez más y sus campos de aplicación varían de componentes "industriales" y "deportivos y de ocio" a aeroespaciales de alto rendimiento.
Estos materiales compuestos comprenden un elemento estructural, tal como una capa de fibras, impregnado con una composición que comprende una resina, tal como una resina termoestable o termoplástica.
Los productos preimpregnados, que comprenden una ordenación de fibras impregnada con resina termoestable curable se usan ahora ampliamente en la preparación de estos materiales compuestos. Estos permiten un control cuidadoso de las cantidades de fibra y resina y proporcionan flexibilidad en las conformaciones que pueden adoptar. Típicamente, un número de estratos de estos productos preimpregnados se "estratifica" según se desee y el laminado resultante se cura, típicamente mediante exposición a temperatura elevada, para producir un laminado compuesto curado.
Históricamente, estos productos preimpregnados o materiales similares eran estratificados a mano por un operario experto. Sin embargo, los métodos modernos de estratificación implican una contribución significativa de un método de estratificación automatizado, tal como el llamado aparato de estratificación de cintas automático, o ATL.
Una máquina de ATL típica requiere un rollo de material que se carga en un mandril y se alimenta a través de un sistema de rodillos al cabezal del ATL. Típicamente, la ruta incluye una fase de corte y una fase de calentamiento opcional. La fase de corte asegura que las dimensiones del material sean exactamente como las requeridas, ya que cualquier desviación puede dar como resultado un acabado inaceptable. En el cabezal de ATL normalmente hay dos métodos de aplicación, la "suela" de ATL o el "rodillo de compactación" del cabezal de ATL. Sea cual sea el método que se emplee, el material se pone en contacto con la superficie y se aplica presión sobre una lámina de respaldo superior de papel de separación. La superficie inferior pegajosa se adhiere bajo presión y la lámina de respaldo se retira automáticamente. Durante este procedimiento el material se expone a tensiones muy altas de entre 50 y 300 N sobre una anchura de producto típica de 300 mm.
A fin de que un producto preimpregnado o material similar se deposite mediante una máquina automatizada, se necesita preparar con una especificación exacta. Por comodidad, este material se proporciona típicamente en un rollo, listo para alimentar el material al aparato de ATL.
Como el material compuesto es generalmente pegajoso, es necesario que el material compuesto tenga una lámina de respaldo liberable para evitar la adhesión de capas adyacentes sobre el rollo. Típicamente, estas láminas de soporte están hechas de papel.
La lámina de respaldo también permite que el aparato de ATL aplique fuerza al material compuesto, para inducir la adhesión durante la estratificación, sin que el cabezal del aparato se adhiera al material compuesto.
Por lo tanto, la lámina de respaldo se retira típicamente solo después de que el aparato de ATL haya depositado el material compuesto.
En un ajuste de este método, se pueden hacer incisiones en el material compuesto mediante hojas que forman parte del aparato de ATL. Estas hojas son muy precisas y pueden atravesar el material compuesto y penetrar una distancia corta (es decir, una fracción de un milímetro) en el papel de respaldo. Una incisión parcial en la capa de respaldo se prefiere a cortar completamente el material compuesto mientras se mantiene una lámina de respaldo continua para adquirir tensión a lo largo de la longitud de la cinta. El operario pretenderá, por ejemplo, cortar hasta aproximadamente 10% del grosor de la capa de respaldo. Típicamente, se usa una cuchilla ultrasónica o una hoja mecánica para cortar el material. El corte de la cinta de ATL tiene el efecto de que se pueden introducir conformaciones y contornos, dando flexibilidad a la gama de diseños de estratificación con los que se enfrenta el aparato de ATL.
En un método típico, cuando se realiza una incisión a través de la lámina de respaldo, la "suela" del aparato de ATL se eleva en el "rodillo de compactación" se coloca para asegurar que las porciones del material compuesto hacia una cara de las incisiones no se depositen y en cambio sean arrastradas permaneciendo unidas a su lámina de respaldo como residuo.
Una vez que una porción que contiene las incisiones se ha depositado, el ATL eleva el rodillo de compactación y baja la suela simultáneamente, para reanudar el funcionamiento normal de deposición de todo el material compuesto.
Sin embargo, estas transiciones implican a menudo picos de fuerza de tensión sobre el material compuesto. Estas fuerzas también se magnifican durante períodos en los que se realizan incisiones a través del papel de respaldo. Problemáticamente, es precisamente cuando el material compuesto se ha cortado y se ha debilitado cuando los picos de tensión tienden a acumularse; p. ej. a medida que la suela y los rodillos de compactación se intercambian, dando como resultado la rotura de la capa de respaldo.
