ES2951880T3 - Procedimiento de rebordeado de paneles de materiales compuestos, cinta para llevar a cabo el procedimiento, y panel obtenido por este procedimiento - Google Patents

Procedimiento de rebordeado de paneles de materiales compuestos, cinta para llevar a cabo el procedimiento, y panel obtenido por este procedimiento Download PDF

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Abstract

El objetivo de la invención es proponer un método de canteado que sea rápido, eficaz, fácil de realizar y que permita obtener un panel ligero. Con este fin, el objetivo de la invención es un método para sellar los bordes de un panel compuesto que comprende; * una etapa (a) de proporcionar un panel compuesto de espesor predefinido que tiene dos caras planas y un lado para ser bordeado, y de proporcionar una tira de sellado hecha de un material polimérico que tiene un ancho mayor que el espesor del panel compuesto, y que comprende una primera cara, denominada cara "interior", y una segunda cara, denominada cara "exterior", en referencia a la posición de uso de las mismas: * un paso (b) de aplicación de la tira y un adhesivo al lateral y a una porción periférica de las caras planas del panel compuesto de tal manera que el adhesivo quede situado entre el panel compuesto y la cara interior de la tira, que protege de forma sellante el panel compuesto contra el polvo, cuerpos extraños y la absorción de humedad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de rebordeado de paneles de materiales compuestos, cinta para llevar a cabo el procedimiento, y panel obtenido por este procedimiento
La invención concierne a un procedimiento de rebordeado estanco de paneles de materiales compuestos que pueden ser utilizados como suelos o elementos de revestimiento de paredes interiores de avión.
En numerosos sectores y, en particular, en la aeronáutica, el ahorro de peso es una preocupación mayor para mejorar la eficiencia energética de los aparatos.
El ahorro de peso está generalmente en contradicción con la otra preocupación mayor de estos sectores: la resistencia mecánica.
En el ejemplo de un avión, numerosos elementos están constituidos de materiales compuestos que combinan un bajo peso y una mayor resistencia mecánica.
Actualmente, los suelos o los elementos de revestimiento de paredes están mayoritariamente compuestos de paneles de materiales compuestos que comprenden un núcleo central en nido de abeja (o «nida») y dos «pieles» fijadas a una y otra parte del nida. Estas pieles comprenden una o varias capas de materiales idénticos o diferentes, tal como se ilustra en la figura 1.
En esta figura, el panel ilustrado comprende:
• un núcleo 1 en nido de abeja de poli(p-fenilenetereftalamida), a una y otra parte del cual están dispuestas dos pieles que comprenden, cada una:
• un pliegue interno 2, 3 en contacto con el núcleo 1 en nido de abeja, y que comprende:
- un tejido 2a, 3a de fibra de vidrio E impregnado de al menos un 70% en peso de resina epoxi, y de masa inferior o igual a 30 g/m2, estando el tejido 2a, 3a en contacto con el núcleo 1 en nido de abeja; y - una capa 2b, 3b de fibras de carbono unidireccionales orientadas según una primera dirección, de módulo de elasticidad comprendido entre 275 GPa y 300 GPa, de masa inferior o igual a 100 g/m2, y preimpregnada entre un 30% y un 40% en peso de una resina epoxi;
• un pliegue externo 4, 5, en contacto con el pliegue interno 2, 3 correspondiente, que comprende:
- una capa 4a, 5a de fibras de carbono unidireccionales orientadas en una segunda dirección diferente a la primera dirección de la capa 2b, 3b de fibras de carbono del pliegue interno 2, 3, de módulo de elasticidad comprendido entre 275 GPa y 300 GPa, de masa inferior o igual a 100 g/m2, y preimpregnada entre un 30% y un 40% en peso de una resina epoxi, estando la capa 4a, 5a de fibras de carbono unidireccionales de cada pliegue externo 4, 5 enfrente de la capa 2b, 3b de fibras de carbono unidireccionales del pliegue interno correspondiente 2, 3; y
- un tejido 4b, 5b de fibra de vidrio E de masa inferior o igual a 30 g/m2, y preimpregnado de al menos un 70% en peso de resina epoxi.
Otros paneles de materiales compuestos pueden ser rebordeados con el procedimiento según la invención.
Actualmente, el rebordeado de un panel de material compuesto se lleva a cabo utilizando una resina de rebordeado de dos componentes de tipo CF230/238 de Axson© que tiene una densidad de 0,68 (680 kg/m3).
