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Congreso Sudamericano/2017 Tema: Pre-preg Termoplástico
TEXIGLASS•TEJIDOS DE FIBRA DE VIDRIO•TEJIDOS DE FIBRA DE CARBONO•TEJIDOS DE FIBRA ARAMIDA
TEXIGLASS está presente en todos los continentes
Tema:Pre-preg Termoplástico
ASSUNTO: PRE-PREG TERMOPLÁSTICO
Objetivo:Mostrar las ventajas del pre-preg termoplástico.
¿Qué son los compuestos?Se llama de compuesto todo el material que es el resultado de la unión de dos o más materiales (componentes), resultando en un solo producto.
La madera es un compuesto natural(Fibra de celulosa + resina natural)
Madera MDF Fenolite
Propriedades hasta mejores que madeira natural
¿Qué es "composite"?
Composite es el nombre genérico dado al compuesto comúnmente llamado "plástico reforzado" FRP = Fiberglass Reinforced Plastic oCFRP = Carbon Fiber Reinforced Plastic
Este concepto y esta técnica fueron llevados a lo concreto, creándose el llamado G.R.C. (GlassReinforced Concrete).
Composite es la palabra usada en inglés y en los países de habla hispana.
¿Cuales son los tipos de refuerzos utilizados?Los refurzos pueden ser de fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra aramida además de fibras naturales.
Fibra de Vidrio
Óxido de Silício +
Óxidos de metais
alcalinos
Fibra de Carbono
Hilo de Acrílico
Carbonizado
Fibra Aramida
Poliamida Aromática
¿Cuáles son los métodos de laminación de compuestos?
El más antiguo y tradicional es el "HAND LAY UP", laminación manual. Todavía es muy usado por ser de fácil procesamiento, aunque las propiedades técnicas del laminado no son uniformes.
Hay el sistema llamado "SPRAY-UP", que consiste en proyectar la fibra picada y la resina al mismo tiempo en un molde. Se utiliza un equipo que funciona con aire comprimido que picota la fibra y crea un "spray" de fibra y resina. También es muy usado por ser de fácil procesamiento, pero las propiedades técnicas del laminado tampoco son uniformes.
Hay procesos más modernos y con mayor tecnología como el de colocar previamente los refuerzos en el molde cerrado (bolsa o contra-molde) ya través de vacío hacer que la resina fluya por el molde. RTM, RTM light, INFUSIÓN, etc. Se pueden obtener piezas de gran tamaño y las propiedades son muy precisas.
Todavía existe el sistema llamado "PRE-PREG".- ¿Qué es un pre-preg?
- ¿Qué es un pre-preg?- Se trata de un tejido de refuerzo previamente impregnado con resina.
- ¿Cuál es la ventaja de trabajar con pre-pregs?- Se sabe que una pieza compuesta tiene la forma dada por la resina y la resistencia dada por el refuerzo.Respetados ciertos límites de conformación de la pieza, cuanto mayor sea el % de refuerzo, mayor será la resistencia de la pieza.Además, se evita el desperdicio de resina
40% Fibra + 60% Resina
50% Fibra + 50% Resina
60% Fibra + 40% Resina (pre-preg)
TensãoMPa
σ
Deformação (%)
30% Fibra + 70% Resina (hand lay up)
12
Este gráfico demonstra bem que quanto mais rica em reforço for a relação
“fibra x resina” maior é a tensão (resistência)
RESINAS TERMOFIJAS y TERMOPLÁSTICAS:- ¿Cuáles son los tipos de resinas que existen en el mercado?- Hay varios tipos de resinas, pero básicamente podemosdividirlas en "TERMOFIJAS" y "TERMOPLÁSTICAS".
- ¿Cuál es la diferencia entre las resinas TERMOFIJAS y lasTERMOPLÁSTICAS?
- Resinas TERMOFIJAS son resinas que se forman a partir dede un polímero y un endurecedor o catalizador, creándose unnuevo polímero. Este polímero, una vez formado, adquiere nuevaspropiedades físico-químicas, y mismo se calentado, no vuelve a suestado físico original.
Las resinas TERMOPLÁSTICAS, a diferencia de las termofijas,Cuando se calientan vuelven a su estado original, pudiendo serretrabaladas y recicladas.Corresponde al 80% del mercado.