El corte del material compuesto da como resultado una incisión parcial en la capa de la lámina de respaldo, pero a veces esto también puede ser una incisión completa con lo que la capa de respaldo se corta en los bordes en los que hay una tendencia a que la cinta se enrosque. La incisión parcial tiene el efecto de introducir un punto de debilidad o concentración de estrés en la lámina de respaldo. El resultado de esto es una tendencia a que la lámina de respaldo se desgarre y falle. Un desgarro en la lámina de respaldo impide que el sistema de ATL alimente continuamente más cinta de ATL, lo que requiere que el procedimiento automatizado se apague mientras el material que ha fallado se retira. Esto incrementa el coste y reduce la eficacia del procedimiento. El fallo de la capa de respaldo también da como resultado un incremento del residuo cuando una nueva longitud de cinta tiene que hacerse pasar a través de la máquina de ATL para reanudar la alimentación continua, adicionalmente, la longitud de cinta depositada antes de la rotura se tiene que retirar y reemplazar. Adicionalmente, una rotura en la lámina de respaldo puede dar como resultado que fragmentos contaminantes procedentes de la lámina de respaldo se introduzcan en el estratificado.
Así, sería muy deseable cualquier modo en el que se pudiera tratar este problema.
El documento WO 2009/104040 divulga una cinta de material compuesto para el uso en máquinas de deposición de cintas automatizada.
El documento WO 2012/010293 divulga mejoras en los materiales compuestos.
Sumario de la invención
Según la presente invención, se proporciona un material compuesto laminar y un procedimiento como el definido en una cualquiera de las reivindicaciones adjuntas.
En un primer aspecto, la invención se refiere a un material compuesto laminar que comprende una capa estructural y una resina termoestable curable, y que comprende un papel de respaldo reforzado con fibra sobre una de sus caras externas; comprendiendo el papel de respaldo reforzado con fibras un papel celulósico y refuerzo fibroso en el papel de respaldo.
Se ha encontrado que al incluir un refuerzo fibroso en el papel de respaldo se mejora mucho entonces la resistencia al estallido y la resistencia al desgarro, mejorando así la eficacia, reduciendo el tiempo de inactividad, los residuos y la contaminación del procedimiento de ATL, cuando se deposita este material.
Aunque este enfoque soluciona un problema significativo, se ha encontrado que la introducción de fibras de refuerzo en el papel de respaldo puede dar como resultado la transferencia de un modelo de las fibras a la resina del material compuesto. Para algunas aplicaciones, esto es indeseable y se requiere un material libre de modelo.
Se ha encontrado además que esta transferencia de modelo se puede reducir significativamente o eliminar totalmente, mediante la introducción de un segundo papel de respaldo entre el papel de respaldo reforzado con fibra y el resto del material compuesto. El segundo papel de respaldo no contiene refuerzo fibroso y protege al resto del material compuesto de la presión del refuerzo fibroso en la resina.
Se ha encontrado que la transferencia de modelo se puede reducir adicionalmente o eliminar si el segundo papel de respaldo es relativamente incompresible. Por ejemplo, se puede usar un papel altamente calandrado tal como papel cristal. Además, toda la capa de respaldo se puede comprimir durante el montaje y antes de la aplicación al material compuesto, disminuyendo así su compresibilidad una vez aplicada al material compuesto.
También se ha encontrado que para algunas aplicaciones la transferencia de modelos de la fibra en la superficie de la resina puede introducir vías de ventilación para aire y materias volátiles, que pueden dar como resultado una reducción beneficiosa de la porosidad del laminado final. Por lo tanto, en una realización alternativa de la presente invención, la capa de la lámina de respaldo comprende un segundo papel de respaldo compresible tal como papel de estraza. Un segundo papel de respaldo compresible se deformará alrededor de las fibras subyacentes modelando así la resina adyacente. Por otra parte, la compresibilidad, el modelo de costura y el diámetro de las fibras subyacentes también se pueden ajustar para variar el tamaño y el números de vías de ventilación modeladas. Sin embargo, introducir un segundo papel de respaldo también introduce el riesgo de que se puedan introducir otros problemas tales como arrugas y enrollamiento. Estos problemas se producen debido a expansiones relativas, particularmente durante el almacenamiento y en un ambiente de humedad variable. La expansión relativa entre las dos capas puede dar como resultado una acción de enrollamiento o un arrugamiento de los papeles, que son ambos muy indeseables.
Así, puede ser preferible incluir un tercer papel de respaldo para evitar este enrollamiento o arrugamiento. El tercer papel de respaldo se puede insertar factiblemente en cualquier posición dentro de la lámina de respaldo, sin embargo, se intercala preferiblemente entre los papeles de respaldo segundo y primero.
La capa estructural del material compuesto puede ser cualquier material sólido capaz de ser impregnado con la resina termoestable.
