LOS PLÁSTICOS REFORZADOS EN FIBRA DE VIDRIO (PRFV), SUS APLICACIONES Y DESARROLLO EN LA INDUSTRIA NACIONAL

Bendezú Reyes, José Humberto

 


CAPÍTULO 3

MÉTODOS DE FABRICACIÓN DE PRODUCTOS DE PLÁSTICOS REFORZADOS 
EN FIBRA DE VIDRIO Y SUS APLICACIONES



1. MÉTODOS DE FABRICACIÓN DE PIEZAS DE "PLÁSTICOS REFORZADOS EN FIBRA DE VIDRIO".

1.1. MÉTODO DE CONTACTO DIRECTO Y PROYECCIÓN

El poliéster puede ser moldeado a mano por el método de contacto con la ayuda de un utilillaje muy simple. Se obtienen piezas lisas por un lado.

Sobre el molde deberá aplicarse un gelcoat de una resina que sea resistente a la intemperie o a aquellos agentes agresivos que vayan a estar en contacto con la pieza. Es importante que el molde este limpio y sin humedad. Muchas veces ocurre que moldes metálicos que se han dejado a la intemperie se introducen en el interior de la nave y se produce por diferencia de temperatura condensación de agua sobre esta, haciendo que se inhiba el endurecimiento del gelcoat que se aplica posteriormente.

En la superficie de los moldes deben aplicarse un desmoldante para facilitar el despegue posterior de la pieza. Estos desmoldantes son fundamentalmente ceras y/o barnices a base de alcoholes polivínilicos. Una vez se ha aplicado, debe dejarse secar y posteriormente pulirse con un paño. La aplicación de este desmoldante es muy importante sobre todo cuando el molde es nuevo, dado que se deben ir tapando los poros que siempre hay presentes en su superficie. Posteriormente, no será necesario aplicarlo cada vez que se lamine sobre él.

Se aplica posteriormente gelcoat, que deberá tener un grosor entre 0.3-0.6 mm. Este gelcoat deberá ser de resina de alta resistencia al choque y tixotrópica.



Debe añadirse aproximadamente:

1.5% solución PMEC ó 3% solución PCH

y 0.5% solución de acelerante de cobalto al 6%.

Debemos disponer de un tiempo de gel de aproximadamente 15 min. No es recomendable que se a menor para que la T0 no sea demasiada elevada, lo que podría producir grietas, pero tampoco mucho mas largo, dado que se produce entonces una gran perdida de estireno que hace que se pueda producir un curado incompleto. Por este mismo motivo se debe trabajar en un lugar donde no existan corrientes de aire.

La aplicación se hace con pincel, con brocha o si se diluye en algo de estireno con pistola.

Existen maquinas que trabajan a diferentes presiones; baja presión 4-6 bar y alta presión 20-140 bar, siendo estas ultimas las que no trabajan con aire a presión por lo que proporcionan laminados de menor contenido en burbujas.

La resina puede ser mezclada con el catalizador o bien antes de ser proyectada, en la cabeza del proyector o proyectada separadamente y mezclada en el molde.

Una vez se ha proyectado sobre el molde, debe operarse igual por moldeo a mano, pasando por rodillo acanalado para la eliminación de burbujas de aire.

Ventajas:

  •  Uso de un refuerzo de menor costo, Roving

  •  Ganancias en proporción de fibra de vidrio, dado que no se tiene 4% en peso de ligante.

  •  Procedimiento más rápido.

  •  Posibilidad de automatizar el paso del rodillo.

Desventajas:

  •  El espesor del laminado y su homogeneidad depende en gran medida de la habilidad del laminador.

  •  Gran desprendimiento de estireno debido a las micros burbujas que se forman

  •  Sensibilidad de las maquinas.

  •  Inversión necesaria para comprar el equipo.

Es importante señalar que este método hay que usar resinas que posean una viscosidad entre 300-400 m.Pa.s, por lo que debemos tener las siguientes consideraciones de trabajo:

  •  Resina tixotrópica, si vamos a laminar sobre paredes verticales.

  •  Resinas de contenido de estireno no demasiado elevado para que no se evaporen en demasía.

  •  La resina debe tener una temperatura adecuada para poder trabaje (aprox. 250C)

  •  En caso de adicionar estireno, debe agregarse en poca proporción, aprox. 5% (máximo 10%).

1.2. INYECCIÓN

Este método es uno de los más antiguos. El proceso consiste en el llenado de un molde, que se puede ser de poliéster o de acero, el cual se ha introducido anteriormente la fibra de vidrio de refuerzo. La fibra de refuerzo debe cortarse de forma que se adapte al molde.

Podríamos decir que el proceso de inyección sigue los siguientes pasos:

  •  Preparación del molde.

  •  Colocación de las fibras de refuerzo.

  •  Cerrado del molde.

  •  Dejar entrar la resina.

  •  Cierre del canal de entrada de la resina.

  •  Aplicar vacío.

  •  Mantener el vacío hasta la gelificación.

La preparación del molde consiste en su limpieza y aplicación del desmoldaste adecuado.

El fin de usar este MAT es que la resina no arrastre las fibras de vidrio cortas. En los MATS normales tenemos fibras de vidrio cortado de una longitud de 5 cm. Ligados con un ligante en polvo o emulsión; en caso de usar este tipo de mats, la resina arrastraría las fibras cortadas en el sentido de la corriente de esta.

El cerrado del molde es importante par que no se produzcan perdidas de resina por los bordes del molde. El molde puede ser cerrado mediante métodos mecánicos o aplicando vacío en un canal que rodee el molde.

La inyección de la resina dentro del molde se puede ser aplicando presión en el punto de inyección, aplicando vacío en el punto de salida o los dos simultáneamente.

