MATERIAS PRIMAS DEL PLASTICO REFORZADO
En
procesos de laminado manual o a pistola, las fibras de vidrio
y resinas son aplicadas en capas sucesivas hasta lograr el
espesor final deseado de la pieza. Es debido a la aplicación
sucesiva de esas varias capas ó “láminas”
que las estructuras así construídas son llamadas
de “laminado”.
Las fibras de vidrio contribuyen a la estabilidad dimensional,
resistencia al calor y altas propiedades mecánicas
a los laminados. Las demás propiedades, resistencia
química o eléctrica, acabado, color,etc; son
determinadas por la resina poliéster.
La elección de las materias primas más adecuadas
depende de las necesidades dictadas por el uso final a que
la pieza se destinará, como por ejemplo, resistencia
a la intemperie, al fuego, al impacto u otras.
COMO
ESCOGER EL PROCESO DE LAMINADO |
Existen cinco principios básicos que deben ser observados
para escoger el proceso de laminado:
1- Propiedades mecánicas
No existen diferencias apreciables entre las propiedades mecánicas
de laminados construídos manualmente (con mantas) o
a pistola (con roving picado). Pero el proceso manual permite
el laminado con fibras de vidrio tejidas que tienen mejores
propiedades mecánicas que las fibras picadas. Por lo
tanto, cuando sean deseados laminados con altas propiedades
mecánicas, deben ser usados tejidos aplicados manualmente.
2- Espesor
La variación del espesor por capa es menor en laminados
construídos con manta a aquellos laminados con roving
picado.. Cuanto más espeso es el laminado, menor es
la variación relativa del espesor. En la práctica
puede ser adoptada la siguiente regla de decisión:
- Espesor menor de 1,5 mm: laminación manual
- Espesor mayor de 3 mm: laminación a pistola
- Espesor entre 1,5 y 3 mm: depende de la aplicación.
3- Complejidad y tamaño
Piezas muy complejas deben (de preferencia) ser laminadas
a pistola. Piezas simples pueden ser laminadas manualmente
o a pistola. Piezas muy pequeñas deben ser laminadas
manualmente para reducir pérdidas de material.
4- Ambiente de trabajo
En ambientes cerrados, sin ventilación, es mejor usar
el proceso manual, que contamina menos el lugar de trabajo.
El laminado a pistola libera mucho estireno y puede causar
malestar a los operarios.
5- Costo
En general los laminados construídos a pistola son
más baratos que los moldeados manualmente. Esto se
debe a mayor productividad de proceso, mejor aprovechamiento
de las materias primas y menor costo del roving en relación
a la manta.
LA
ARMADURA DE LAS FIBRAS |
En cualquier laminado, la armadura de las fibras de vidrio,
definido como su posicionamiento en la estructura, determina
el máximo nivel de refuerzo que puede ser alcanzado.
Las armaduras de las fibras de vidrio pueden ser:
Armadura unidireccional: Permite la obtención
de elevadas propiedades mecánicas en dirección
de las fibras. Como refuerzo, son usados tejidos unidireccionales,
laminados manualmente.
En armaduras bidireccionales las fibras de
vidrio son orientadas en dos direcciones perpendiculares.
Las propiedades mecánicas del laminado varían
conforme a la dirección considerada.
Armadura multidireccional o aleatorio: Se
caracteriza por tener las mismas propiedades mecánicas
en cualquier dirección. En este caso el refuerzo se
presenta como fibras picadas en formas de mantas o rovings.
Mantas
Son obtenidas por el armado aleatorio de fibras cortadas dispuestas
en forma de sabana (manta) mantenidos por ligantes especiales.
Las fibras son distribuidas de manera uniforme y aleatoria,
permitiendo la construcción de laminados con propiedades
isotrópicas, esto es, iguales en cualquier dirección.
Las mantas son proporcionadas en gramajes de 300, 450 y 600
gr/m2. El espesor de las capas, depende del porcentaje de
vidrio y del gramaje de la manta. Las mantas de bajo gramaje
son usadas para laminados sobre gel coat para permitir la
fácil y rápida eliminación de aire del
laminado. Los de mayor gramaje, con mayor espesor por capa,
son usadas para aumentar la velocidad del laminado.