La capa estructural podría incluir una lámina metálica porosa tal como una chapa expandida, o podría incluir una capa estructural de fibras.
Metales adecuados para el uso como una chapa expandida incluyen cualquier metal eléctricamente conductor, tal como bronce, aluminio, cobre, plata, oro, níquel, cinc y volframio. Se prefiere el cobre debido a su excelente conductividad eléctrica. Cualesquiera fibras en las capas fibrosas estructurales pueden ser unidireccionales, en forma de tela, aleatorias o multiaxiales. En una realización preferida, las fibras son unidireccionales. Después de la deposición, su orientación variará típicamente a través del material compuesto, p. ej. el producto preimpregnado o el producto semipreimpregando, por ejemplo al ordenar las fibras en capas vecinas para que sean ortogonales entre sí en la llamada ordenación 0/90, que significa los ángulos entre capas fibrosas vecinas. Por supuesto, son posibles otras ordenaciones tales como 0/+45/-45/90 entre muchas otras ordenaciones.
Cualquiera de los papeles de respaldo primero, segundo y tercero y las fibras de refuerzo analizados anteriormente se pueden aplicar en cualquier orden deseado. Preferiblemente, el segundo papel de respaldo es adyacente a la capa estructural y adyacentes al segundo papel de respaldo están las fibras de refuerzo y/o el tercer papel de respaldo, finalmente el primer papel de respaldo está situado sobre la parte superior bien del tercer respaldo de papel o bien del refuerzo fibroso.
Las fibras estructurales pueden comprender fibras agrietadas (es decir rotas por estiramiento), selectivamente discontinuas o continuas.
Las fibras estructurales pueden estar hechas de una amplia variedad de materiales tales como vidrio, carbono, grafito, polímeros metalizados aramida y mezclas de los mismos. El material compuesto típicamente comprende de 30 a 70% en peso de fibras estructurales.
Según se analiza anteriormente, los materiales compuestos de la presente invención comprenden una resina termoestable curable. La resina curable puede estar presente como una capa discreta o puede estar totalmente o parcialmente impregnada en una capa de fibras estructurales. El material compuesto comprende típicamente de 15 a 50% en peso de resina curable o más preferiblemente de 32 a 45% en peso de resina curable.
La resina curable se puede seleccionar de las conocidas convencionalmente en la técnica, tales como resinas de fenol-formaldehído, urea-formaldehido, 1,3,5-triacino-2,4,6-triamina (melamina), bismaleimida, resinas epoxídicas, resinas de éster vinílico, resinas de benzoxacina, poliésteres, poliésteres insaturados, resinas de éster de cianato, o mezclas de los mismos.
Se prefieren particularmente las resinas epoxídicas, por ejemplo resinas epoxídicas monofuncionales, difuncionales o trifuncionales o tetrafuncionales.
La resina epoxídica puede comprender resinas epoxídicas monofuncionales, difuncionales, trifuncionales y/o tetrafuncionales.
Resinas epoxídicas difuncionales adecuadas pueden incluir, a modo de ejemplo, las basadas en; éter diglicidílico de bisfenol F, bisfenol A (opcionalmente bromado), resinas epoxídicas de fenol y cresol, éteres glicidílicos de aductos de fenol-aldehído, éteres glicidílicos de dioles alifáticos, éter diglicidílico, éter diglicidílico de dietilenglicol, resinas epoxídicas aromáticas, éter poliglicidílicos alifáticos, olefinas epoxidadas, resinas bromadas, glicidilaminas aromáticas, glicidilimidas y amidas heterocíclicas, éteres glicidílicos, resinas epoxídicas fluoradas, o cualquier combinación de los mismos.
Las resinas epoxídicas difuncionales se pueden seleccionar preferiblemente de éter diglicidílico de bisfenol F, éter diglicidílico de bisfenol A, diglicidildihidroxinaftaleno, o cualquier combinación de los mismos.
Resinas epoxídicas trifuncionales adecuadas, a modo de ejemplo, pueden incluir las basadas en novolacas epoxídicas de fenol y cresol, éteres glicidílicos de aductos de fenol-aldehído, resinas epoxídicas aromáticas, éteres triglicidílicos alifáticos, éteres triglicidílicos dialifáticos, éteres poliglicidílicos alifáticos, olefinas epoxidadas, resinas bromadas, triglicidilaminofenilos, glicidilaminas aromáticas, glicidilimidas y amidas heterocíclicas, éteres glicidílicos, resinas epoxídicas fluoradas, o cualquier combinación de los mismos.
Resinas epoxídicas tetrafuncionales adecuadas incluyen N,N,N',N'-tetraglicidil-m-xilenodiamina (disponible comercialmente de Mitsubishi Gas Chemical Company bajo el nombre comercial Tetrad-X, y como Erisys GA-240 de CVC Chemicals), y N,N,N',N'-tetraglicidilmetilendianilina (p. ej. MY721 de Huntsman Advanced Materials).
