ES2256570T3 - Producto laminado de espesor ajustable por peladura, procedimiento de produccion de este producto y aplicacion a la constitucion de calas reguladoras para conjuntos mecanicos. - Google Patents

Producto laminado de espesor ajustable por peladura, procedimiento de produccion de este producto y aplicacion a la constitucion de calas reguladoras para conjuntos mecanicos.

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ES2256570T3
ES2256570T3 ES02785503T ES02785503T ES2256570T3 ES 2256570 T3 ES2256570 T3 ES 2256570T3 ES 02785503 T ES02785503 T ES 02785503T ES 02785503 T ES02785503 T ES 02785503T ES 2256570 T3 ES2256570 T3 ES 2256570T3
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Abstract

Producto laminado presentando un espesor regulable por división de capas, comprendiendo este producto un apilamiento (2) alternado de hojas (4) y de capas (6) de un material adhesivo (8), presentando cada hoja 4 una resistencia intrínseca al desgarramiento, y cada capa (6) de material adhesivo (8) uniendo una a otra dos hojas (4) adyacente del apilamiento (2) por una fuerza de unión más débil que la resistencia de las hojas (4) al desgarramiento, de lo cual resulta que cada hoja (4) puede separarse del apilamiento (2) sin romperse, caracterizado porque cada hoja (4) está formada de fibras tejidas y porque cada hoja (4) de cada par de hojas (4) adyacentes a una misma capa (6) común de material adhesivo (8)está impregnada en espesor de una masa de material adhesivo (8) que forma bloque con la capa (6) común de material adhesivo (8).

Description

Producto laminado de espesor ajustable por peladura, procedimiento de producción de este producto y aplicación a la constitución de calas reguladoras para conjuntos mecánicos.
La presente invención se refiere de manera general a productos laminados presentando un espesor regulable por división en capas, los procedimientos de fabricación de tales productos, y su aplicación como calas de reglaje para conjuntos mecánicos.
Precisamente la invención se refiere en un primer aspecto a un producto laminado presentando un espesor regulable por división en capas, comprendiendo este producto un apilamiento alternado de hojas y de capas de un material adhesivo, presentando cada hoja una resistencia intrínseca al desgarramiento, y uniendo cada capa de material adhesivo una a otra dos hojas adyacentes del apilamiento por una fuerza de unión más débil que la resistencia de las hojas al desgarramiento, de lo cual resulta que cada hoja puede separarse del apilamiento sin desgarrarse.
Estos materiales, llamados pelables, son ampliamente utilizados como calas de espesor en unos conjuntos mecánicos complejos, en particular en la aeronáutica. Estos conjuntos pueden comprender varias centenas, incluso varios miles de piezas, presentando cada una tolerancias dimensionales. La suma de las tolerancias crea juegos que pueden en ciertos casos ser considerables, varios milímetros, que es necesario compensar a fin de permitir a los conjuntos mecánicos asegurar correctamente sus funciones.
Se utiliza a tal efecto unas calas reguladoras, normalmente pelables, de materiales metálicos o de polímeros. Estas calas pelables están compuestas de láminas finas superpuestas y pegadas entre ellas de manera a constituir unos espesores más o menos importantes, y fabricadas para adaptarse al contorno exterior de los órganos a ajustar. El reglaje se realiza por la reducción del espesor de la cala pelando una o varias de estas láminas y insertando la cala en el sitio donde el juego se ha observado.
EP-A-667233 describe una cala reguladora pelable, comprendiendo una serie de hojas entre las cuales están intercaladas capas de adhesivo. Dichas hojas son metálicas o eventualmente de materia plástica.
US-A-4526641 describe una cala constituida por un apilamiento de hojas termoendurecedoras unidas entre ellas por un adhesivo de misma naturaleza, y caracterizada por una cierta fuerza de cohesión intralaminar.
Las tecnologías mecánicas de punta, especialmente para los aviones o los helicópteros, integran progresivamente materiales que comprenden tejidos de fibras de vidrio, de carbono, de cerámica o de aramida para realizar unos componentes mecánicos importantes de los aparatos. Para ciertos helicópteros, 40% de la masa del aparato está así constituida de tales materiales.
Ahora bien, no existe actualmente calas pelables constituidas de materiales de este tipo. Los polímeros pelables actuales son películas lisas, y aunque puedan incluir una pequeña carga mineral, con preferencia constituida de fibras de vidrio, pertenecen a la familia de los plásticos por sus características mecánicas y térmicas limitadas y muy inferiores a lo que se puede alcanzar con unos tejidos de fibras como los citados arriba.
