¿Qué son los materiales compuestos?

Los materiales compuestos son materiales de ingeniería, combinaciones de materiales diversos como resinas epoxi, poliester, acrilicas, poliuretanicas, con materiales de refuerzo tales como fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras aramidicas, etc.

Sus propiedades son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes, por lo que dan por resultante materiales de características excepcionales, muy utilizados en la industria espacial, aeronáutica, química, náutica, etc.

Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra fuerte: fibra de vidrio, cuarzo o fibra de carbono que proporciona al material su fuerza a tracción, mientras que otro componente (llamado matriz) que suele ser una resina como epóxica o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión. También, a menos que la matriz elegida sea especialmente flexible, evita el pandeo de las fibras por compresión. Algunos compuestos utilizan un agregado en lugar o en adición a las fibras.

De esta forma la matriz tiene un carácter continuo, mientras que el agente reforzante tiene un carácter discontinuo.

Las partes constitutivas de los materiales compuestos son:

Fibras de refuerzo: Pueden ser de vidrio, de carbono, o aramidicas y estar tejidas o no.
Las tejidas tienen el aspecto de una tela tipo de arpillera, en cambio las no tejidas son mantas con infinidad de hilos cortados en diferentes direcciones y aglomeradas con un ligante para que no se deshaga dicha manta.

Resinas: Las de un uso mas generalizado son las poliester y epoxi, esta ultima tiene condiciones mecánicas extraordinarias.

Acelerador: Este elemento sirve para modificar la velocidad de reacción en las resinas poliester. El de uso más común es Octoato de Cobalto, es un liquido de color azul intenso.

Catalizador: Este producto es el encargado de la polimerización (curado) de la resina, el más usual es Peróxido de Metil Etil Cetona, es un liquido incoloro y no debe ponerse en contacto con el acelerador de cobalto ya que genera una reacción exotérmica.

Gelcoat: Esta es la vista externa del plástico reforzado. Se trata de una resina poliester especialmente formulada para resistir las condiciones atmosféricas. El gelcoat tiene una muy alta resistencia a la abrasión y confiere brillo y color a la pieza fabricada.

Diluyente: Su función es disminuir la viscosidad de la resina o del gelcoat. El mas difundido se llama Monómero de Estireno, y, a diferencia de lo que generalmente uno conoce por un diluyente, este se polimeriza junto a la resina o el gelcoat, o sea, no se evapora como un solvente.

SUIN S.A. suministra las resinas poliéster puras, preaceleradas o preaceleradas y tixotrópicas, dependiendo de la necesidad de sus clientes.

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Las resinas de poliéster y viniléster

El progreso en el campo de los plásticos reforzados ha sido muy grande debido al continuo desarrollo de las resinas de poliéster y de las resinas de viniléster.

Básicamente, la popularidad de estos materiales se debe a su excelente resistencia a la corrosión y a las bondades de sus propiedades mecánicas.

Sus principales características son:

Resinas de Poliéster no Saturado Polex®

Los poliésteres representan una familia de resinas líquidas y transparentes. Son polímeros no saturados disueltos en monómeros reactivos capaces de hacer copolimerizaciones entrecruzadas para formar una masa sólida termofija. La transición de líquido a sólido es lenta y controlable, lo que hace a este tipo de resinas fáciles de manejar y de una gran versatilidad para la fabricación de una amplia variedad de productos que requieran poco peso y una gran resistencia mecánica. 

Las resinas Polex® pueden ser convertidas en una masa sólida y plástica a temperatura ambiente, sin la ayuda de prensas ni calor, sino tan sólo con agregar peróxido de metil-etil-ketona como catalizador y octoato de cobalto como acelerante. Aunque el curado aparentemente sea completo, las resinas catalizadas en esta forma desarrollan su verdadero curado después de 2 a 3 días, a temperatura ambiente, y es por este motivo que muchas veces se sugiere un tratamiento entre 80ºC – 90ºC para completar su curado total en menor tiempo.

También, en casos necesarios, se utiliza como catalizador peróxido de ciclo-hexano o hidroperóxido de cumeno. Ahora bien, en casos donde se necesita un tiempo de gelado extremadamente rápido puede utilizarse el peróxido de benzolilo, pero como acelerante se tendrá que usar alguna amina, ya sea dimetil-anillina (DMA) o dieteil-anilina (DEA) y la concentración varía de 2% a 3% de peróxido de benzolio (pasta al 50%) y aproximadamente entre un 0,5% al 2% de amina (al 100%).

