ES2693221T3

ES2693221T3 - Capa despegable

Info

Publication number: ES2693221T3
Application number: ES16193363.5T
Authority: ES
Inventors: Yiqiang Zhao; Dalip Kumar Kohli; Kunal Gaurang Shah
Original assignee: Cytec Technology Corp
Current assignee: Cytec Technology Corp
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2018-12-10
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: KR20140107333A; TW201345716A; BR112014012123B8; RU2646218C1; EP2797733B1; JP2017101219A; EP3141379A1; AU2012362983B2; BR112014012123A8; JP6033328B2; MX345546B; ES2616241T3; AU2016256666A1; WO2013101354A1; US10093081B2; CA2862191C; CN103946012A; RU2602102C2; IN2014CN04740A; JP2015508346A

Abstract

Una capa despegable rica en resina que comprende una tela tejida impregnada de una matriz de resina curada, en la que dicha matriz de resina se forma a partir de una composición de resina que comprende: al menos una resina novolaca epoxidada que tiene una funcionalidad epoxi de al menos 2; una resina epoxi difuncional seleccionada entre diglicidil éteres de fenoles polihidroxilados; una resina epoxi trifuncional seleccionada entre triglicidil éteres de aminofenoles; un agente de curado; y partículas de carga inorgánicas; en la que dicha capa despegable rica en resina tiene un contenido de resina de al menos un 20 % en peso basado en el peso total de la capa despegable, y en la que dicha tela tejida comprende una pluralidad de hilos tejidos en un diseño de tejido, teniendo dichos hilos una resistencia a la tracción de la urdimbre de >= 1,23 x 104 N/m; una resistencia a la tracción de la trama de >= 7,00 x 103 N/m, una densidad lineal de masa de la urdimbre en el intervalo de 5,56-27,78 Tex, y una densidad lineal de masa de la trama de 5,56-27,78 Tex.

Description

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DESCRIPCION

Capa despegable Antecedentes

La presente divulgacion se refiere en general a capas despegables para la preparacion de superficies de sustratos de material compuesto, mas particularmente, de sustratos de material compuesto basados en resina, antes de la union.

El lijado a mano, el granallado y la retirada de capas desplegables son metodos convencionales para preparar superficies de sustratos de material compuesto basados en resina para la union adhesiva en la industria aeroespacial. La union adhesiva por retirada de una capa despegable es la mas comun de las tres tecnicas ya que ahorra una cantidad significativa de trabajo y crea una superficie mas uniformemente tratada. La retirada de capas desplegables implica habitualmente la aplicacion de un material de tela seca y texturizada sobre la superficie de union del sustrato de material compuesto basado en resina, seguida de un curado. Despues del curado, la capa despegable es retirada, es decir, es despegada, para revelar una superficie de union rugosa o texturizada. Sin embargo, las capas despegables secas tienden a dejar fibras residuales rotas sobre la superficie de union tras el despegado. Esto conduce a caractensticas deficientes de la union adhesiva ya que las fibras residuales pueden actuar como defectos que impiden que el adhesivo humedezca completamente la superficie de union del sustrato de material compuesto, conllevando de ese modo un fallo adhesivo. La experiencia general en la industria ha sido que el procedimiento de capas despegables carece de fiabilidad y predictibilidad con respecto al comportamiento de la union. La publicacion EP 1 674 A1 divulga un preimpregnado que comprende una resina epoxi.

Sumario

La presente divulgacion proporciona una capa despegable rica en resina de acuerdo con la reivindicacion 1 que no deja fibras residuales tras el despegado y que puede funcionar bien con diferentes sustratos de material compuesto basados en resina. La capa despegable rica en resina esta compuesta de una tela tejida impregnada con una matriz de resina distinta de la matriz de resina del sustrato de material compuesto. La capa despegable esta disenada de tal manera que, despues de la retirada manual de la capa despegable de la superficie del sustrato de material compuesto, quede una fina pelfcula de resina de la capa despegable sobre la superficie del sustrato de material compuesto a fin de crear una superficie adherible, pero que no quede material fibroso de la tela tejida sobre la misma superficie. Esta capa despegable rica en resina es capaz de modificar la superficie de diversos materiales compuestos para una union fiable con una variedad de adhesivos. Por tanto, podna ser considerada una capa despegable "universal".

La presente divulgacion proporciona tambien un metodo, que no forma parte de la invencion reivindicada, de preparacion de una superficie para la union de un material compuesto usando la capa despegable comentada previamente. Se divulga tambien un metodo, que no forma parte de la invencion reivindicada, de formacion de una estructura de material compuesto unida que incluye: aplicar una capa despegable sobre una superficie de un primer sustrato de material compuesto formado por resina reforzada con fibra; curar conjuntamente la capa despegable y el primer sustrato de material compuesto; retirar la capa despegable del primer sustrato de material compuesto dejando una capa fina de resina de la capa despegable sobre la superficie del sustrato de material compuesto; aplicar una pelfcula adhesiva sobre al menos una de las siguientes: una superficie modificada del primer sustrato de material compuesto y una superficie de un segundo sustrato de material compuesto; poner en contacto la superficie modificada del primer sustrato de material compuesto con una superficie del segundo sustrato de material compuesto con la pelfcula adhesiva entre ellos; y curar para unir los sustratos.