Con el fin de garantizar una resistencia mecánica y un agarre suficientes, esta resina requiere un trepanado del núcleo en nido de abeja del material compuesto hasta una profundidad de al menos 3 mm. El estado superficial de la resina se obtiene pasando una espátula plana para alisar el rebordeado, pero frecuentemente es necesario volver a mecanizar para asegurar un acabado aceptable.
Con el fin de mejorar el tiempo de secado de la resina, es necesario colocar todo el material compuesto en un horno durante 5 horas.
El procedimiento del estado de la técnica presenta por tanto los inconvenientes siguientes:
• una masa del conjunto por metro lineal demasiado elevada (20 g por metro para un panel de 10 mm de grosor).
• la obligación de mecanizar el nido de abeja en preparación de la aplicación de la resina.
• un tiempo de secado/paso a horno muy largo y que requiere un almacenamiento adecuado.
• el mecanizado facultativo, pero casi siempre llevado a cabo, del rebordeado de resina para obtener el acabado superficial solicitado por los fabricantes.
Se conocen también procedimientos de rebordeado de un panel de material compuesto más rápidos que el presentado anteriormente. Este es, por ejemplo, el caso en el documento WO 2012/076164A1. En este procedimiento, se proporciona un panel de material compuesto de grosor determinado que presenta dos caras planas, un canto que hay que rebordear, se proporciona también una cinta de material polimérico de anchura superior al grosor del panel de material compuesto, y la cinta se aplica pegada por un adhesivo sobre todo el canto y sobre una parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto de tal modo que el adhesivo quede situado entre el panel de material compuesto y la cara interna de la cinta. Se puede obtener así una protección rápida del panel de material compuesto.
La invención tiene por objetivo proponer un procedimiento de rebordeado rápido, eficaz y fácil de llevar a cabo que requiere pocas etapas y que permite obtener un panel aligerado con respecto al mismo panel rebordeado según ciertos procedimientos del estado de la técnica.
Con este fin, la invención tiene por objeto un procedimiento de rebordeado estanco de un panel de material compuesto según la reivindicación 1.
Según otros modos de realización:
- la etapa (b) se lleva a cabo por una máquina que comprende al menos un primer rodillo aplicador, denominado «de canto», que se apoya contra el canto que hay que rebordear del panel de material compuesto, y al menos dos rodillos aplicadores, denominados «de superficie», que se apoyan sobre la parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto y que son sensiblemente perpendiculares con respecto al rodillo de canto.
Otras características de la invención resultarán de la descripción detallada que sigue con referencia a los dibujos adjuntos, los cuales representan, respectivamente:
- la figura 1, una vista esquemática en corte de un panel de material compuesto utilizable en el procedimiento de rebordeado según la invención;
- la figura 2, una vista esquemática en corte de una cinta de material polimérico para la realización del procedimiento según la invención;
- la figura 3, una vista esquemática en planta vista desde arriba, de una parte de un panel de material compuesto en cuyo canto se está colocando una cinta según la invención;
- la figura 4, una vista esquemática en corte de una parte de un panel de material compuesto en cuyo canto se está colocando una cinta según la invención;
- la figura 5, una vista esquemática en corte de parte de un panel de material compuesto en cuyo borde está colocada una cinta según la invención; y
- la figura 6, una vista esquemática en perspectiva de un panel de material compuesto según la invención, que comprende una cinta de rebordeado sobre todo su canto y sobre una parte periférica de sus dos caras planas.
La invención se basa en la idea de sustituir la resina de rebordeado por una cinta pegada sobre el canto, pero igualmente sobre una zona periférica del panel. Esta cinta puede ser preencolada durante su fabricación, o puede ser depositada sobre una capa de pegamento depositada, durante el rebordeado, sobre el canto y sobre una zona periférica del panel.
El procedimiento de rebordeado de un panel de material compuesto según la invención comprende una etapa (a) de provisión de un panel de material compuesto de grosor e determinado que presenta dos caras planas y un canto que hay que rebordear, y de provisión de una cinta de material polimérico de anchura Lr superior al grosor e del panel de material compuesto.
Como se ilustra en la figura 2, la cinta 20 comprende una primera cara 21, denominada «interna», y una segunda cara 22, denominada «externa», con referencia a la posición de utilización.