La resina termoestable también puede comprender uno o más agentes de curado. Agentes de curado adecuados incluyen anhídridos, particularmente anhídridos policarboxílicos; aminas, particularmente aminas aromáticas, p. ej.
1,3-diaminobenceno, 4,4'-diaminodifenilmetano, y particularmente las sulfonas, p. ej. 4,4'-diaminodifenilsulfona (4,4' DDS) y 3,3'-diaminodifenilsulfona (3,3' DDS), y las resinas de fenol-formaldehído. Agentes de curado preferidos son las aminosulfonas, particularmente 4,4' DDS y 3,3' DDS.
Ejemplos adicionales del tipo y el diseño de la resina y las fibras se pueden encontrar en el documento WO 2008/056123.
El refuerzo fibroso en el papel de respaldo puede tomar una amplia variedad de formas, por ejemplo puede ser tejido, tricotado, aleatorio o hidroligado. Preferiblemente, las fibras están tejidas ya que esto proporciona buena resistencia sin que se introduzcan excesivas protrusiones en el papel de respaldo, una teja tejida asegura que las fibras tengan una ordenación regular. Se ha encontrado que esto proporciona una mejora de la atenuación de desgarramientos que se propagan en la lámina de respaldo. Por otra parte, es preferible que el refuerzo fibroso de la lámina de respaldo esté hecho de fibras continuas, por lo tanto cuando una fibra se corta, se ancla con seguridad dentro de la lámina de respaldo. Con una estera o lámina aleatoria de fibras discontinuas, es probable que se puedan producir pequeños fragmentos si se corta, lo que puede contaminar el estratificado.
En una realización, el refuerzo fibroso del papel de respaldo puede comprender una fibra termoplástica, tal como un polietileno, polietersulfona, nailon, Kevlar, otras fibras termoplásticas muy conocidas en la técnica, vidrio, carbono, grafito, basalto u otras fibras sintéticas y fibras naturales incluyendo lino, yute, algodón y similares. En una realización preferida, el refuerzo fibroso comprende polietileno. Preferiblemente, la fibra está tejida como una tela y, en una realización preferida, está tejida como una malla tridireccional.
En una realización, el refuerzo fibroso está tejido como una tela que tiene una dirección de urdimbre y trama de las fibras. En una realización, las fibras de la urdimbre puede estar alineadas sustancialmente paralelas con la dirección longitudinal de la cinta de la capa estructural. Alternativamente, la urdimbre puede estar ordenada con un ángulo con la dirección longitudinal, p. ej. con /- 45°.
Preferiblemente, el refuerzo fibroso es una capa que tiene un peso superficial de 4 a 100 gmc, o más preferiblemente de 10 a 60 gmc (g/m2), o más preferiblemente de 5 a 30 gmc (g/m2), o más preferiblemente de 12 a 24 gmc (g/m2) o más preferiblemente aún de 17 a 19 gmc (g/m2).
El primer papel de respaldo comprende papel celulósico. El primer papel de respaldo comprende preferiblemente un revestimiento silicónico, para evitar que la superficie externa de la capa de respaldo se adhiera a la capa estructural cuando se arrolla como un rollo. Preferiblemente, la capa de respaldo tiene un peso superficial de 25 a 100 gmc (g/m2), o más preferiblemente de 34 a 66 gmc (g/m2) o más preferiblemente de 44 a 56 gmc (g/m2), o más preferiblemente aún de 48 a 52 gmc (g/m2).
Preferiblemente, el segundo papel de respaldo comprende una lámina polimérica, o más preferiblemente un papel celulósico. El segundo papel de respaldo comprende preferiblemente un revestimiento silicónico para reducir la fuerza adhesiva entre la capa estructural y la lámina de respaldo permitiendo que las dos se separen durante la colocación por ATL. Preferiblemente, la capa de respaldo tiene un peso superficial de 25 a 100 gmc (g/m2), o más preferiblemente de 34 a 66 gmc (g/m2) o más preferiblemente de 44 a 56 gmc (g/m2), o más preferiblemente aún de 48 a 52 gmc (g/m2).
El tercer papel de respaldo puede comprender cualquier material adecuado para los papeles de respaldo primero o segundo. Preferiblemente, el tercer papel de respaldo comprende una lámina polimérica tal como poliamida, poliétertereftalato, polietersulfonas, polímeros de acrilato, poliésteres, o copolímeros de los mismos. Lo más preferiblemente, la lámina polimérica comprende polietileno.
