Un plástico reforzado está constituido por una matriz de resina polimérica combinada con algún agente de refuerzo. La matriz polimérica permite la conformación del material, dándole cohesión, y las fibras de refuerzo confieren propiedades mecánicas como resistencia y rigidez. Las fibras de refuerzo más utilizadas en aplicaciones para ingeniería son las de vidrio y las de carbono, pudiendo recurrir para aplicaciones específicas las fibras de boro o aramida.

Normalmente el material compuesto está formado por la matriz polimérica y un solo tipo de fibras, de diferente tamaño (cortas, continuas) y disposición (unidireccional, trenzada), siendo menos común la combinación de fibras de distinta naturaleza (vidrio y carbono).

La utilización de los materiales compuestos se ha incrementado en diversos campos de la ciencia y la tecnología debido a su elevada rigidez y resistencia específica, bajo peso, buena resistencia al desgaste y la corrosión, estabilidad dimensional, excelente relación resistencia a fatiga/peso y propiedades direccionales, ofreciendo claras ventajas sobre los materiales convencionales como componentes resistentes o estructurales en un gran número de aplicaciones en los sectores de aeronáutica, automoción, construcción de máquinas y biomecánica. La mayor funcionalidad y la menor necesidad de mantenimiento son también dos razones adicionales para el desarrollo de estos materiales.

Las fibras de vidrio constituyen el refuerzo utilizado de forma mayoritaria debido a que reducen la tasa de expansión, incrementan el módulo de elasticidad, tienen características deseables como su alta rigidez y durabilidad y resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión y su bajo precio.

Los materiales compuestos de matriz polimérica se utilizan ampliamente en diversas estructuras como aeronaves, robots, máquinas y prótesis. Estas aplicaciones requieren de una alta calidad superficial, incluyendo exactitud y integridad superficial.

El maquinado en torno

La utilización de los materiales compuestos de matriz polimérica requiere el desarrollo de adecuados proceso de fabricación para obtener componentes mecánicos con características dimensiónales rigurosas.

Los procesos de conformación primarios utilizados son numerosos (inyección, extrusión, bobinado, etc) y dependen tanto de la naturaleza termoplástico o termoestable del material como de la propia aplicación concreta (forma de la pieza, prestaciones deseadas, imperativos de producción). Por procesos de conformación secundarios entendemos las diferentes operaciones de maquinado (torneado, fresado, taladrado). El maquinado es un proceso de fabricación en el cual se utiliza una herramienta de corte para eliminar el exceso de material hasta conseguir la forma y dimensiones deseadas. En los últimos años ha crecido el interés por el maquinado de los materiales compuestos mediante técnicas convencionales y los esfuerzos han ido encaminados a predecir las fuerzas de corte observando los modos de fractura que cusan la separación de la viruta.

El torneado es una de las operaciones de maquinado mas utilizadas en la industria para producir una gran variedad de componentes de acuerdo con especificaciones estrictas de diseño. Las superficies de los acoplamientos mecánicos para diversas aplicaciones tribiologicas se consiguen en la actualidad mediante operaciones de torneado.

El proceso de torneado de los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras es diferente al de los metales y el cuerpo de conocimientos teórico y experimental de los metales no es aplicable directamente.

Los materiales compuestos contienen dos fases con propiedades mecánicas y térmicas muy diferentes, que se traducen en interacciones complejas entre la matriz y el refuerzo.

Las propiedades físicas y térmicas del material compuesto dependen del tipo, porcentaje y orientación de la fibra, de las propiedades de la matriz polimérica así como de la variabilidad de la propia matriz.

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Los tipos de agentes desmoldantes

Los agentes desmoldantes forman una barrera física que permite un desmoldado perfecto para la mayoría de aplicaciones de prefabricado de concreto, incluyendo situaciones de curado al vapor. Permiten que el aire atrapado en la superficie de contacto migre y sea liberado durante el vibrado, produciendo un concreto libre de huecos, completamente liso y con tono superficial uniforme.

Los agentes desmoldantes pueden ser clasificados como sigue:

Agentes en Polvo

Los agentes en polvo son talco, mica, harina de maíz, etc. A menudo producen un despegue suficiente y un buen venteo del molde pero producen una intensa contaminación del molde a través de incrustaciones con productos de descomposición del compuesto de caucho. Además de la superficie aterciopelada de la parte de caucho obtenida con los agentes en polvo, el tratamiento posterior para eliminar los residuos del agente en polvo es complejo. La molestia del polvo es un efecto secundario inaceptable cuando se utilizan este tipo de agentes. Por tal motivo los mismos son raramente utilizados como agentes de desmolde.

Agentes desmoldantes orgánicos

Los agentes desmoldantes pueden ser obtenidos ya sea en solventes o en forma acuosa como emulsiones, dispersiones o solución, son aplicados al molde caliente como una capa fina a pincel o en spray. En general, el efecto antiadherente es muy bueno, pero a menudo la estabilidad térmica no es suficiente para soportar temperaturas de vulcanización de hasta 200 ºC. Los productos resultantes de la descomposición provocan la contaminación del molde y se forman incrustaciones o un depósito similar a un barniz.

No obstante, los agentes desmoldantes orgánicos son los más ampliamente utilizados dado que en general son baratos y toxicológicamente inofensivos. A menudo están contenidos en agentes desmoldantes combinados basados en siliconas. También son utilizados cuando existen problemas de adherencia y no puede utilizarse la silicona.