El procedimiento de rebordeado comprende igualmente una etapa (b) de aplicación de la cinta 20 y de un adhesivo 30 sobre el canto T y sobre una parte periférica P (delimitada en la figura 3 por la zona en línea de trazos) de las caras planas 101 del panel de material compuesto 10 de tal modo que el adhesivo 30 se sitúa entre el panel de material compuesto 10 (el canto T y la parte periférica P) y la cara interna 21 de la cinta 20.
En una variante de realización que no forma parte de la invención, la cinta facilitada en la etapa (a) comprende una cara interna desprovista de adhesivo, y la etapa (b) comprende las subetapas (b'1) de depósito de un adhesivo directamente sobre el canto y sobre una parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto, y (b'2) de aplicación de la cara interna de la cinta sobre la capa de adhesivo llevada por el canto y por una parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto.
Esta realización presenta la ventaja de poder utilizar una cinta muy sencilla de fabricar. No obstante, es necesario proceder en dos pasos: un paso de depósito del adhesivo y un paso de depósito de la cinta.
Asimismo, en el contexto de la invención, la cinta facilitada en la etapa (a) comprende (véase la figura 2) una cara interna 21 que tiene una capa de adhesivo 30 previamente depositada durante la fabricación de la cinta (por ejemplo, por recubrimiento) y ventajosamente protegida por una película protectora retirable 40.
En este caso, la etapa (b) comprende las subetapas (b1) de retirada de la película protectora 40 (véase la figura 3, la retirada se realiza según la flecha F1) de la cinta, si la misma está presente, para dejar al descubierto el adhesivo, y (b2) de aplicación de la cara interna de la cinta que lleva la capa de adhesivo sobre el canto (véase la figura 4, la aplicación se realiza según la flecha F2) y sobre una parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto (véase la figura 4, la aplicación se hace según las flechas F3). Para asegurar la fijación de la cinta sobre las partes periféricas P, la misma presenta una anchura Lr superior al grosor e del panel (véase la figura 4). Preferentemente, la relación entre la anchura LR de la cinta 20 y el grosor e del panel está comprendida entre 2 y 3, es decir que la anchura del adhesivo que recubre las partes periféricas P es igual como mínimo a la mitad del grosor e del panel y pudiendo llegar hasta la anchura e.
Preferentemente, el procedimiento según la invención comprende además una etapa (a) de colocación de un revestimiento antiadherente 50 a base de silicona sobre la cara externa 22 de la cinta 20. Este revestimiento tiene la función de reducir la adherencia de la cara externa 22 de la cinta 20 durante la adición de una cinta de estanqueidad entre los paneles. El objetivo es evitar quitar accidentalmente la cinta de rebordeo durante el desmontaje del panel.
Así, la cara que no lleva el adhesivo pero que presenta un revestimiento antiadherente tiene una resistencia al pelado inferior o igual a 1N/25 mm, medida según la norma ASTM D 1781.
El tratamiento antiadherente se realiza después del depósito del adhesivo sobre la cara interna de la cinta, precisamente para que el adhesivo pueda adherirse a la cinta.
Una película protectora retirable 40 se coloca sobre el adhesivo para garantizar la no contaminación de este último con el tratamiento antiadherente.
Siendo realizada la etapa (a) antes de la etapa (b).
Cuando el panel de rebordeado 10 presenta una esquina saliente, el depósito de la cinta genera pliegues a nivel de las esquinas. Con este fin, el procedimiento comprende una etapa (p) de retirada localizada del revestimiento antiadherente a nivel de las esquinas que sobresalen para crear zonas localizadas desprovistas de revestimiento antiadherente, y una etapa (y ) de pegado de la cinta sobre sí misma a nivel de las esquinas desprovistas de revestimiento antiadherente. Se puede realizar una operación de recorte local de la cinta para facilitar el plegado de esta última.
El revestimiento antiadherente podrá ser retirado químicamente de la superficie de la cinta con la ayuda de productos tales como (Metil - Etil - Cetona), D5-Clean o DPLF.
El panel de material compuesto obtenido tras llevar a cabo el procedimiento según la invención se ilustra en la figura 6 y presenta una cinta de rebordeado sobre todo su canto y sobre una parte periférica de sus dos caras planas.
Una cinta particularmente adecuada para llevar a cabo el procedimiento está constituida de un material polimérico, preferentemente poli(tereftalato de etileno) o PET, y comprende, sobre una cara, una capa de adhesivo de base acrílica protegida por una película protectora.