Tejidos
Los tejidos de fibra de vidrio deben ser usados siempre que
la aplicación exija altas propiedades mecánicas,
principalmente al impacto. Los tejidos son obtenidos de entretejidos
planos de rovings. Son proporcionados en rollos de 300, 600
y 800 grs/m2. En la operación de entretejido, los rovings
son posicionados en una dirección axial (urdimbre)
y transversal (trama) del rollo. Debe ser observado que existen
diferencias apreciables en las resistencias de éstos
tejidos en las direcciones de trama y urdimbre. En el laminado,
el tejido debe ser posicionado de manera que las direcciones
de trama y urdimbre coincidan con las direcciones de las tensiones
principales actuantes en el laminado.
Roving
Las fibras de vidrio usadas para el laminado a pistola (conocidas
como roving) consisten de varias mechas enrolladas sin tensión,
embobinadas de forma cilíndrica. En la aplicación,
el desenrollamiento se realiza por dentro de la bobina, siendo
las mechas cortadas en la pistola del laminado y tiradas sobre
el molde juntamente con la resina.
El TEX de los roving es proporcionado de 2400 ó 4000,
esto es gramos por kilometro (gr/km).
Resinas
Generalmente son usadas resinas insaturadas, ortoftálicas,
tixotrópicas, de baja viscosidad y baja reactividad.
También son usadas, conforme a las necesidades, resinas
con retardante de llama, vinilester, isoftálicas, tereftálicas,
bisfenólicas (anticorrosivas), etc.
Las resinas poliester tienen como principales atractivos el
bajo costo y la facilidad de manejo y procesamiento. La resina
poliester insaturado se transforma de líquido a sólido,
a través de una reacción química conocida
como “cura” o polimerización. La cura de
la resina tiene inicio inmediatamente después de adicionado
los catalizadores y acelerantes especiales. Los poliesters
insaturados son clasificados como termofijos, esto es, una
vez curados no retornan más al estado líquido
y no pueden ser procesados. La velocidad de cura del poliester
depende de su reactividad, del porcentaje de catalizador y
acelerador y las condiciones ambientales.
La cura ocurre en dos etapas: primeramente la resina se transforma
de líquido viscoso en material gelatinoso. Inmediatamente
después, la masa de poliéster endurece rápidamente,
libernado gran cantidad de calor ( reacción exotérmica).
Cargas
En algunas aplicaciones, cargas minerales con baja absorción
de óleo (calcio, talco, alumina trihidratada) pueden
ser usadas para reducir costos y proporcionar propiedades
al laminado.
Monomero
Es usado para reducir la viscosidad y permitir la polimerización
del poliester. Los fabricantes proporcionan resinas conteniendo
monómero, generalmente de estireno. El exceso de estireno
puede perjudicar algunas propiedades del laminado.
Catalizadores y Aceleradores
Como catalizadores son usados peróxidos orgánicos,
los más comunes son:
MEKP- peróxido de metil etil cetona (líquido)
BPO- peróxido de benzoilo (sólido o en pasta)
Los aceleradores más usados son sales de cobalto (naftenato
u octoato de cobalto) para la cura de los poliester catalizados
con MEKP. Si se va a catalizar con BPO deben ser usadas aminas
terciarias (DEA: dietilanilina ó DMA: dimetilanilina).
Estos catalizadores y aceleradores curan los poliester en
frío sin requerir de una fuente externa de calor.
Gel Coat
Son resinas no reforzadas con pigmentos y cargas especiales
que constituyen la superficie de los laminados con PRFV. El
gel coat tiene tres funciones principales:
*Proteger el laminado contra los efectos de la intemperie
y humedad.
*Conferir acabado colorido, liso y brillante a la superficie
de la pieza.
*Servir de base para aplicar pinturas especiales (acrílicas,
poliuretanicas, etc).
Generalmente el gel coat es aplicado sobre la superficie del
molde, siendo el laminado estructural aplicado sobre ésta
capa. El gel coat reproduce las características superficiales
del molde (obviamente cubierto por un desmoldante). Moldes
lisos y brillantes permiten piezas también lisas y
brillantes.
Pigmentos y colorantes
Es importante que la elección de los pigmentos y colorantes
sea hecha con mucho cuidado teniendo en cuenta el uso final
del laminado. Los pigmentos pueden inferir con la reacción
del curado, presentar mayor o menor paso de luz, mayor o menor
estabilidad térmica.
Otros aditivos
Otras sustancias pueden ser incorporadas al laminado para
la obtención de propiedades particulares, como retardante
de llama y resistencia a los rayos ultravioletas. El uso de
los aditivos en el desempeño global de la estructura
debe ser criteriosamente evaluado. |