- ¿Cuáles son los tipos de pre-pregs que existen en el mercado?- Hasta muy poco tiempo existían sólo los pre-pregs
hechos a partir de resinas termofijas.
TEXIGLASS está lanzando el pre-preg fabricado a
partir de resinas termoplásticas.
- ¿Cuál es la ventaja de utilizar pre-pregs termoplásticos?
- Los pre-pregs termofijos, tienen un tiempo de vida (shelf-life) bastante corto (generalmente entre 1 y 3 meses) y necesitan ser almacenados en cámara fría o congeladores.Además, los pre-pregs termofijos deben ser retirados de la cámara fría varias horas antes de su uso, lo que colabora para disminuir el "shelf-life" del pre-preg.
El procesamiento es bastante lento; Generalmente se necesita varias horas para hacer la cura obedeciendo algunos gradientes de "tiempo x temperatura", y después generalmente se necesita todavía una post-cura.
En el procesamiento de un pre-preg termofijo, se puede obtener una pieza por día de trabajo.
La primera gran ventaja del pre-preg termoplástico es
que dispensa el uso de cámara fría y tiene un
tiempo de vida prácticamente indefinido.
Pero la mayor ventaja está en el reducido tiempo de procesamiento para fabricar una pieza.
Se puede colocar el pre-preg directamente en el
molde previamente calentado, esperar el tiempo de
conformación (generalmente sólo unos minutos),
enfriar el molde y retirar la pieza lista.
La gran barrera para la fabricación de piezas seriadas
en composites siempre fue justamente el largo tiempo
de procesamiento. Con el pre-preg termoplástico, esa
barrera se rompió.
En general, se puede decir que mientras que con el pre-preg hecho a partir de resinas termofijas se puede fabricar una pieza por día, con el pre-pregtermoplástico se puede fabricar una pieza por hora.Dependiendo del procesamiento, se pueden obtener hasta varias piezas por hora.
Produción conpre-preg termofijo
Produción con pre-preg termoplástico
De acuerdo con el gráfico, el inicio del proceso de cura de la resina se inicia enaproximadamente 50 ° C y presenta en 120 ° C la máxima velocidad de reacción. Así, seoptó por procesar el material a 80 ° C para garantizar buena calidad del laminado conuna tasa de liberación de volátiles a una velocidad intermediaria.De esta forma, el laminado permaneció en horno a 80 ° C por 4 h, descansando atemperatura ambiente por más 12 h.
Tiempo de Procesamiento: 16 h
Resina Epoxy
Datos: calentamiento de 25 ° C a 250 ° C con una tasa de calentamiento de 10 ° C / min en aireNitrógeno (N2) con flujo de 50 ml / min.
DSC da resina epóxi
(Calorimetria Exploratória Diferencial)
Cuerpos de prueba del laminado CF/Epoxi usinado via CNC Router
Fibra de Carbono con poliamida FC/PA6
DSC: Calorimetria Exploratória Diferencial (na sigla me inglês) para determinar o ponto de fusão do polímero.
Datos: calentamiento de 25 ° C a 280 ° C con una tasa de calentamiento de 10 °C / min en aire Nitrógeno (N2) con flujo de 50 ml / min.
De acuerdo con el gráfico, la temperatura de fusión de la poliamida 6 (PA6) es de 220 ° C. El pico característico es de carácter endotérmico (para bajo), lo que demuestra ser un proceso físico de fusión del polímero.
Ciclo de processamiento del material CF/PA6
I - Calefacción de 25 ° C a 260 ° C
II - Isoterma en 260 ° C (por 20 min con presión de 30 ton / m²)
III - Enfriamiento suave, bajo presión, hasta el final del ciclo.
El material fue procesado vía consolidación a presión (prensa hidráulica con sistema de calefacción) a una temperatura de 260 ° C, es decir, 40 ° C por encima del punto de fusión, con el objetivo de disminuir su viscosidad y mejorar la mojabilidad de la matriz fusionada por entre las fibras de refuerzo.
Ciclo de processamiento del material CF/PA6
I - Calefacción de 25 ° C a 260 ° C
II - Isoterma en 260 ° C (por 20 min con presión de 30 ton / m²)
III - Enfriamiento suave, bajo presión, hasta el final del ciclo.