Breve descripcion de las figuras

La FIG. 1 muestra esquematicamente el mecanismo de funcionamiento de la capa despegable rica en resina de acuerdo con la presente divulgacion.

La FIG. 2 muestra la lmea de fractura que se produce cuando se retira la capa despegable de un sustrato de material compuesto.

La FIG. 3 es una imagen de un microscopio electronico de barrido (SEM) de una tela de poliester ilustrativa que se puede usar para la capa despegable rica en resina.

La FIG. 4 es una imagen de un microscopio electronico de barrido (SEM) de una tela de vidrio ilustrativa que se puede usar para la capa despegable rica en resina.

La FIG. 5 es una imagen de un microscopio electronico de barrido (SEM) de una superficie tratada despues de haber retirado la capa despegable.

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La FIG. 6 muestra los datos de tenacidad a la fractura (Gic) para varios preimpregnados unidos adhesivamente en un ejemplo.

Las FIGS. 7A y 7B son imagenes de un microscopio optico que muestran la condicion de fallo cohesivo de los preimpregnados unidos conjuntamente despues del ensayo de tenacidad a la fractura (Gic) de acuerdo con un ejemplo.

Descripcion detallada

Se ha descubierto que se puede conseguir una ventaja al tratar un sustrato de material compuesto de resina reforzada con fibra con una capa despegable rica en resina para modificar la superficie del sustrato de material compuesto tratado de forma que se facilite y promueva una union mas fuerte y mas duradera entre la estructura de material compuesto tratada superficialmente y un segundo sustrato de material compuesto. La superficie del sustrato de material compuesto es modificada mediante una fina pelfcula de resina que permanece sobre ella despues de haber despegado la capa despegable rica en resina. El mecanismo de funcionamiento de la capa despegable se ilustra en la FIG. 1. El espesor de la resina que permanece despues de haber retirado la capa despegable es de aproximadamente un 2 % - 15 % del espesor original de la capa despegable antes de su despegado. Esta capa de resina de la capa despegable que permanece proporciona una capa superficial uniforme para la union adhesiva, incluyendo la union conjunta y la union secundaria. La union conjunta en la industria de la union de materiales compuestos significa unir un preimpregnado curado con un preimpregnado no curado usando un adhesivo. La union secundaria significa unir un preimpregnado curado con otro preimpregnado curado usando un adhesivo. La reologfa y la cinetica de curado de la resina de la capa despegable se controlan para minimizar el entremezclado entre la resina de la capa despegable y la resina del sustrato de material compuesto durante el curado, en el que la formulacion de la resina de la capa despegable tiene una cinetica de curado sustancialmente mas rapida que la formulacion de la resina del sustrato de material compuesto. Puesto que la capa despegable rica en resina se puede usar con varios sustratos de material compuesto de resina reforzada con fibra, esta puede ser considerada una capa despegable "universal".

Los sustratos de material compuesto de resina reforzada con fibra comentados en el presente documento incluyen preimpregnados o laminados preimpregnados utilizados convencionalmente en la fabricacion de piezas estructurales aeroespaciales. El termino "preimpregnado", tal como se usa en el presente documento, se refiere a una hoja o lamina de fibras que ha sido impregnada con una resina matricial. La resina matricial puede estar presente en un estado no curado o parcialmente curado. El termino "laminado preimpregnado", tal como se usa en el presente documento, se refiere a una pluralidad de capas de preimpregnados que estan colocados adyacentes entre sf en un apilamiento. Las capas de preimpregnados dentro del laminado pueden estar situadas en una orientacion seleccionada unas respecto a las otras. Por ejemplo, los laminados preimpregnados pueden comprender capas de preimpregnados que tienen arquitecturas de fibras unidireccionales, con las fibras orientadas a 0°, 90°, un angulo 0 seleccionado, y combinaciones de las mismas, con respecto a la dimension mayor del laminado, tal como su longitud. Debe entenderse ademas que, en determinadas realizaciones, los preimpregnados pueden tener cualquier combinacion de arquitecturas de fibras, tales como unidireccionales y multidimensionales.

La capa despegable rica en resina de la presente divulgacion esta compuesta de una tela tejida impregnada de una matriz de resina, y tiene un contenido de resina de al menos un 20 % en peso basado en el peso total de la capa despegable, dependiendo del tipo espedfico de tela tejida que es impregnada. En determinadas realizaciones, el contenido de resina esta en el intervalo del 20 %-50 %. La formulacion de la resina y la construccion de la tela se seleccionan de tal manera que no queden fibras rotas sobre la superficie del sustrato de material compuesto despues de haber retirado la capa despegable. La lmea de fractura durante el despegado esta dentro de la matriz de resina o en la interfaz fibra-resina, pero no dentro de la tela, tal como se ilustra en la FIG. 2. La capa despegable rica en resina se retira facilmente de la superficie del sustrato de material compuesto despues del curado. Con este fin, presenta una resistencia al despegado no superior a 1,13 Nm por 2,54 cm de ancho (10 pulgada-libra/pulgada de ancho), segun el ensayo de pelado en tambor ASTM D1781.