Como consecuencia, los constructores deben prever unos ajustes por mecanización, directamente sobre las piezas mecánicas, lo que es muy costoso a la fabricación y todavía más al mantenimiento, o bien utilizar materiales pelables metálicos o polímeros en los casos en que las tensiones mecánicas no son demasiado elevadas. Sin embargo, en este ultimo caso, se expone a un desgaste prematuro de las piezas por abrasión acoplando materiales de naturalezas diferentes.
En este contexto, un primer objetivo de la invención es proponer un producto laminado que palia las dificultades descritas arriba.
Con este fin, el producto según la invención, por otra parte conforme a la definición genérica que da el preámbulo arriba, es esencialmente caracterizado porque cada hoja es esencialmente formada de fibras tejidas, y porque cada hoja de cada par de hojas adyacentes a una misma capa común de material adhesivo está impregnada en espesor de una masa de material adhesivo que forma bloque con la capa común de material adhesivo.
En un modo de realización del producto según la invención, el material adhesivo es una resina, por ejemplo de tipo epoxi, fenólica, vinilester o polivinilica, solidarizando las hojas por una operación de polimerización.
Según un aspecto ventajoso del producto según la invención, el material adhesivo puede representar 40% a 60% del volumen del producto antes de la operación de polimerización.
Según un aspecto ventajoso del producto según la invención, pueden añadirse adyuvantes a la resina para formar el material adhesivo, siendo estos adyuvantes unos endurecedores y/o unos diluyentes destinados a modificar la viscosidad del material adhesivo.
Según un aspecto ventajoso del producto según la invención, la adherencia de las hojas adyacentes unas a otras puede disminuirse aumentando la cantidad de diluyente en proporción de la cantidad de resina en el material adhesivo.
Según un aspecto ventajoso del producto según la invención, el adyuvante puede representar más de 50% en volumen del material adhesivo antes de la operación de polimerización.
Según un aspecto ventajoso del producto según la invención, las fibras de las hojas pueden ser esencialmente fibras de vidrio, de carbono, de cerámica o de aramida, o una mezcla de éstas.
Según un segundo aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un producto laminado presentando un espesor regulable por división en capas, comprendiendo este procedimiento una operación de apilamiento que consiste en formar un apilamiento alternado de hojas y de capas de un material adhesivo.
El procedimiento según la invención, por otra parte conforme a la definición genérica que da el preámbulo arriba, es esencialmente caracterizado porque comprende, previamente a la operación de apilamiento, las operaciones que consisten en elegir, como hoja, un tejido de fibras tejidas, e impregnar en espesor cada hoja de un material adhesivo, estando cada capa de material adhesivo dispuesta entre dos hojas adyacentes formada por unión del material adhesivo impregnando una de las hojas adyacentes por el material adhesivo impregnando la otra hoja adyacente.
En un modo de realización posible del procedimiento según la invención, el material adhesivo es una resina, por ejemplo de tipo epoxi, fenólico, vinilester o polivinílico.
Según un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención, el material adhesivo puede representar 40% a 60% del volumen de la hoja después de impregnación.
Según un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención, pueden añadirse adyuvantes a la resina para formar el material adhesivo, siendo estos adyuvantes unos endurecedores y/o diluentes destinados a modificar la viscosidad del material adhesivo.
Según un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención, las fibras de las hojas pueden ser esencialmente fibras de vidrio, de carbono, de cerámica o de aramida o una mezcla de éstas.
Según un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención, este procedimiento puede comprender una etapa de polimerización de las hojas impregnadas consistiendo en disponer las hojas entre dos soportes planos paralelos, estando estos soportes apretados uno contra otro a temperatura ambiente o en caliente durante una duración predeterminada.
Según un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención, el material adhesivo puede comprender más de 50% de adyuvante.
Según un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención, este procedimiento puede comprender una etapa de prepolimerización consistiendo en mantener a temperatura ambiente las hojas impregnadas durante una duración predeterminada.
Según un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención, la adherencia de las hojas del producto laminado adyacentes unas a otras puede disminuirse aumentando la cantidad de diluyente en proporción de la cantidad de resina en el material adhesivo y/o aumentando la duración de la etapa de prepolimerización.
Según un aspecto ventajoso del procedimiento según la invención, la operación de impregnación de los tejidos de fibra puede efectuarse por pulverización, por aplicación manual mediante un rodillo, por impresión sobre una máquina de tipo "offset" o por inmersión.
Según un tercer aspecto, la invención se refiere a las calas reguladoras pelables para los conjuntos mecánicos.