Preferiblemente, el tercer papel de respaldo tiene un peso superficial de 5 a 100 gmc (g/m2), o más preferiblemente de 10 a 50 gmc (g/m2), o más preferiblemente de 20 a 34 gmc (g/m2), o más preferiblemente aún de 23 a 27 gmc (g/m2).
El papel de respaldo que comprende cualesquiera de un primer, segundo o tercer papel de respaldo y un refuerzo fibroso tiene preferiblemente un grosor combinado de 50 a 500 gm, o más preferiblemente de 100 a 400 gm, o más preferiblemente de 150 a 300 gm o más preferiblemente aún de 75 a 225 gm cuando se mide usando NFQ03019 o ASTM D646.
Preferiblemente, el papel de respaldo exhibe una resistencia mecánica en la dirección de la máquina de al menos 5 daN/15 mm, o más preferiblemente 10 daN/15 mm o más preferiblemente aún al menos 15 daN/15 mm cuando se determina bajo ASTM D828. Preferiblemente, el papel de respaldo exhibe una resistencia mecánica en dirección transversal a la dirección de la máquina de al menos 3 daN/15 mm, o más preferiblemente al menos 5 daN/15 mm o más preferiblemente aún al menos 9 daN/15 mm cuando se determina usando ASTM D828.
Preferiblemente, el papel de respaldo exhibe una resistencia al desgarramiento en la dirección de la máquina de al menos 1,0 daN/15mm, o más preferiblemente al menos 2,0 daN/15mm o más preferiblemente aún al menos 3,0 daN/15 mm cuando se determina bajo TAPPI T470. Preferiblemente, el papel de respaldo exhibe una resistencia al desgarro en la dirección transversal a la dirección de la máquina de al menos 1 daN/15 mm, o más preferiblemente 2.0 daN/15 mm o más preferiblemente aún 2,5 daN/15 mm cuando se determina usando TAPPI T470.
Preferiblemente, el papel de respaldo exhibe una resistencia al estallido de al menos 200 KPa, o más preferiblemente 400 KPa cuando se determina usando ASTM D774. Preferiblemente, la lámina de respaldo exhibe una velocidad de transmisión de vapor de agua de más de 50 g/m2/24 h o más preferiblemente más de 100 g/m2/24 h.
La dirección de la máquina es la dirección longitudinal de la cinta de ATL, es decir la dirección paralela a la dirección de procesamiento usada por el sistema ATL.
El material compuesto de la presente invención puede incluir materiales adicionales según se desee, tales como mejoradores del comportamiento o agentes modificadores. Estos materiales se pueden seleccionar de flexibilizadores, agentes/partículas endurecedores, aceleradores adicionales, cauchos de tipo núcleo-envuelta, pirorretardantes, agentes de fusión, pigmentos/colorantes, plastificantes, absorbentes UV, componentes antifúngicos, cargas, modificadores de la viscosidad/agentes de control del flujo, estabilizantes e inhibidores.
Sin embargo, preferiblemente, el material compuesto tiene un grosor de 0,5 a 5,0 mm, más preferiblemente de 0,5 a 4.0 mm, lo más preferiblemente de 1,0 a 3,0 mm, de modo que pueda ser manejado cómodamente por el aparato de ATL.
Como el material compuesto está destinado a ser proporcionado en la forma de un rollo, preferiblemente es suficientemente flexible para que sea capaz de formar un rollo con un diámetro mínimo de menos de 20 cm, preferiblemente menos de 10 cm, o más preferiblemente menos de 250 mm cuando la lámina de respaldo se aplica al material compuesto o menos de 70 mm cuando se aplica a una película de resina.
El material compuesto según la invención se puede preparar mediante cualquier método conocido en la técnica. Estos métodos implican típicamente unir la capa estructural y la resina termoestable e impregnar la capa estructural con la resina. Una vez preparado, el material compuesto se arrolla típicamente listo para la deposición mediante un aparato de ATL.
Así, en un segundo aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para depositar sobre un sustrato un material compuesto como el descrito anteriormente, que se alimenta automáticamente desde un rodillo al sustrato de modo que el papel de respaldo sea el superior, y el material compuesto se adhiere al sustrato mediante la aplicación de presión sobre el papel de respaldo mediante una herramienta, seguido por la retirada del papel de respaldo, dejando el material compuesto colocado sobre el sustrato sin su papel de respaldo.
En una realización preferida, el procedimiento implica cortar totalmente la capa estructural y parcialmente la capa de papel de respaldo antes de depositar el material compuesto.
En este caso, es importante que las cuchillas no corten tan profundamente el papel de respaldo que también se corten los hilos de refuerzo, de otro modo, las propiedades de desgarro del papel de respaldo se reducirán mucho. Este procedimiento está seguido típicamente por la colocación posterior de material compuesto adicional, tal como productos preimpregnados, para generar un apilamiento de material compuesto.