La tela de la capa despegable rica en resina esta compuesta de una pluralidad de hilos tejidos en un diseno de tejido. Cada hilo esta compuesto de una pluralidad de filamentos fibrosos continuos (fibras individuales) retorcidos conjuntamente. La tela tejida tiene un peso de tela en el intervalo de 50-250 g/m2 (gsm o gramos/m2), preferentemente de 70-220 g/m2 y un espesor en el intervalo de 50-250 pm, preferentemente de 100-200 pm. El espesor es principalmente una funcion del peso y del tipo de fibra, si bien depende tambien del ligamento. El tipo de fibra para la tela tejida se puede seleccionar entre varios materiales sinteticos que incluyen poliesteres (poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), poli(tereftalato de trimetileno), poli(acido lactico) y copolfmeros de los mismos), polietileno, polipropileno, nailon, materiales elastomeros tales como LYCRA®; y fibras de alto rendimiento tales como las poliaramidas (por ejemplo, Kevlar), poliimidas, polietilenimina (PEI), polioxazol (por ejemplo, Zylon), polibencimidazol (PBI), polieter eter cetona (PEEK) y vidrio. Los requisitos principales para el material de fibra son: que el material no sea quebradizo y que tenga la resistencia a la traccion requerida. Ademas, las telas pueden tener un acabado termofijado u otros acabados convencionales.

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El tamano del hilo se puede expresar en terminos de la unidad de densidad lineal de masa, el denier. Un denier es igual al peso en gramos de 9000 metros de hilo. Cuanto menor sea el numero, mas fino sera el hilo. Para un rollo de tela, los hilos que discurren en la direccion del rollo y son continuos para toda la longitud del rollo son los hilos de la urdimbre. Los hilos cortos que discurren transversalmente a la direccion del rollo se denominan hilos de la trama. Para la capa despegable rica en resina, la tela se selecciona basandose en las siguientes caractensticas: hilos de la urdimbre con una densidad lineal de masa en el intervalo de 5,56-27,78 Tex (50-250 denier), preferentemente de 7,78-25,56 Tex (70-230 denier), y los hilos de la trama con una densidad lineal de masa en el intervalo de 5,5627,78 Tex (50-250 denier), preferentemente de 7,78-25,56 Tex (70-230 denier), una resistencia a la traccion de la urdimbre de 1,23 x 104 N/m (70 lbf/pulgada), preferentemente > 1,40 x 104 N/m (80 lbf/pulgada); una resistencia a la traccion de la trama de al menos 7,00 x 103 N/m (40 lbf/pulgada), preferentemente > 8,76 x 103 N/m (50 lbf/pulgada). El diseno del tejido no esta limitado y puede ser ligamento tafetan, ligamento sarga, ligamento panama, ligamento saten y similares. La densidad del tejido no debe ser demasiado alta para la tela basada en polfmero (es decir, un tejido apretado) de modo que diera como resultado una baja impregnacion de resina y una impregnacion incompleta de los hilos.

La FIG. 3 es una imagen de un microscopio electronico de barrido (SEM) de una tela de poliester ilustrativa que se puede usar para la capa despegable rica en resina. Este tejido particular tiene un peso de 110 g/m2 e hilos con una densidad lineal de masa de 13,89 Tex (125 denier). Como puede verse en la FIG. 3, este tipo de tela de poliester no esta tejida apretadamente y contiene pequenas aberturas en el tejido. Cuando la capa despegable que contiene este tipo de tela de poliester es despegada de la superficie de material compuesto, se produce una pelfcula de resina con una superficie rugosa y sin fibras rotas. Dicha superficie rugosa es deseable para la union. Tambien se pueden usar telas tejidas apretadamente, tales como telas de vidrio, para formar la capa despegable rica en resina a fin de crear una rugosidad de la superficie deseable para la union del material compuesto. La FIG. 4 muestra una tela de vidrio ilustrativa que se puede usar para la capa despegable rica en resina. Esta tela de vidrio esta tejida mas apretadamente y es mas gruesa que la tela de poliester mostrada en la FIG. 3; tiene un peso de 205 g/m2 y un espesor de 175 pm.