Las calas reguladoras pelables según la invención están constituidas esencialmente de un producto laminado según la invención o obtenido con el procedimiento de fabricación según la invención.
Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes con la descripción a continuación, a título indicativo y en absoluto limitativo, haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un producto laminado según la invención,
- la figura 2 es una vista en sección en el plano
II-II de la figura 1,
- la figura 3 es una vista en perspectiva de un tejido impregnado del producto laminado de la figura 1, y
- la figura 4 es una vista en perspectiva del tejido de la figura 3 antes de impregnación.
Como lo muestran las figuras 1 y 2, la invención se refiere a un producto laminado comprendiendo un apilamiento 2 de hojas 4 separadas por capas 6 de un material adhesivo 8. Cada hoja 4 presenta una resistencia intrínseca al desgarramiento, dependiente de la naturaleza y de la forma de la materia o de las materias que la constituye.
El material adhesivo 8 y el espesor de cada capa 6 uniendo una a otra dos hojas 4 adyacentes del apilamiento 2 están elegidas de tal manera que la fuerza de unión juntando las dos hojas es más débil que la resistencia de estas hojas al desgarramiento, de lo cual resulta que cada hoja puede separarse del apilamiento sin desgarrarse.
Según la invención, cada hoja 4 comprende un tejido de fibras 12 tejidas delimitando entre ellas unos intersticios 14. Los tejidos 12 de cada hoja 4 de cada par de hojas adyacentes a una misma capa 6 de material adhesivo 8 están impregnados en espesor de una masa de material adhesivo que forma bloque con la capa común de material adhesivo al menos a través de los intersticios 14 de esta hoja.
Estos tejidos 12 están formados de fibras entrecruzadas, como lo muestra las figuras 3 y 4. Las fibras pueden ser fibras de vidrio, de carbono, de cerámica o de aramida, o de cualquier otro material presentando unas propiedades mecánicas comparables. Varios tipos de fibras pueden mezclarse en un mismo tejido. Estos tejidos son conocidos del especialista y no se describirán con más detalle.
El material adhesivo 8 es un material polimerizable, sea por tratamiento térmico, sea a temperatura ambiente. Este material adhesivo es por ejemplo una resina epoxi, fenólica, vinilester o polivinilica. Con preferencia es mono-constituyente.
En ciertos casos se añaden adyuvantes, detallados más abajo, a la resina. Estos adyuvantes son de dos tipos. Se añaden unos endurecedores para conferir al producto laminado características mecánicas determinadas, por ejemplo de dureza, de rigidez, o de resistencia en tracción y en compresión.
El segundo tipo de adyuvante es un diluyente destinado a modificar la viscosidad del material adhesivo 8. La cantidad de diluyente va a influir sobre la calidad de la impregnación del tejido fibroso 12, y igualmente sobre la adherencia de las hojas 4 adyacentes una con relación a otra.
Describiremos ahora el procedimiento de preparación del producto laminado.
Unas piezas de tejido fibroso 12 mencionado arriba primero se cortan y se ponen a las dimensiones deseadas. Cada una de entre ella constituirá una hoja del producto laminado después de tratamiento.
La pieza de tejido se somete después una operación de impregnación por el material adhesivo 8. Uno de los aspectos importantes de la invención es obtener una buena impregnación del tejido fibroso por el material adhesivo, es decir una impregnación tan completa como posible, por la cual todas las fibras del tejido están completamente rodeadas por una ganga de material adhesivo y todos los intersticios 14 del tejido 12 están llenos, como se ve a la figu-
ra 3.
Para alcanzar este resultado, se utiliza una cantidad de resina comprendida entre 40% y 60% del volumen del tejido 12 después de impregnación.
Esta cantidad de material adhesivo 8 es considerablemente más elevado que la cantidad puesta en práctica en productos laminados del arte anterior. En el arte anterior, el material adhesivo solo sirve a constituir la capa adhesiva que separa dos hojas 4 adyacentes, de un espesor de dos micras aproximadamente, cuando según la invención, sirve igualmente a constituir la hoja misma.
Otro parámetro importante para el éxito de la operación de impregnación es la viscosidad del material adhesivo 8. Esta depende evidentemente de la elección de la resina polimerizable utilizada, que es función de la aplicación apuntada para el producto laminado a fabricar. La viscosidad natural de la resina puede corregirse añadiendo el diluyente mencionado arriba. Este diluyente es acuoso o en solución en otro solvente en función de la resina elegida.
La elección del diluyente y la cantidad a añadir no plantea problema para el especialista.