Con el fin de limitar el peso, al tiempo que se aseguren las propiedades mecánicas y estéticas exigidas por los fabricantes, la cinta de PET presenta ventajosamente un grosor de 50 μm ± 2 μm.
La utilización de esta cinta permite rebordear los paneles de materiales compuestos con el fin de proteger el material del núcleo de estos últimos contra el polvo, los cuerpos extraños o incluso la absorción de humedad (la cinta asegura la estanqueidad una vez colocada esta última sobre el canto y la parte periférica P de las caras planas de los paneles).
Se observará que esta cinta estanca presenta una estructura sólida, es decir, no perforada, a diferencia de una cinta en forma de trenza o de malla, por ejemplo.
El conjunto de la cinta con su tratamiento antiadherente y su adhesivo de colocación no supera los 115 g/m2. La masa de cada componente es la siguiente:
• Cinta de PET de 50 pm de grosor con revestimiento antiadherente: masa de 70 g/m2
• Adhesivo de base acrílica (recubrimiento sobre el PET): masa de 45 g/m2
Se considera que la masa de la película protectora no es un dato importante debido a que la misma es quitada durante la colocación.
Además de una masa contenida, la cinta de rebordeado respeta los siguientes requisitos mecánicos y dimensionales para garantizar su utilización sobre un panel de material compuesto aeronáutico:
grosor del conjunto de cinta completa (pegamento película PET): 95 gm ± 2 gm
grosor de la película de PET: 50 gm ± 2 gm
resistencia al pelado sobre una placa de aluminio: superior o igual a 9,5 N/25 mm según la norma ASTM D 1781.
resistencia al pelado sobre una placa de aluminio tras una semana de envejecimiento (168h) a 70°C y con una Humedad Relativa del 95%: aproximadamente 20 N/25mm según norma ASTM D 1781.
resistencia al pelado en la parte antiadherente: inferior o igual a 1 N/25mm según la norma ASTM D 1781.
resistencia a la tracción (anchura 25 mm): 185N
alargamiento a la rotura: inferior o igual al 120%.
La cinta de PET puede ser ofrecida según varios colores, pero se recomienda, en general, conservar una opacidad que permita no poder ver a través, siendo el objetivo ocultar el núcleo del panel de material compuesto y aportar un suplemento en calidad percibida.
La cinta es autoextinguible según FAR 25.853 apéndice F capítulo (a)(I)(i).
Ventajosamente, la utilización de la cinta de rebordeado permite llevar a cabo una parte del procedimiento por una máquina de aplicación dedicada.
La máquina de aplicación permite la colocación de cinta de rebordeado sobre el canto de un panel así como sobre una parte periférica P de la cara superior e inferior (aplicación simultánea), en un tiempo reducido a través de la acción de un operario. Esta máquina comprende para ello al menos un primer rodillo aplicador, denominado «de canto» para aplicar la cinta sobre el canto y al menos dos rodillos, denominados «de superficie», destinados a entrar en contacto con la parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto, siendo estos dos rodillos de superficie sensiblemente perpendiculares con respecto al rodillo de canto en posición operativa, es decir en la posición de aplicación de la cinta.
Además, la máquina comprende ventajosamente un sistema de retirada de la película de protección del adhesivo dispuesto delante de los rodillos para poder retirar la película protectora antes de la aplicación de la cinta.
La aplicación sobre todo el canto del panel se realiza en una sola vez con el fin de limitar los cortes y reparaciones de la cinta (limita los riesgos de pérdida de estanqueidad) pero también de limitar la pérdida de tiempo de colocación de la máquina sobre el panel.
Solo los ángulos experimentan un tratamiento manual con decapado de la zona de plegado (decapado químico con M.E.C, D5-Clean o DPLF, o decapado mecánico) de la cinta de rebordeado sobre sí misma por el operario al final de la operación de la máquina:
Este decapado es necesario para poder retirar el tratamiento antiadherente de la zona de plegado de la cinta sobre sí misma.
La mesa de soporte del panel durante la aplicación es una mesa en la cual se encuentran ventosas que pueden ser colocadas horizontal o verticalmente (son también las posibles posiciones intermedias) según las necesidades del operario y según el tamaño del panel que haya que rebordear.
Siendo utilizada por un operario, la máquina de rebordear no supera una masa los 5 kg para poder ser manipulada sin soporte o ayuda externa.