La matriz de resina de la capa despegable se forma a partir de una composicion de resina curable que incluye: al menos una resina novolaca epoxidada que tiene una funcionalidad epoxi de al menos 2; una resina epoxi difuncional seleccionada entre diglicidil eteres de fenoles polihidroxilados; una resina epoxi trifuncional seleccionada entre triglicidil eteres de aminofenoles; partfculas de carga inorganicas (por ejemplo, sflice pirogena); y un agente de curado. La resina novolaca epoxidada constituye al menos un 40 % en peso basado en el peso total de la composicion, preferentemente un 50-70 % en peso. La resina epoxi difuncional esta presente en una cantidad de un 10-35 %, preferentemente de un 15-25 % en peso, la resina epoxi trifuncional esta presente en una cantidad de un 10-30 %, preferentemente de un 10-20 % en peso, basado en el peso total de la composicion de resina.

Ejemplos de resinas novolaca epoxidadas incluyen las obtenidas por reaccion de fenoles tales como fenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, p-terc-butilfenol, p-nonilfenol, 2,6-xilenol, resorcinol, bisfenol-A, a- y p-naftol, y naftalendiol con aldehfdos tales como acetaldehfdo, formaldefudo, furfural, glioxal y p-hidroxibenzaldefudo en presencia de un catalizador acido.

Resinas novolaca epoxidadas adecuadas incluyen resinas novolaca de epoxi fenol y resinas novolaca de epoxi cresol representadas por la siguiente estructura I:

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en la que n es un numero entero de 0 a 8, R = H o CH3. Cuando R = H, la resina es una resina novolaca de fenol. Cuando R = CH3, la resina es una resina novolaca de cresol. Las resinas novolaca de epoxi fenol estan disponibles en el mercado como DEN 428, DEN 431, DEN 438, DEN 439 y DEN 485 de Dow Chemical Co. Las resinas novolacas de epoxi cresol estan disponibles en el mercado como ECN 1235, ECN 1273 y ECN 1299 de Ciba-Geigy Corp.

Otra resina novolaca epoxidada adecuada es una resina novolaca epoxi hidrocarbonada que tiene un esqueleto de diciclopentadieno representado por la siguiente estructura II:

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en la que n es un numero entero de 0 a 7. Ejemplos comerciales de tales resinas novolaca epoxi hidrocarbonadas incluyen Tactix® 71756, Tactix® 556 y Tactix® 756 de Vantico lnc. En una realizacion, la resina novolaca de estructura I se usa conjuntamente con la resina novolaca que contiene diciclopentadieno de estructura II.

Resinas epoxi difuncionales adecuadas incluyen diglicidil eteres de bisfenol A o de bisfenol F, por ejemplo, Epon® 828 (resina epoxi lfquida), D.E.R. 331, D.E.R. 661 (resina epoxi solida) suministradas por Dow Chemical Co.

Los triglicidil eteres de aminofenoles estan disponibles en el mercado como Araldite® MY 0510, MY 0500, MY 0600, MY 0610 de Huntsman Advanced Materials.

Agentes de curado adecuados para las resinas epoxi en la composicion de resina de la capa despegable incluyen una clase de agentes de curado conocida como acidos de Lewis: trifluoruro de boro (BF3), tricloruro de boro (BCh) y complejos de los mismos, tales como complejos BF3-amina y complejos BCl3-amina. Ejemplos de complejos BF3- amina incluyen BF3-MEA de Ato-Tech, Anchor 1040 (BF3 complejado con bencilamina e isopropilamina) de Air Products, Anchor 1115 (BF3 complejado con un aducto de isopropilamina) de Air Products, y Anchor 1170 (BF3 complejado con clorobencilamina) tambien de Air Products. Ejemplos de complejos de Bch-amina incluyen Omincure® BC-120. Los complejos se producen para proporcionar formas Kquidas o solidas en condiciones de uso normal. Muchos preimpregnados basados en epoxi disponibles en el mercado incluyen agentes de curado basados en amina tales como 3,3'-diaminodifenilsulfona (DOS) y dicianodiamida (DICY), que muestran una cinetica de curado sustancialmente mas lenta que las de una formulacion de resina de la capa despegable que contiene los agentes de curado anteriores, por ejemplo, BF3 lfquido. Como resultado, la formulacion de resina de la capa despegable se puede curar lo bastante rapido como para minimizar el entremezclado con la resina del preimpregnado durante el procedimiento de curado conjunto.

Se anaden cargas inorganicas en forma de partfculas (por ejemplo, en polvo) a la composicion de resina de la capa despegable como un componente modificador de la reologfa a fin de controlar el flujo de la composicion resinosa y evitar la aglomeracion en la misma. Cargas inorganicas adecuadas que se pueden usar en la composicion de la pelfcula superficial incluyen silice pirogena, talco, mica, carbonato calcico y alumina. La cantidad de carga inorganica puede estar en el intervalo del 1-10 % en peso, preferentemente del 1-5 % en peso, basado en el peso total de la composicion de la pelfcula superficial.

En una realizacion, la composicion de resina de la capa despegable puede incluir, en porcentajes en peso basados en el peso total de la composicion de resina: aproximadamente un 45-55 % de resina novolaca de epoxi fenol; aproximadamente un 5-15 % de resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno, aproximadamente un 20-30 % de diglicidil eter de bisfenol A; aproximadamente 15-25 % de triglicidil eter de aminofenol; aproximadamente un 5-15 % del agente de curado BF3, y aproximadamente un 1-5 % de carga inorganica.