La operación de impregnación se realiza por pulverización mediante una tobera o una pistola, por aplicación con rodillo manual, por impresión con maquina "offset", por inmersión del tejido 12 en un baño de material adhesivo o por cualquier otra técnica permitiendo una buena penetración del material adhesivo 8 en el tejido fibroso 12.
Las hojas 4 de tejido impregnado están después si es necesario conservadas en espera de utilización en una cámara fría a una temperatura inferior a menos 18ºC. Esta característica de la invención es particularmente ventajosa puesto que permite fabricar las hojas en grandes series. La conservación a la temperatura mencionada arriba permite bloquear el fenómeno de polimerización del material adhesivo 8. La duración del almacenamiento puede esperar varios meses sin que esto ocasione una degradación de los resultados del producto laminado obtenido a partir de las hojas 4 almacenadas.
Las hojas 4 de tejido impregnado sufren después una operación de prepolimerización. Esta operación consiste en mantener a temperatura ambiente las hojas 4 de tejido impregnado durante un tiempo predeterminado.
La adherencia de las hojas de la pila adyacentes unas a otras, es decir la facilidad con la cual pueden pelarse, depende a la vez de la duración de la operación de prepolimerización y de la cantidad de diluyente añadido en el material adhesivo 8 en proporción de la resina.
En ausencia de diluyente, el producto laminado obtenido a partir de las hojas 4 de tejido impregnado prepolimerizadas durante seis meses es de una pelabilidad fácil. El producto laminado obtenido a partir de las hojas 4 de tejido impregnado prepolimerizadas durante dos meses es de una pelabilidad media. El producto laminado obtenido a partir de las hojas 4 de tejido impregnado que no han sido prepolimerizadas es de una difícil pelabilidad.
El aumento de la cantidad de diluyente juega en el sentido de una mayor facilidad de peladura de las hojas 4. La introducción de una cierta cantidad de diluyente en el material adhesivo 8 permitirá pues obtener unas pelabilidades equivalentes, con unas duraciones de polimerizaciones más cortas que las que están indicadas arriba.
Se considera que si el material adhesivo 8 contiene más de 50% de diluyente en volumen antes de impregnación, la fase de prepolimerización no es ya necesaria para obtener productos laminados de pelabilidad media.
Las hojas 4 de tejido impregnado se someten finalmente a una operación de polimerización final bajo presión. Esta operación consiste a disponer las hojas 4 en pila entre dos soportes planos paralelos, estando estos soportes apretados uno contra otro a temperatura ambiente o en caliente durante un tiempo predeterminado. Unas uniones químicas se crean en la interfase entre las masas de material adhesivo 8 impregnando los tejidos 12 de las hojas 4 adyacentes, creando así la capa 6 intermedia de unión entre las hojas 4.
Esta operación confiere al producto laminado las cualidades mecánicas buscadas de paralelismo, de planeidad, de cohesión y de pelabilidad.
Los soportes planos están constituidos por dos platos de acero calibrados de fuerte espesor, por ejemplo 50 mm. Los platos están atravesados en periferia por unas varillas fileteadas o tornillos, sobre los cuales un apretamiento proporcional está aplicado mediante un útil dinamométrico. Esta operación se efectúa a temperatura ambiente o en una estufa a temperatura controlada.
En otro modo de realización, las hojas están apiladas y apretadas en una prensa calentadora.
La duración de la operación de polimerización es función de la naturaleza de la resina utilizada en el material adhesivo 8, de la temperatura y de la cantidad de diluyente añadido. A temperatura ambiente, esta duración va de algunos días si el material adhesivo 8 contiene más de 50% de diluyente en volumen a varias semanas si el material adhesivo 8 no contiene diluyente. Con calefacción esta duración está reducida a algunas horas, generalmente de una a tres
horas.
Finalmente el producto laminado está mecanizado o cortado si necesario a las dimensiones adecuadas.
La pieza después de esta última etapa constituye el producto laminado listo para empleo.
Los productos laminados de este tipo están bien adaptados para servir de calas para la industria aeronáutica, por ejemplo para aviones o helicópteros, conteniendo éstos un número más y más grande de piezas de materiales comprendiendo tejidos de fibras.
Es evidente que estos productos laminados pueden igualmente servir de calas pelables en otros campos generalmente en todos los casos en que características de ligereza y de resistencia mecánicas están buscadas.
Hay que mencionar que los productos laminados descritos arriba son particularmente fáciles de pelar, esta peladura puede hacerse a mano, sin necesidad de útil, a diferencia de las calas metálicas.