El tiempo de procesamiento fue grande pues se optó por enfriamiento ambiente.Podría haber sido hecho el enfriamiento forzado, con agua helada, por ejemplo.Observar que se tardó 15 minutos para alcanzar la temperatura de fusión y poco más de 10 minutos para alcanzar la temperatura de procesamiento y más20 min de isoterma. Es decir, sólo 45 minutos para todo el proceso.
Corpo de prova do material CF/PA6 durante ensaio de cisalhamento interlaminar
Ensayo de cizallamiento interlaminar
De acuerdo con la Figura, se percibe que el cuerpo de prueba se deformóhasta el punto en que el rodillo superior comprime el material antes de su falla.De esta forma, el ensayo de cizallamiento interlaminar no obtuvo resultadosconcluyentes, pero comprobó que el material posee alta capacidad dedeformación antes de la fractura. Así, se puede inferir que el material poseealta tenacidad, que es la capacidad del material para absorber energía en laforma de impacto.
¿Capacidad del material para absorber energía en forma de impacto?Esto nos da ideas:
Material Resistencia a la tración Módulo de Elasticidad
Pre-Preg FC/PA6 (Nylon) 566,78 MPa 49,21 GPa
Pre-Preg FC/Epóxi 603,43 MPa 46,11 GPa
CONCEPTO DE TG
- ¿Qué es TG?- TG es la temperatura de transición vítrea; Es la temperatura a partir de la cual
una porción cristalina o semi-cristalina del material cambia de una estructura "ordenada" a una estructura "amorfa".
CONCEPTO DE HDTHeat Distortion Temperature
- ¿Qué es HDT?- HDT es la temperatura de distorsión térmica.- Es la temperatura a partir de la cual la pieza se dobla, considerando un cuerpo
de prueba de dimensiones fijas, con distancia fija entre apoyos y bajo una carga fija.
CONCEPTO DE TG
- Importancia de TG?El TG tiene una importancia relativamente menor que el HDT de un material o de una determinada pieza.
CONCEPTO DE HDTHeat Distortion Temperature
- Importancia de HDT?- Todos los materiales poliméricos se ablandan en la medida que la temperatura
aumenta y la distorsión a la temperatura coloca una sola figura sobre ello para un material determinado.
- Por lo tanto, HDT es una medida de la "rigidez" del material en relación a la temperatura.
- Todos los materiales poliméricos se ablandan a medida que la temperatura aumenta y el HDT es un valor preciso y práctico.
Los materiales más duros tienen HDT más alto que los materiales más blandos. ¿Por qué?Los materiales más duros tienen cadenas más apretadas que las cadenas de los materiales más blandos.
¿Qué puede contribuir con el aumento o la disminución del HDT de un polímero?Los plastificantes disminuyen el HDT, mientras que los refuerzos lo aumentan bastante.
Es por eso que hablamos en TERMOPLÁSTICOS REFORZADOS
- ¿El HDT de los termo-fijos es más alto que el de los termoplásticos?
Generalmente sí, pero hay varios tipos de resina termoplástica que tienen HDT y TG muy altos, como PPS, PEEK, PEAK, etc.Todo va a depender de la aplicación final de la pieza.
Un capó de automóvil se utiliza a temperatura ambiente.
Un ejemplo de aplicación es para cascos de seguridad (del tipo utilizado por albañiles) que pueden ser fabricados con pre-pregs termoplásticos reforzados con fibra de vidrio, con bajo costo y alto resistencia (más seguridad).
-Quais os tipos de pre-preg termoplásticos?
-Como foi dito anteriormente, há vários tipos de resinas termoplásticas com alta performance, como PPS, PEAK, PEEK, etc. Essas resinas são utilizadas em peças especiais de grande exigência técnica como peças aeronáuticas e aeroespaciais.
Há ainda outras resinas, que a TEXIGLASS utiliza para fabricar pre-pregs termoplásticos, como Poliamida (Nylon) e Acrílico.
-¿Cuáles son los tipos de pre-preg termoplásticos?
-Como se ha dicho anteriormente, hay varios tipos de resinas termoplásticas con alto rendimiento, como PPS, PEAK, PEEK, etc. Estas resinas se utilizan en piezas especiales de gran exigencia técnica como piezas aeronáuticas y aeroespaciales.
-Hay todavía otras resinas, que la TEXIGLASS utiliza para fabricar pre-pregs termoplásticos, como Poliamida (Nylon) y Acrílico.
Termoplastico-Filme_3.mp4
Para rodar o filme, sair do modo de apresentação (dar “esc”)
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