Ademas, se pueden anadir tambien uno o mas disolventes organicos a la composicion de resina descrita anteriormente, segun sea necesario, para facilitar la mezcla de los componentes. Ejemplos de tales disolventes pueden incluir, si bien no se limitan a los mismos, metil etil cetona (MEK), acetona, dimetilacetamida y N- metilpirrolidona.

La capa despegable rica en resina se puede formar depositando como revestimiento la composicion de resina descrita anteriormente sobre la tela tejida para impregnar completamente los hilos en la tela usando procedimientos convencionales de revestimiento con disolvente o por fusion en caliente. La capa despegable humeda se deja secar despues, si es necesario, para reducir el contenido de volatiles, preferentemente, a menos del 2 % en peso. El secado se puede efectuar mediante secado al aire a temperatura ambiente durante la noche, seguido de un secado en horno a 60 °C-76,67 °C (140 °F-170 °F), o mediante secado en horno a temperatura elevada, segun sea necesario, para reducir el tiempo de secado. Posteriormente, la capa despegable rica en resina seca se puede proteger aplicando papeles antiadhesivos o pelfculas sinteticas desprendibles (por ejemplo pelfculas de poliester) en caras opuestas. Tales papeles antiadhesivos o pelfculas sinteticas se deben retirar antes de usar la capa

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despegable para la union superficial. La capa despegable secada se aplica sobre una superficie de un sustrato de material compuesto basado en resina no curado (o parcialmente curado), por ejemplo, un preimpregnado basado en epoxi. A continuacion, la capa despegable junto con el sustrato de material compuesto se somete a un curado conjunto. La capa despegable se retira despues para dejar una fina pelfcula de resina sobre el sustrato de material compuesto, formando de este modo una superficie modificada lista para la union adhesiva con otro sustrato de material compuesto.

Para la union conjunta y la union secundaria de dos sustratos de material compuesto, se aplica una pelfcula adhesiva curable sobre al menos una de las siguientes: una superficie modificada de un primer sustrato de material compuesto que ya esta curado y una superficie de un segundo sustrato de material compuesto. La superficie modificada del primer sustrato de material compuesto curado se pone en contacto con una superficie del segundo sustrato de material compuesto de tal manera que el adhesivo esta entre los sustratos. A continuacion se lleva a cabo el curado para formar una estructura de material compuesto unida. Los terminos "curado" y "curar", tal como se usan en el presente documento, se refieren al procedimiento de polimerizacion y/o reticulacion que se puede realizar mediante calentamiento, exposicion a luz ultravioleta, o radiacion.

El curado conjunto de la capa despegable rica en resina y el sustrato de material compuesto basado en resina (por ejemplo, preimpregnado basado en epoxi) se puede llevar a cabo a temperaturas superiores a 110 °C (230 °F), mas espedficamente, en el intervalo de temperatura de 121 °C-190 °C (250 °F-375 °F). Se ha descubierto que una ventaja de la capa despegable rica en resina descrita en el presente documento es que la capa despegable se puede curar conjuntamente con la mayona de preimpregnados disponibles en el mercado en el intervalo de curado anterior. Tales preimpregnados incluyen telas y/o cintas preimpregnadas de resina disponibles en el mercado como CYCOM 997, CYCOM 977-2, CYCOM 934, CYCOM 970, CYCOM 5317-3, CYCOM 5320-1 y CYCOM 851 de Cytec Industries lnc.; Hexply 8552 de Hexcel Corp.; y Toray 3900-2 de Toray Industries lnc. Despues del curado conjunto, la capa despegable rica en resina curada presenta una temperatura de transicion vttrea (Tg) > 140 °C, en algunas realizaciones, de 140 °C-200 °C, medida mediante el metodo de calorimetna diferencial de barrido (DSC) modulada.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos son ilustrativos de algunas realizaciones de la capa despegable rica en resina descrita en el presente documento y su aplicacion, y no se deben interpretar como limitantes del alcance de la presente divulgacion.

Ejemplo 1

Se preparo una capa despegable rica en resina impregnando una tela de poliester con una formulacion de resina compuesta por, en % en peso: un 45 % de resina novolaca de epoxi fenol-formaldelmdo; un 11 % de resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno; un 23 % de diglicidil eter de bisfenol A; un 14 % de triglicidil eter de aminofenol; un 5 % de BF3 lfquido, y un 2 % de sflice pirogena. La tela de poliester tema las siguientes propiedades:

Tela

Ligamento tafetan, fibras de poliester Peso 85 g/m2

Densidad lineal de masa: urdimbre 16,67 Tex (150 deniers); trama 16,67 Tex (150 deniers). Resistencia a la traccion: urdimbre 2,7 x 104 N/m (155 lbf/pulgada); trama 2,1 x 104 N/m (120 lbf/pulgada). Espesor ~ 0,127 mm (0,0005 pulgadas).