Una vez que el material compuesto se ha depositado, la estructura se cura mediante la exposición a temperatura elevada, y opcionalmente presión elevada, para producir un material compuesto curado.
La invención se ilustrará ahora, solamente a modo de ejemplo, y con referencia a las siguientes figuras, en las que: La figura 1 es una representación esquemática de un papel de respaldo reforzado para el uso en la presente invención.
La figura 2 es una representación esquemática de otro papel de respaldo reforzado para el uso en la presente invención.
La figura 3 es una vista en sección a través de un material compuesto según la presente invención.
La figura 4 es una vista en sección a través de otro material compuesto según la invención.
La figura 5 es una vista lateral de un aparato de ATL para el uso en el procedimiento según la presente invención. La figura 6 es una representación esquemática de un papel de respaldo según la presente invención que ha fallado al desgarrarse después del corte durante la estratificación.
La figura 7 es una vista en sección del material compuesto durante el corte antes del desgarramiento mostrado en la figura 6.
La figura 8 es una vista en sección del material compuesto durante un corte que no daba como resultado el desgarramiento que se muestra en la figura 6.
Volviendo a las figuras, la figura 1 muestra una lámina 10 de papel de respaldo reforzado con hilos 12 de algodón tejido. Los hilos de algodón se tejen en un tejido regular y la urdimbre y la trama se alinean en las dirección de 0° y 90°, respectivamente.
La figura 2 muestra otra lámina 14 de papel de respaldo reforzado con hilos tejidos que tienen un modelo diferente. La figura 3 muestra un material compuesto 20 según la presente invención. El material compuesto 20 comprende una capa de producto preimpregnado 22 que comprende una capa estructural de fibras unidireccionales (no mostrada) impregnada con una resina epoxídica térmicamente curable. Unido a esta hay un papel de respaldo de dos capas que comprende un papel 24 de respaldo reforzado con hilos 26 de algodón tejidos y un segundo papel 28 de respaldo libre de hilos tejidos y que está sobrecalandrado de modo que tenga una compresibilidad muy baja. La figura 4 muestra otro material compuesto 30 según la presente invención. El material compuesto 30 comprende una capa de producto preimpregnado 32 que comprende una capa estructural de fibras unidireccionales (no mostrada) impregnada con una resina epoxídica térmicamente curable. Unido a esta hay un papel de respaldo de tres capas que comprende un papel 34 de respaldo reforzado con hilos 37 de algodón tejidos, un segundo papel 38 de respaldo libre de hilos tejidos y que está sobrecalandrado de modo que tenga una compresibilidad muy baja, y un tercer papel 39 de respaldo.
La figura 5 muestra una vista lateral de un aparato de ATL que deposita un material compuesto según la presente invención. El material compuesto 40 se alimenta desde un rollo de material con un núcleo 42 central, por delante de una estación 44 de corte hacia el cabezal 46 de ATL. Después de la estratificación, el producto preimpregnado 48 se adhiere preferentemente al sustrato 50 y el papel 52 de respaldo se retira en el rodillo 54 de recogida.
En el funcionamiento normal, no se produce corte del producto preimpregnado y la estratificación se lleva a cabo mediante el cabezal 46 presionando sobre el material compuesto.
Cuando se deseen cortes, entonces el cabezal 46 se eleva y el rodillo 47 de compactación desciende para entrar en contacto con el producto preimpregnado 48 ya depositado. Esto tiene el efecto de que la parte del producto preimpregnado cortada no se deposita sino que permanece unida al papel de respaldo y es recogida por el rodillo 54 de recogida. El intercambio del cabezal y el rodillo introduce picos de tensión en el material compuesto, que pueden desencadenar el desgarramiento del papel de respaldo.
Una vez que cesa el corte, el rodillo 47 de compactación se eleva del contacto con el producto preimpregnado 48 y el cabezal 46 desciendo una vez más para continuar la estratificación al aplicar presión sobre el papel 52 de respaldo.
La estación 44 de corte comprende dos dispositivos 56, 58 de corte ultrasónico que pueden estar programados para cortar totalmente el producto preimpregnado 48 y parcialmente el papel 52 de respaldo. Las cuchillas 56, 58 están programadas para penetrar 10% del grosor del papel de respaldo, a fin de asegurar que el producto preimpregnado se corte totalmente sin debilitar demasiado el papel de respaldo. Adicionalmente, debe tenerse cuidado de no cortar totalmente los hilos de refuerzo, ya que esto eliminaría cualquier resistencia al desgarro que hubieran proporcionado.