El curado a alta temperatura de las resinas Polex®, se lleva a cabo con adición exclusiva de peróxido de benzoilo en una concentración del uno por ciento sobre el peso de la resina. Dicho curado a alta temperatura se usa principalmente cuando se va a moldear por compresión.

Estas resinas han sido desarrolladas especialmente para la fabricación de estanques, tuberías, revestimientos industriales, parrillas de pisos, portacables y piezas especiales industriales.

Resinas Viniléster Polex®

El ataque químico a las resinas de poliéster y viniléster en ambientes agresivos se concentran básicamente en los dobles enlaces carbono-carbono. Por oxidación, halogenación o hidrólisis esos enlaces se ven atacados y destruidos.

La buena resistencia química de las resinas viniléster se basa en que los dobles enlaces de las extremidades de la cadena son extremadamente reactivos, reaccionando casi completamente  durante el proceso de polimerización. Por consecuencia sólo un número mínimo de doble enlaces queda expuesto al ataque químico.

Si bien las resinas de poliéster polimerizadas presentan dobles enlaces carbono-carbono, estos están expuestos aleatoriamente a lo largo de toda la cadena, permitiendo que numerosos enlaces no participen en el proceso de polimerización y queden severamente expuestos al ataque químico. Además en las resina viniléster polimerizada sólo intervienen las extremidades de la cadena molecular permitiendo que la cadena se alargue y absorba más fácilmente los impactos mecánicos y térmicos.

Lo anterior explica que las resinas viniléster tengan un mejor comportamiento que las resinas de poliéster no saturado ante la resistencia a la tracción y alargamiento a la ruptura. Además las resinas de viniléster presentan una muy buena compatibilidad y una excelente resistencia cohesiva a las fibras de refuerzo dándole al laminado una resistencia más sólida con respecto a las resinas de poliéster tradicionales. Las resinas viniléster Polex® son recomendadas para la fabricación de estanques, tuberías, revestimientos industriales y de pisos, celdas electrolíticas, parrillas de pisos, portacables y piezas especiales que requieran una máxima resistencia química combinada con una alta resistencia mecánica.

Proveedores de resinas de poliéster y viniléster

A continuación le presentamos a Härting, proveedor de resinas de poliéster y viniléster:

Härting es una empresa líder en el campo de la química aplicada, destacándose en la fabricación de resinas para plástico reforzado y concreto polimérico, resinas para pinturas y tintas, aromas terpénicos, derivados del tall oil, especialidades para papel y celulosa, cueros, textiles, cosméticos y minería.

Conozca el Perfil, Productos, Dirección y Teléfono de Härting.

O bien haga contacto directo con Härting para solicitar mayor información sobre las resinas de poliéster y resinas viniléster.

El poliuretano es el nombre genérico de los materiales fabricados mediante una polimerización de uretano.

El poliuretano flexible

El poliuretano flexible es también conocido como, “Espuma”, “Hule esponja”, "Hule Espuma", "Espuma de Poliuretano", "Poliuretano Espumado", y “Esponja". En ingles se conoce como PUFF (Poliurethan Flexible Foam) o solamente "Foam".

Se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de carbono) que son los que van formando las burbujas.

El poliuretano flexible está fabricado esencialmente de los siguientes productos:

Poliol (Polioxipropilenglicol) en un 55% a 70% aproximadamente

TDI (Di-isocianato de Tolueno) en un 25% a 35%

Agua

Catalizador Metálico (Octoato Estañoso)

Catalizador Amínico

Surfactante o Estabilizador

Agente Soplante Auxiliar

Colorantes

Aditivos (Retardantes a la flama, Antiestáticos, Antioxidantes, etc.)

De acuerdo al sistema de fabricación utilizado, las espumas de poliuretano se pueden clasificar en dos tipos:

Espumas en caliente

son las espumas que liberan calor durante su reacción, fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora, que básicamente es la unión de varias máquinas, de las cuales la primera es un mezclador, que aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla; la segunda es un sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento, limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud deseada. Generalmente son las más baratas, las más utilizadas y conocidas por el público.

Espumas en frío

son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros artículos; como aislantes, etc. Se fabrican mediante una espumadora sencilla, que consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente suelen ser de mayor calidad y duración que las espumas en caliente, aunque su coste es bastante mayor.

La espuma de poliuretano es un material muy versátil, ya que según los aditivos y los sistemas de fabricación utilizados se pueden conseguir espumas de poliuretano de muy distintas características, y destinadas a usos muy diferentes. Desde los bien conocidos bloques de espuma elástica para colchones hasta espumas casi rígidas para juguetería, automoción o calzados.