Claims (18)

1. Producto laminado presentando un espesor regulable por división de capas, comprendiendo este producto un apilamiento (2) alternado de hojas (4) y de capas (6) de un material adhesivo (8), presentando cada hoja 4 una resistencia intrínseca al desgarramiento, y cada capa (6) de material adhesivo (8) uniendo una a otra dos hojas (4) adyacente del apilamiento (2) por una fuerza de unión más débil que la resistencia de las hojas (4) al desgarramiento, de lo cual resulta que cada hoja (4) puede separarse del apilamiento (2) sin romperse, caracterizado porque cada hoja (4) está formada de fibras tejidas y porque cada hoja (4) de cada par de hojas (4) adyacentes a una misma capa (6) común de material adhesivo (8)está impregnada en espesor de una masa de material adhesivo (8) que forma bloque con la capa (6) común de material adhesivo (8).
2. Producto laminado según la reivindicación 1, caracterizado porque el material adhesivo (8) es una resina, por ejemplo de tipo epoxi, fenólica, vinilester, o polivinilica, solidarizando las hojas (4) por una operación de polimerización.
3. Producto laminado según la reivindicación 2, caracterizado porque el material adhesivo (8) representa 40% a 60% del volumen del producto antes de la operación de polimerización.
4. Producto laminado según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado porque se añaden unos adyuvantes a la resina para formar el material adhesivo (8), siendo estos adyuvantes unos endurecedores y/o diluyentes destinados a modificar la viscosidad del material adhesivo.
5. Producto laminado según la reivindicación 4, caracterizado porque la adherencia de las hojas (4) adyacentes unas a otras está disminuida aumentando la cantidad de diluyente en proporción de la cantidad de resina en el material adhesivo (8).
6. Producto laminado según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el adyuvante representa más de 50% en volumen del material adhesivo (8) antes de la operación de polimerización.
7. Producto laminado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las fibras de las hojas (4) son fibras de vidrio, de carbono, de cerámica o de aramida, o una mezcla de
éstas.
8. Procedimiento de fabricación de un producto laminado presentando un espesor regulable por división de capas, comprendiendo este procedimiento una operación de apilamiento consistiendo en formar un apilamiento alternado de hojas (4) y de capas (6) de un material adhesivo (8), caracterizado porque comprende, previamente a la operación de apilamiento, las operaciones que consisten en elegir, como hoja (4) un tejido (12) de fibras tejidas, y en impregnar en espesor cada hoja (4) de un material adhesivo (8), estando cada capa (6) de material adhesivo (8) dispuesta entre dos hojas (4) adyacentes formada por unión del material adhesivo (8) impregnando una de las hojas (4) adyacentes por el material adhesivo (8) impregnando la otra hoja adyacente (4).
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el material adhesivo 8 es una resina por ejemplo de tipo epoxi, fenólica, vinilester o polivinílica.
10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el material adhesivo (8) representa 40% a 60% del volumen de la hoja (4) después de impregnación.
11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque se añaden unos adyuvantes a la resina para formar el material adhesivo (8), siendo dichos adyuvantes unos endurecedores y/o diluyentes destinados a modificar la viscosidad del material adhesivo (8).
12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque las fibras de las hojas (4) son fibras de vidrio, de carbono, de cerámica o de aramida, o una mezcla de éstas.
13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque este procedimiento comprende una etapa de polimerización de las hojas (4) impregnadas consistiendo a disponer las hojas (4) entre dos soportes planos paralelos, estando estos soportes apretados uno contra otro a temperatura ambiente o en caliente durante un tiempo predeterminado.
14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 en combinación con la reivindicación 11, caracterizado porque el material adhesivo (8) comprende más de 50% de adyuvante.
15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque este procedimiento comprende una etapa de prepolimerización consistiendo en mantener a temperatura ambiente las hojas (4) impregnadas durante un tiempo predeterminado.
16. Procedimiento según la reivindicación 15 en combinación con la reivindicación 11, caracterizado porque la adherencia de las hojas (4) del producto laminado adyacentes unas a otras está disminuida aumentando la cantidad de diluyente en proporción de la cantidad de resina en el material adhesivo (8) y/o en aumentando la duración de la etapa de prepolimerización.
17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 16, caracterizado porque la operación de impregnación de los tejidos (12) de fibras se efectúa por pulverización, por aplicación manual mediante un rodillo, por impresión sobre una máquina de tipo "offset" o por inmersión.
18. Aplicación de un producto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, o de un producto obtenido por el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17, a la constitución de una cala reguladora pelable para conjuntos mecánicos.
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