La formulacion de resina se mezclo usando un procedimiento de fusion en caliente seguido de un procedimiento de adicion de disolvente. Una vez efectuada la mezcla de fusion en caliente, se anadio el disolvente metil etil cetona (MEK) a la composicion de resina para formar una suspension solida al 82 %. La composicion de resina humeda se deposito como revestimiento sobre la tela usando un procedimiento de revestimiento con disolvente y se dejo secar durante la noche a temperatura ambiente seguido de un procedimiento de secado en horno para reducir el contenido de volatiles a menos del 2 %. La capa despegable seca tema un contenido de resina de aproximadamente un 43 % en peso y un espesor de aproximadamente 140 pm.

Como alternativa, la formulacion de resina se puede mezclar tambien con MEK en un procedimiento asistido con disolvente a temperatura ambiente. La mezcla de resina humeda obtenida con un contenido de solidos del 82 % se puede depositar como revestimiento sobre la tela del mismo modo descrito anteriormente.

La capa despegable seca comentada anteriormente se uso para preparar la superficie de un preimpregnado basado en resina epoxi reforzada con fibra, la cinta CYCOM 997 (de Cytec Industries lnc.). Despues del curado conjunto a 177 °C, la capa despegable se despego dejando una superficie modificada lista para la union. Se llevo a cabo un ensayo de pelado en tambor ASTM D1781 a fin de evaluar la resistencia al despegado de la capa despegable. El resultado del ensayo indico 11,1 Newtons (2,5 pulgada-libra/pulgada de ancho). Esto demuestra que la capa despegable se despego con facilidad. Se realizo un analisis de la superficie mediante ATR-FTIR (Reflexion Total

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Atenuada) para estudiar la superficie tratada del preimpregnado despues del curado y la retirada de la capa despegable. Se encontro que sobre la parte superior del preimpregnado quedaba una capa fina de aproximadamente 3-10 pm de resina de la capa despegable. La FIG 5 es una imagen de un microscopio electronico de barrido (SEM) de la superficie tratada despues de haber retirado la capa despegable rica en resina, lo que demuestra que no quedaban fibras rotas de la tela.

Ejemplo 2

Se fabrico una capa despegable rica en resina impregnando una tela de poliester con la siguiente formulacion de resina, en % en peso: un 45 % de resina novolaca de epoxi fenol-formaldehndo; un 11 % de resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno; un 22,5 % de diglicidil eter de bisfenol A; un 13,5 % de triglicidil eter de aminofenol; un 6 % de BF3-MEA; y un 2 % de sflice pirogena. La tela tema las siguientes propiedades:

Tela

Ligamento tafetan, fibras de poliester retorcidas Peso 110 g/m2

Densidad lineal de masa: urdimbre 14 Tex (126 denier); trama 14 Tex (126 denier). Resistencia a la traccion: urdimbre 1,8 x 104 N/m (105 lbf/pulgada); trama 1,8 x 104 N/m (105 lbf/pulgada). Espesor ~ 0,1143 mm (0,0045 pulgadas).

La formulacion de resina se mezclo, se deposito como revestimiento sobre la tela, se seco y se ensayo del mismo modo que en el Ejemplo 1. Se observo un resultado similar: quedaba una capa fina de aproximadamente 3-10 pm de resina de la capa despegable sobre la parte superior del preimpregnado despues de haber retirado la capa despegable rica en resina, pero no quedaban fibras rotas de la tela.

Ejemplo 3

Se preparo una capa despegable rica en resina impregnando una tela de poliester con una formulacion de resina compuesta por, en % en peso: un 44,5 % de resina novolaca de epoxi fenol-formaldehndo; un 9 % de resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno; un 22 % de diglicidil eter de bisfenol A; un 18 % de triglicidil eter de aminofenol; un 4,7 % de BF3 lfquido, y un 1,8 % de sflice pirogena. La tela de poliester tema las siguientes propiedades:

Tela

Ligamento tafetan, fibras de poliester Peso 85 g/m2

Densidad lineal de masa: urdimbre 16,67 Tex (150 denier); trama 16,67 Tex (150 denier). Resistencia a la traccion: urdimbre 2,7 x 104 N/m (155 lbf/pulgada); trama 2,1 x 104 N/m (120 lbf/pulgada). Espesor ~ 0,127 mm (0,005 pulgadas).