Se puede prever un brazo de apoyo articulado y equilibrado que se pueda fijar a la máquina para mejorar la ergonomía (reducción al máximo de las cargas).
Ventajosamente, la máquina de rebordeado tiene un cabezal de aplicación de anchura adaptable que permite rebordear paneles de diferentes grosores, típicamente entre 8 mm y 12 mm de grosor.
Este cabezal permite también recibir rollos de cintas que pueden medir de 15 mm a 35 mm de anchura para un rollo completo que puede alcanzar un diámetro de 150 mm (mandril incluido en el rollo). El diámetro del mandril es de 76 mm ± 1 mm.
La máquina permite una velocidad de aplicación de la cinta que puede llegar hasta 10 m/min. Durante la colocación, la máquina permite retirar automáticamente la película protectora que se encuentra sobre la cara adhesiva de la cinta con el fin de aportar un ahorro de tiempo.
El recubrimiento sobre la parte periférica P de las caras planas del panel es ventajosamente simétrico sobre cada cara. La máquina permite respetar una estricta tolerancia de simetría a lo largo de toda la colocación con un máximo de 1 mm de diferencia.
La aplicación de la cinta sobre el canto y sobre la parte periférica de las dos caras planas es obligatoria so pena de desprendimiento de la cinta. Además, esto asegura la estanqueidad del pegado con el fin de proteger el nido de abeja. La función de este pegado completo es permitir también la aplicación de una tensión de colocación para tensar la cinta. Esta tensión puede estar comprendida entre 5N y 25N y garantizará así una aplicación de calidad de la cinta de rebordeado (reparación, plegado, burbuja, ...).
Gracias a la invención, ya no es necesario mecanizar previamente el nido de abeja y se simplifica la etapa de colocación, sobre todo si la cinta utilizada es provista de una capa de adhesivo durante su fabricación.
Además, es posible realizar gran parte del procedimiento de rebordeado con la ayuda de una máquina de colocación de la cinta, lo que acelera el rebordeado, lo hace más constante y más fácil de llevar a cabo.
Finalmente, el estado de superficie del rebordeado no necesita ser retocado mecánicamente puesto que la cara exterior de la cinta cumple desde el principio las exigencias estéticas de los fabricantes, en particular los fabricantes aeronáuticos.

Claims (2)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de rebordeado de un panel de material compuesto que forma suelo o elemento de revestimiento de paredes interiores de avión caracterizado por que comprende:
- una etapa (a) de provisión de un panel de material compuesto de grosor determinado que presenta dos caras planas, un canto que hay que rebordear y al menos una esquina que sobresale, y de provisión de una cinta de material polimérico de anchura superior al grosor del panel de material compuesto, y que comprende una primera cara, denominada «interna» y una segunda cara, denominada «externa» en referencia a la posición de utilización, presentando la citada cara interna una capa de adhesivo protegida por una película protectora retirable;
- una etapa (b) de aplicación de una cinta pegada por un adhesivo sobre todo el canto y sobre una parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto de tal modo que el adhesivo quede situado entre el panel de material compuesto y la cara interna de la cinta, comprendiendo la citada etapa (b) a tal efecto las subetapas siguientes: • una etapa (b1) de retirada de la película protectora de la cinta para dejar al descubierto el adhesivo,
• una etapa (b2) de aplicación de la cara interna de la cinta que lleva la capa de adhesivo sobre el canto y sobre una parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto;
- una etapa (a) de colocación de un revestimiento antiadherente sobre la cara externa de la cinta, siendo realizada la etapa (a) antes que la etapa (b),
estando así la cinta adaptada para proteger de manera estanca el panel de material compuesto contra el polvo, los cuerpos extraños o una absorción de humedad;
el procedimiento comprende además una etapa (p) de retirada localizada del revestimiento antiadherente a nivel de las esquinas salientes para crear zonas localizadas desprovistas de revestimiento antiadherente, y una etapa (y ) de pegado de la cinta sobre sí misma a nivel de las esquinas desprovistas de revestimiento antiadherente.
2. Procedimiento de rebordeado según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa (b) se realiza por una máquina que comprende al menos un primer rodillo aplicador, denominado «de canto», que entra en contacto con el canto que haya que rebordear del panel de material compuesto, y al menos dos rodillos aplicadores, denominados « de superficie»., que entran en contacto con la parte periférica de las caras planas del panel de material compuesto, y que son sensiblemente perpendiculares con respecto al rodillo de canto.
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