La figura 6 muestra una lámina 60 de respaldo de papel reforzado para el uso según la presente invención. Sin embargo, según se muestra en la figura 7, la cuchilla 56 se ha graduado para cortar demasiado profundamente el papel de respaldo y ha cortado los hilos 26 de refuerzo. Esto ha dado como resultado un desgarramiento 62, que da como resultado que el procedimiento de estratificación se apague mientras el material se reconfigura.
La figura 8 muestra la graduación correcta para la cuchilla 58, en donde la cuchilla 58 no corta totalmente los hilos 26. Este papel de respaldo no falla cuando se usa en el procedimiento de ATL, incluso durante los períodos de corte. La invención se aclarará ahora mediante referencia al siguiente ejemplo.
Ejemplo
Se montó una lámina de respaldo que comprendía las siguientes capas en el orden posterior:
Primer papel de respaldo: papel cristal muy calandrado de 50 g/m2
Tercer papel de respaldo: lámina de polietileno de 24 g/m2
Refuerzo fibroso: Una malla de polietileno direccional tejida de 18 g/m2
Segundo papel de respaldo: papel cristal muy calandrado de 50 g/m2
La lámina de respaldo se montó mediante compresión usando rodillos prensadores antes de que se aplicara un revestimiento de silicona a las superficies externas. La lámina de respaldo se sometía a una prueba mecánica, cuyos resultados se listan en la Tabla 1:
Figure imgf000008_0001
Tabla 1. Resultados de la prueba mecánica.
El segundo respaldo de papel de la lámina de respaldo se puso en contacto con una capa de producto preimpregnado M21/EV (Hexcel Composites Ltd. Duxford UK) y se consolidó usando rodillos prensadores, a continuación esto se cortó y se arrolló para formar una cinta compatible con ATL.
La cinta de ATL se cargó a un sistema de ATL y se depositó sobre una superficie de un molde. El producto preimpregnado y la capa de respaldo mostraban buena pegajosidad a la superficie del molde, así como buena pegajosidad a las capas posteriores de producto preimpregnado. La cinta se cortó a 90° con la dirección de la cinta usando el aparato de corte integrado en el sistema de ATL, el producto preimpregnado se cortó limpiamente y la capa de respaldo permanecía sin cortar y adecuada para la alimentación continuada de la cinta de ATL, mostrando así compatibilidad de la lámina de respaldo con el estratificado de ATL.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un material compuesto laminar que comprende una capa estructural y una resina termoestable curable, y que comprende un papel de respaldo reforzado con fibra sobre una de sus caras externas; comprendiendo el papel de respaldo reforzado con fibra un papel celulósico y un refuerzo fibroso en el papel de respaldo.
2. Un material compuesto laminar según la reivindicación 1, que comprende un segundo papel de respaldo entre el papel de respaldo reforzado con fibra y el resto del material compuesto.
3. Un material compuesto laminar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capa estructural comprende una chapa metálica expandida.
4. Un material compuesto laminar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capa estructural comprende una capa estructural de fibras.
5. Un material compuesto laminar según la reivindicación 4, en el que las fibras son unidireccionales.
6. Un material compuesto laminar según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, que comprende de 30 a 70% en peso de fibras estructurales.
7. Un material compuesto laminar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el refuerzo fibroso en la lámina de respaldo están tejidos.
8. Un material compuesto laminar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene un grosor de 0,5 a 5,0mm, preferiblemente de 0,5 a 4,0mm, más preferiblemente de 1,0 a 3,0mm.
9. Un material compuesto laminar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que es suficientemente flexible para que sea capaz de formar un rollo con un diámetro de menos de 20 cm, preferiblemente menos de 10 cm.
10. Un procedimiento para depositar un material compuesto laminar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes sobre un sustrato, que se alimenta automáticamente desde un rollo al sustrato de modo que el papel de respaldo sea el superior, y el material compuesto se adhiere al sustrato mediante la aplicación de presión sobre el papel de respaldo mediante una herramienta, seguido por la retirada del papel de respaldo, dejando el material compuesto colocado sobre el sustrato sin su papel de respaldo.
11. Un procedimiento según la reivindicación 10, que comprende la etapa de cortar totalmente la capa estructural y parcialmente la capa del papel de respaldo antes de depositar el material compuesto.
12. Un procedimiento según la reivindicación 11, en el que el corte no corta los hilos de refuerzo del papel de respaldo.
13. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, que está seguido por la colocación posterior de material compuesto adicional para generar un apilamiento de material compuesto.
14. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que está seguido por curado mediante exposición a temperatura elevada, y opcionalmente presión elevada, para producir un material compuesto.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170021596A1 (en) * 2015-05-05 2017-01-26 Sunrez Corp. Fiber Reinforced Core
ES2954423T3 (es) * 2015-11-30 2023-11-22 Cytec Ind Inc Materiales de revestimiento para estructuras de material compuesto
GB201522539D0 (en) * 2015-12-21 2016-02-03 Hexcel Composites Ltd Improvements in or relating to electrically conducting materials
CN105773998A (zh) * 2016-01-07 2016-07-20 威海光威复合材料股份有限公司 生产可变角度纤维增强树脂基预浸料的方法
WO2018063970A1 (en) 2016-09-27 2018-04-05 3M Innovative Properties Company Protection film
US20180273206A1 (en) * 2017-03-23 2018-09-27 The Boeing Company Method and apparatus for fabrication of lattice composite fuselage for commercial aircraft employing steered fiber lay up
RU2679726C1 (ru) * 2018-03-14 2019-02-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Способ получения композиционного материала на основе ледяной матрицы
US10926492B2 (en) * 2018-11-01 2021-02-23 The Boeing Company Bi-directional lamination head and method
CN116001309B (zh) * 2022-12-16 2023-09-08 江苏君华特种工程塑料制品有限公司 单向连续纤维增强热塑性树脂基复合材料制品的成型方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3085906A (en) * 1959-07-27 1963-04-16 Johnson & Johnson Reinforced paper
US3388036A (en) * 1965-07-12 1968-06-11 Gen Electric Metal-coated plastic laminate
JPS5841950A (ja) * 1981-08-31 1983-03-11 東レ株式会社 繊維強化樹脂用補強基材
US5058355A (en) * 1989-01-23 1991-10-22 National Gypsum Company Panels with laminated strips for clips
US5178924A (en) * 1991-06-17 1993-01-12 Minnesota Mining And Manufacturing Company Release liner
US5513537A (en) * 1992-02-25 1996-05-07 The Boeing Company Method and apparatus to determine composite prepreg tack
JPH08127662A (ja) * 1994-10-28 1996-05-21 Tonen Corp 複合ハイブリッドプリプレグ、複合樹脂管及び複合樹脂管の成形法
US6205728B1 (en) * 1997-04-30 2001-03-27 Frank Sutelan Laminated composite building component
FI106386B (fi) * 1999-05-03 2001-01-31 Valmet Corp Menetelmä ja laitteisto kuitujen talteenottamiseksi paperitehtaan kiertovedestä
JP2001105304A (ja) * 1999-10-05 2001-04-17 Du Pont Toray Co Ltd ディスク保持用キャリアー材
WO2001027190A1 (fr) * 1999-10-13 2001-04-19 Toray Industries, Inc. Composition de resine epoxy pour matiere composite renforcee par des fibres, pre-impregne et matiere composite renforcee par des fibres ainsi obtenue
GB0116357D0 (en) * 2001-07-04 2001-08-29 Ruberoid Building Products Ltd Damp proof course
JP2003128765A (ja) * 2001-10-17 2003-05-08 Sumitomo Bakelite Co Ltd 耐熱性樹脂組成物、これを用いたプリプレグ及び積層板
US7157126B2 (en) * 2002-11-20 2007-01-02 Dupont Teijin Films U.S. Limited Partnership Tear resistant bag for consumables
JP2004329530A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Toray Monofilament Co Ltd ラケットガット用モノフィラメント、ラケットガットおよびその製造方法
US20050260400A1 (en) * 2004-05-20 2005-11-24 Schweitzer Mandy B Foam products with silane impregnated facer
DE102006035847B4 (de) * 2006-08-01 2009-11-19 Airbus Deutschland Gmbh Strukturanordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für die Luft-und Raumfahrt
GB0622060D0 (en) 2006-11-06 2006-12-13 Hexcel Composites Ltd Improved composite materials
US20100282404A1 (en) * 2008-02-18 2010-11-11 Hexcel Composites Limited Composite Tape For Use In Tape Laying Machines
GB0817591D0 (en) * 2008-09-26 2008-11-05 Hexcel Composites Ltd Improvements in composite materials
GB2471318A (en) * 2009-06-26 2010-12-29 Hexcel Composites Ltd Conductive prepreg
GB2474897B (en) * 2009-11-02 2015-09-16 Hexcel Composites Ltd Electromagnetic hazard protector for composite materials
EP2593305A1 (en) * 2010-07-14 2013-05-22 Biovation LLC Cellulosic biolaminate composite assembly and related methods
DK2595805T3 (en) * 2010-07-20 2017-05-01 Hexcel Composites Ltd IMPROVED COMPOSITION MATERIAL
US8794914B2 (en) * 2010-11-23 2014-08-05 GM Global Technology Operations LLC Composite centrifugal compressor wheel
CN102218867B (zh) * 2011-04-07 2013-06-19 中国人民解放军国防科学技术大学 一种混杂纤维增强树脂基夹层结构的吸波材料及其制备方法
EP2749160A2 (en) * 2011-08-25 2014-07-02 Lord Corporation Lightning strike protection system

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