Ejemplo 4

Se preparo una capa despegable rica en resina impregnando una tela de poliester con una formulacion de resina compuesta por, en % en peso: un 44 % de resina novolaca de epoxi fenol-formaldehndo; un 9 % de resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno; un 22 % de diglicidil eter de bisfenol A; un 17 % de triglicidil eter de aminofenol; un 6 % de BF3-MEA, y un 2 % de sflice pirogena. La tela de poliester tema las siguientes propiedades:

Tela

Ligamento tafetan, fibras de poliester retorcidas Peso 110 g/m2

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Ejemplo 5

Se preparo una capa despegable rica en resina impregnando una tela de poliester con una formulacion de resina compuesta por, en % en peso: un 45,5 % de resina novolaca de epoxi fenol-formaldelmdo; un 11,4 % de resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno; un 22,8 % de diglicidil eter de bisfenol A; un 13,7 % de triglicidil eter de aminofenol; un 4,8 % de BF3 lfquido, y un 1,8 % de sflice pirogena. La tela de poliester tema las siguientes propiedades:

Tela

Ligamento tafetan, fibras de poliester retorcidas Peso 110 g/m2

Densidad lineal de masa: urdimbre 14 Tex (126 denier); trama 14 Tex (126 denier). Resistencia a la traccion: urdimbre 1,8 x 104 N/m (105 lbf/pulgada); trama 1,8 x 104 (105 lbf/pulgada). Espesor ~ 0,1143 mm (0,0045 pulgadas).

Ejemplo 6

Se preparo una capa despegable rica en resina impregnando una tela de vidrio con una formulacion de resina compuesta por, en % en peso: un 44,5 % de resina novolaca de epoxi fenol-formaldelmdo; un 8,9 % de resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno; un 22,3 % de diglicidil eter de bisfenol A; un 17,8 % de triglicidil eter de aminofenol; un 4,7 % de BF3 lfquido, y un 1,8 % de sflice pirogena. La tela de vidrio tema las siguientes propiedades:

Tela

Ligamento tafetan, fibras de vidrio Peso 207 g/m2

Resistencia a la traccion: urdimbre 6,1 x 104 N/m (350 lbf/pulgada); trama 4,6 x 104 N/m (260 lbf/pulgada). Espesor ~ 0,1778 mm (0,007 pulgadas).

La formulacion de resina se mezclo, se deposito como revestimiento sobre la tela del mismo modo que en el Ejemplo 1. Tras el secado, la capa despegable seca tema un contenido de resina de aproximadamente un 28 % en peso y un espesor de aproximadamente 195 pm. La capa despegable rica en resina se ensayo a continuacion del mismo modo que en el Ejemplo 1. Se observo un resultado similar: quedaba una capa fina de aproximadamente 310 pm de resina de la capa despegable sobre la parte superior del preimpregnado despues de haber retirado la capa despegable rica en resina, pero no quedaban fibras rotas de la tela.

Ejemplo 7

Se preparo una capa despegable rica en resina impregnando una tela de poliester con la formulacion de resina divulgada en el Ejemplo 6. La tela de poliester tema las siguientes propiedades:

Tela

Ligamento tafetan, fibras de poliester retorcidas Peso 110 g/m2

Ejemplo 8

Ensayo de cizallamiento de solapamiento doble

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Se unieron entre sf impregnados CYCOM 970 (de Cytec Industries Inc.) utilizando un adhesivo disponible en el mercado, el FM 318 M.05 psf (de Cytec Industries lnc.). Se ensayaron de tres a cuatro muestras de preimpregnados unidos a cada temperatura de ensayo. Antes de la union, se preparo la superficie de union de los preimpregnados usando la capa despegable rica en resina tal como se expone en el Ejemplo 1. La Tabla 2 muestra los datos del cizallamiento medio a las temperaturas de ensayo de 23 °C, -55 °C y 72 °C basados en el ensayo de cizallamiento de solapamiento doble (ASTM D3528). Como se observa en la Tabla 2, la capa despegable promueve el fallo cohesivo a las diversas temperaturas de ensayo.

TABLA 2

Temperatura de ensayo: Cizallamiento promedio (MPa)

O O CO CM: 35,5

-55 °C: 32,9

72 °C: 31,7

Ejemplo 9

Ensayo de doble viga en voladizo

Se formaron muestras de preimpregnados unidas usando diversos materiales preimpregnados disponibles en el mercado y un adhesivo disponible en el mercado, el FM 309-1 (de Cytec Industries lnc.). Antes de la union, se preparo la superficie de union de los preimpregnados usando la capa despegable rica en resina tal como se expone en el Ejemplo 1. El ensayo de doble viga en voladizo (ASTM D5528) se llevo a cabo a 23 °C y -55 °C para medir la tenacidad a la fractura interlaminar (G1c) de los preimpregnados unidos y los resultados se muestran en la FIG. 6.

Los preimpregnados CYCOM 5317-6 (de Cytec Industries lnc.) se unieron conjuntamente usando el adhesivo estructural FM 309-1 M.05 psf. Antes de la union conjunta, se uso una capa despegable rica en resina formada con la tela de vidrio mostrada en la FIG. 4 a fin de preparar la superficie de union sobre uno de los preimpregnados. Las FIGS. 7A y 7B muestran el estado de fallo cohesivo despues del ensayo de G1c de los preimpregnados unidos conjuntamente.