Aceites de silicona

Son por lo general más costosos que los agentes de despegue orgánicos, sin embargo, poseen un buen efecto de despegue y son térmicamente estables por lo que han encontrado amplio uso como sprays, emulsiones acuosas o soluciones. Una desventaja es que reaccionan con los peróxidos, por lo que no son adecuados para compuestos curados con peróxidos. Por otro parte, los aceites de silicona dan a la superficie de los vulcanizados buenas propiedades de antifricción y un brillo agradable.

Agentes desmoldantes semipermanentes

En forma similar a las lacas de esmaltación, estos sistemas de desmolde, basados comúnmente en resinas de silicona, son sopleteados sobre los moldes y reticulados con calor. Las resinas se ligan física o químicamente a la superficie del molde y luego de su aplicación (usualmente mediante soplete) durante el calentamiento del molde a la temperatura de vulcanización, se adhieren fuertemente al sustrato. Además de un fácil desmolde estos reducen en forma significativa la contaminación.

Lubricantes del compuesto

El efecto antiadherente de los lubricantes que son incorporados al compuesto de caucho lleva a una cierta incompatibilidad con los elastómeros. Estos no deben cambiar las propiedades del vulcanizado. Por lo tanto son, en general, especialidades adaptadas a los elastómeros individuales y a los compuestos.

Kem-Design de México, es una organización profesional dedicada a ofrecer productos químicos industriales diseñados específicamente para dar las mejores soluciones técnicas y de calidad a sus clientes. Su línea de productos incluye: desmoldantes, tintas, lacas, pigmentos, productos de limpieza y otros.

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Recubrimientos siloxiranos vs Epoxy reforzado con fibra de vidrio

ó Recubrimientos vinilester sobre áreas de concreto

Los dos mayores problemas con las áreas de concreto son:

La calidad de la superficie y el resquebrajamiento después de colocarlo.

Estos dos problemas constituyen el mayor tropiezo cuando se trabaja recubriendo las áreas y pisos de contenedores. La razón para el recubrimiento de los pisos y áreas de concreto en los contenedores es cumplir con los requerimientos de la EPA de no contaminar la tierra ni los mantos acuíferos con derrames que se permeen a través de las superficies de concreto a las aguas freáticas y que finalmente contaminen los ríos y lagos, etc.

La pobre capacidad del cemento en evitar hoyos o fallas en su superficie lleva a que normalmente sean rellenados con un polímero de curado rápido. Ya sea que se esté usando fibra de vidrio reforzada o no, si los hoyos y superficie no están reparados, el aire y la humedad pueden detener la interfase entre la fibra de vidrio y el concreto, causando falsa adherencia de las largas secciones fibra de vidrio.

El fracaso de los laminados con fibra de vidrio por fractura cuando es tensionado, lleva a problemas adicionales que son listados más adelante. El principal problema es el costo para repararlo y éste no será evidente de forma inmediata. Es aquí donde el Siloxirano 2033, con un espesor de 20 a 30 milesimas de pulgada puede “mostrar” cualquier hoyo o imperfección dejada, que debe corregirse, antes de que el aplicador abandone el sitio.

El concreto puede fracturarse después de ser recubierto con fibra de vidrio reforzada con resinas epoxi/ester. Algunos problemas mayores se presentan cuando se va a reparar. Estos problemas son:

• Rompimiento del recubrimiento de fibra de vidrio

La tensión que causa el recubrimiento en el piso de concreto o las paredes son bastante significativas para romper separadamente el recubrimiento de fibra de vidrio a nivel ¼” de espesor. Este recubrimiento tiene únicamente 2000 libras por pulgada cuadrada de resistencia a la tensión. La mitad de la resistencia de 4000 libras por pulgada cuadrada, que tiene el concreto cuando se fractura.

• Una vez que el recubrimiento está fracturado la interfase entre la fibra de vidrio reforzada con epoxy/vinilester, la cual es separada ininterrumpidamente de la superficie de concreto, puede ser fácilmente atacada causando el desprendimiento.

Este desprendimiento se correrá completamente a la interfase cemento/fibra de vidrio, causando que grandes secciones del recubrimiento de fibra de vidrio se fracturen y se enrollen hacia arriba. Esto lleva a la necesidad de reparar largas secciones del liner de fibra de vidrio que requieren de la atención de contratistas con la mayor experiencia profesional en el ramo y a veces esto no es una garantía que el desprendimiento que no se ha corrido a través de la fibra de vidrio no lo haga en el futuro.

• La fractura de fibra de vidrio deja que las sustancias químicas y/o el agua corran a lo largo de la interfase entre la matriz epoxica/vinilester y el hilado.

Este problema llamado mecha es una acción capilar el cual sigue adelante a lo largo del hilado de la fibra de vidrio. Esto es evidente al observar el agua entrando a lo largo de interfase de la matriz de fibra de vidrio cubriendo miles de hilos continuos.

Al reparar una sección sin el conocimiento de donde están las mechas que están pasando la solución únicamente se retrasa la falla sin remediar el mal.

El procedimiento adecuado para enfrentar esta situación es la siguiente:

Repare los puntos de alfiler o fallas con facilidad: las paredes lisas deben recubrirse con 20-25 milesimas de pulgada de Siloxirano y los pisos tienen que ser recubiertos con 40-60 milesimas de pulgada de Siloxirano 2033NS (antirresbalante)

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