La presión que debemos aplicar va ha depender de muchos factores:

  •  Tiempo de llenado del molde

  •  Tamaño del molde

  •  Tipo de refuerzo empleado

  •  Tiempo de gelificacion

  •  Viscosidad de la resina

Separación entre las dos partes del molde

Debemos tener en cuanta que

Ptot = P inyección + Psucción

Esta claro que dentro del molde se produce una perdida de presión

Ppérdida x n.v.s)/(a2)

n: Viscosidad de la resina

v: Velocidad media de la resina dentro del molde

s: Distancia a recorrer dentro del molde

a: Distancia entre los moldes

siendo entonces la presión efectiva:

Pef. = Ptot - Ppérdida

La inyección de la resina en un molde se puede hacer con diferentes métodos:

  •  Del centro a los bordes

  •  De un lado hacia el otro

  • Desde los bordes al centro
                                                                                                                                              

El uso de este método nos permite obtener superficies lisas por ambos lados; esta a su vez tenemos el sistema puestos apunto, podemos obtener piezas mucho mas rápidamente que por el método molde a mano.


1.3.1. PRENSADO EN FRIO

Es necesario disponer de moldes en las partes fabricadas, por ejemplo, de resina de poliéster epóxi o acero.

Para el prensado en frío se suele utilizar resinas de elevada reactividad y acelerantes químicos.

Toda la resina como el refuerzo (PREFORM) se introduce en el molde abierto y se procede a cerrar inmediatamente el molde. A medida que la reacción vaya avanzando, la temperatura aumenta (40-70oC), a la vez que también se calienta el molde.

Este aumento de la temperatura del molde produce una aceleración de las siguientes piezas.

Se suelen fabricar de 4-8 piezas por molde.


1.3.2. PRENSADO EN CALIENTE

Este método exige de moldes de acero que puedan soportar hasta 150 oC y prensas hidráulicas. El calentamiento tiene lugar por vapor o mediante aceite. Es importante obtener una temperatura uniforme en todo el molde con una variaciones no superiores a +/- 5 oC.

La superficie del molde debe estar cromada o como mínima pulida.

Hay que poner especial cuidado en los bordes del molde para que puedan recoger el exceso que pueda sobre añadir de resina, así como la fibra de vidrio que pueda colgar fuera.


1.4. COLADA: INCLUSIONES / BOTONES

Esta es una de las aplicaciones no reforzadas de las resinas de poliéster. Consiste en rellenar un molde con resina para lo cual puede estar cargada y/o coloreada.

En la fabricación de inclusiones es muy importante el método de trabajo. Hay que conseguir que queden el menor número posible de burbujas, dado que estas dan un aspecto desagradable a la pieza.

Es importante mejorar la impregnación de la pieza a encapillar; para ello podemos mojarlo con estireno, lo que favorece la salida de burbujas de aire que pudiera haber quedado atrapadas en las zonas rugosas de la pieza.

Es imprescindible que las piezas estén perfectamente secas, libres de grasas y por supuesto deben ser resistente al estireno y a peróxidos (por lo menos durante un cierto tiempo).

Hay que destacar que pueden afectarse los colores de algunas piezas en contacto con el poliéster.

El molde que vayamos a utilizar debe estar igualmente seco. Los moldes más adecuados son los de poliamida (Nylon), dado que no necesitan un desmoldante, también pueden utilizarse moldes de vidrio. En todo caso, debe evitarse moldes con rugosidades o cantos que puedan dificultar la posterior extracción de la pieza.

Pueden usarse ceras como desmoldantes. Moles de polietileno y poliestireno no son adecuados para trabajar con poliéster.

Las Resinas, que vayamos a utilizar deben ser poco reactivas y de color lo más claro posible.

 

2. APLICACIONES EN PLÁSTICO REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO.

Los compuestos laminados ofrecen al fabricante un material que posee unas altas relaciones de resistencia a peso, y al mismo tiempo, una libertad de diseño sin las limitaciones prácticas que vienen impuestas por los procesos de fabricación en la tecnología de los metales.

La fibra de vidrio tiene muchas aplicaciones y muchos mercados. Las principales aplicaciones por segmento de mercado son:

2.1. APLICACIONES INDUSTRIALES

Filtros, contenedores de batería, revestimiento de paredes de naves, discos abrasivos, lijas abrasivas.

2.2. APLICACIONES NÁUTICAS

Construcción, mantenimiento y reparaciones de casco, equipos y accesorios de embarcaciones de recreo o militar, boyas, etc.

2.3. CONSTRUCCIÓN

Paneles decorativos, coberturas, domos, paneles de fachada, formas para concreto, silos para agricultura, depósitos, componentes de casas pre-frabicadas.

2.4. APLICACIONES ELÉCTRICAS-ELECTRÓNICAS

Placas aislantes, placas moldeadas, perfiles poltruidos, tubos fabricados por enrollamiento, alojamientos de lámparas, postes para iluminación, etc.

2.5. APLICACIONES BÉLICAS Y AERONÁUTICAS

Misiles, componentes para armas, naves particulares, comerciales y militares, de pequeño o grandes dimensiones, blindajes, lanzadores de cohetes, etc.

2.6. CORROSIÓN

Tanques, tubos, conexiones, ductos, bombas, partes de ventilador, contenedores, componentes de torres de enfriamientos, partes para partes de tratamiento de agua y residuos industriales, tanques sépticos, revestimientos de tanques.

2.7. TRANSPORTE

Equipamiento y bancos para autos, camiones, carrocerías, ómnibus, tren, camiones-tanques, motocicletas, etc.

 


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