Los terminos "primero", "segundo" y similares, en el presente documento no indican ningun orden, cantidad o importancia, sino que se usan mas bien para distinguir un elemento de otro, y los terminos "un", "uno" y "una" en el presente documento no indican una limitacion de cantidad, sino que indican mas bien la presencia de al menos uno de los elementos mencionados. El modificador "aproximadamente" o "alrededor de" usado en relacion con una cantidad incluye el valor indicado y tiene el significado impuesto por el contexto (por ejemplo, incluye el grado de error asociado a la medicion de la cantidad particular). El sufijo "(s)" o "(es)" tal como se usa en el presente documento, pretende incluir tanto el singular como el plural del termino que modifica, incluyendo de ese modo uno o mas de ese termino (por ejemplo, "metal(es)" incluye uno o mas metales). Los intervalos descritos en el presente documento son inclusivos y se pueden combinar de forma independiente (por ejemplo, intervalos de "hasta aproximadamente un 25 % en peso" o, mas espedficamente, "de aproximadamente un 5 % en peso a aproximadamente un 20 % en peso", incluyen los extremos y todos los valores intermedios de los intervalos de "de aproximadamente un 5 % en peso a aproximadamente un 25 % en peso", etc.).

Aunque se han descrito varias realizaciones en el presente documento, a partir de la memoria descriptiva se apreciaran las diversas combinaciones de elementos, variaciones o mejoras que pueden ser efectuadas en las mismas por los expertos en la materia, y que estan dentro del alcance de la invencion, sin alejarse de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Una capa despegable rica en resina que comprende una tela tejida impregnada de una matriz de resina curada, en la que dicha matriz de resina se forma a partir de una composicion de resina que comprende:

al menos una resina novolaca epoxidada que tiene una funcionalidad epoxi de al menos 2; una resina epoxi

difuncional seleccionada entre diglicidil eteres de fenoles polihidroxilados;

una resina epoxi trifuncional seleccionada entre triglicidil eteres de aminofenoles;

un agente de curado; y

partfculas de carga inorganicas;

en la que dicha capa despegable rica en resina tiene un contenido de resina de al menos un 20 % en peso basado en el peso total de la capa despegable, y

en la que dicha tela tejida comprende una pluralidad de hilos tejidos en un diseno de tejido, teniendo dichos hilos una resistencia a la traccion de la urdimbre de > 1,23 x 104 N/m; una resistencia a la traccion de la trama de > 7,00 x 103 N/m, una densidad lineal de masa de la urdimbre en el intervalo de 5,56-27,78 Tex, y una densidad lineal de masa de la trama de 5,56-27,78 Tex.
2. La capa despegable rica en resina de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dichos hilos tienen una resistencia a la traccion de la urdimbre de > 1,40 x 104 N/m, una resistencia a la traccion de la trama de > 8,76 x 103 N/m, una densidad lineal de masa de la urdimbre en el intervalo de 7,78-25,56 Tex, y una densidad lineal de masa de la trama de 7,78-25,56 Tex.
3. La capa despegable rica en resina de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la que la composicion de resina comprende al menos una resina novolaca epoxidada seleccionada entre resinas novolaca de epoxi fenol y resinas novolaca de epoxi cresol representadas por la siguiente estructura:

imagen1

en la que n es un numero entero de 0 a 8, R = H o CH3.
4. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que la composicion de resina comprende ademas una resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno representada por la siguiente estructura:

imagen2

en la que n = un numero entero de 0 a 7.
5. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que dicha tela tejida tiene un peso de tela en el intervalo de 50-250 g/m2.
6. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la que dicha tela tejida tiene un peso de tela en el intervalo de 70-220 g/m2.
7. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que dicha tela tejida tiene un espesor de tela en el intervalo de 50-250 pm.

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8. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que dicha tela tejida tiene un espesor de tela en el intervalo de 100-200 pm.
9. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en la que los hilos de la tela tejida estan hechos de materiales seleccionados entre el grupo que consiste en: poliesteres, polietileno, polipropileno, nailon, materiales elastomeros, poliaramidas, poliimidas, polietilenimina, polioxazol, polibencimidazol, polieter eter cetona, y vidrio.
10. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en la que dicha capa despegable tiene un contenido de resina en el intervalo de un 20 %-50 % en peso basado en el peso total de la capa despegable.
11. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en la que el agente de curado se selecciona entre el grupo que consiste en BF3, BCh y complejos de los mismos.
12. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en la que dicha matriz de resina se forma a partir de una composicion de resina que comprende:

una resina novolaca de epoxi fenol que tiene una funcionalidad epoxi de al menos 2;

una resina novolaca epoxidada que contiene diciclopentadieno que tiene una funcionalidad epoxi de al menos 2; un diglicidil eter de bisfenol A; un triglicidil eter de aminofenol;

un agente de curado seleccionado entre el grupo que consiste en BF3, BCh y complejos de los mismos; y sflice pirogena.
13. La capa despegable rica en resina de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en la que las resinas novolaca constituyen al menos un 20 % en peso basado en el peso total de la composicion.