Otro criterio para clasificar a las espumas es su densidad.

La densidad normalmente se expresa en libras por pié cubico (pcf) o kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad es fundamental porque el poliuretano flexible está formado por material y espacios vacíos.

La firmeza del poliuretano flexible es independiente de su densidad. Puede haber espumas de baja densidad y superficie firme o de alta densidad y superficie blanda. Por lo tanto no existe el concepto de densidad “dura” o “blanda”.

Por otro lado existe una diferencia entre “firmeza” y “soporte”. La firmeza es un medida de las características de la superficie del poliuretano. El soporte es la capacidad de “empujar” contra un peso y que previene que la espuma se deforme. Las espumas de mayor densidad previenen que la espuma se colapse con el peso del cuerpo en aplicaciones finales.

Se suele utilizar mucho la densidad para comparar las distintas espumas, pero solo sirve como elemento comparativo cuando hablamos de espumas con la misma composición, ya que distintas fórmulas nos dan características diferentes. En unas espumas buscaremos la mayor duración posible, en otras el precio más económico, en otras la transpirabilidad, la capacidad aislante, la facilidad de perfilar o dar forma, la ligereza, etc.

La espuma de poliuretano tiene múltiples usos en el mundo actual, algunos de ellos son:

En colchones como relleno principal o como integrante de los acolchados;

en muebles en asientos de sofás y sillas, relleno de acolchados, etc.

En la construcción, como aislante térmico o como relleno;

En la industria del automóvil como elemento principal de defensas, asientos, etc.

En muchos artículos como juguetes, prendas de vestir, esponjas, calzados, almohadas, cojines, envases y en general todo tipo de acolchados o rellenos.

En general el poliuretano flexible tiene aplicaciones como acojinamiento en muebles, calchones, bajo alfombras e interiores de automóviles. También ofrece un buen desempeño como absorbedor de golpes con aplicaciones en empaque y automóviles.

La Espuma rígida de poliuretano

La espuma rígida de poliuretano aplicada por aspersión, es la forma mas eficaz de aislar y sellar de manera simultanea prácticamente cualquier tipo de substrato, ya que se obtiene una capa monolítica sin juntas, ni puentes térmicos, adherida por si misma de manera hermética, se aplica sobre cualquier tipo de superficie que este limpia y seca.

La espuma rígida tiene varias aplicaciones como:

Aislamiento e impermeabilización de techos, losas, muros divisorios y acusticos.

Frigoríficos y Bodegas

Refuerzo estructural paneles

Aislamiento de conductos de agua caliente, ductos de calefacción.

Carrocerías de camiones y microbuses

Bases de firmes de azotea como antiruido e impermeabilizante

La espuma de poliuretano tiene magnífica resistencia al agua, agua salada, aceites, ácidos muy diluidos y soluciones alcalinas, no es afectada por hongos, bacterias y malos olores, elimina ruidos excesivos.

Las propiedades térmicas de la espuma de poliuretano

La espuma de poliuretano es un recurso cada vez más utilizado, ya no sólo para el sellado de puertas, ventanas y saneamientos o reparación de muros para aislar del frío, del calor y de la contaminación acústica los hogares, sino también como elemento decorativo.

Algunas de las características de las espumas de poliuretano que le han hecho convertirse en un excelente material aislante son sus buenas propiedades térmicas, puesto que ofrece una gran resistencia a temperaturas extremas, manteniendo todas sus propiedades técnicas en un espectro que va de los 50ºC bajo cero o a 110ºC.

Las planchas o paneles que se realizan son fácilmente ajustables a cualquier necesidad puesto que pueden ser cortadas, perforadas, pintadas, pulidas y pegadas con precisión. Otras de las ventajas de las espumas de poliuretano son su peso reducido y su ausencia de goteo en caso de incendio.

A la hora de utilizarlo hay que saber que éstas espumas pueden aumentar de dos a cinco veces su volumen desde que se aplican hasta que se endurecen completamente. Al aplicar la espuma, ésta se adhiere a todo aquel elemento que entre en contacto con ella, así que es aconsejable proteger aquellas zonas que se encuentren cercanas con bandas adhesivas especiales.

En el mercado se pueden encontrar sprays de espuma de poliuretano de dos tipos, los que están constituidos exclusivamente por el poliuretano o los compuestos que tienen otro elemento (además del poliuretano) con el que hacen la reacción.

La principal diferencia es que las espumas de un sólo componente se endurecen como consecuencia del contacto con la humedad del aire, mientras que las compuestas reaccionan cuando se mezclan los dos componentes y se endurecen con mayor rapidez que las primeras.

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