jueves 8 de marzo de 2007

COMO LAMINAR FIBRA DE CARBONO CON RESINA EPOXI

El proceso de elaboracion de Materiales Compuestos consiste en unir intimamente una resina epoxi de laminacion con un tejido de vidrio, carbono o aramida (Kevlar ®) obteniendose asi un laminado extremadamente resistente y liviano.
El impregnado de las telas junto con la resina epoxi culmina con el endurecimiento, tambien llamado polimerizacion que se alcanza en un lapso de 24 horas.
Generalmente a estos compuestos se los puede hornear (cada resina tiene su tiempo especifico de secado en horno) para obtener las mejores propiedades mecanicas.
Tambien debemos destacar que la resina epoxi ( a comparacion de la resina poliester) tiene una contraccion que practicamente es despreciable, por ese motivo es el material elegido por excelencia en los laminados de alta calidad.

Tipos de telas
Primero, que son las telas?
Las telas se construyen a traves de un numero de fibras individuales todas estiradas, lo que constituye un hilo.
Estos hilos se entrelazan a lo largo y a lo ancho, obteniendose asi una tela tejida.
Existen diferentes tipos de tramas, con esto nos referimos a como los hilados se entrelazan, lo cual determinara las caracteristica de apariencia y manipuleo de la tela.

Tejido plano o plain
Un tejido plano es aquel donde cada hilado longitudinal y transversal pasa por encima de un hilo y por debajo del proximo. Esta construccion proporciona una tela reforzada que es ampliamente usada en aplicaciones generales y garantiza laminados de espesor predecible. Este tipo de tela es muy estable, por lo que dificilmente distorsione.

Tejido cruzado o twill
En un tejido cruzado el numero de hilados longitudinales que pueden pasar sobre los transversales (y reciprocamente) pueden variarse, dando distintas construcciones de tejidos cruzados.
Los tejidos cruzados se marcan mas facilmente que los tejidos planos y son facilmente humedecidos.

Tejido satinado o satin
En las telas del tejido satinado el entrelazado es similar al del cruzado, aunque el numero de hilados longitudinales y transversales que pasan reciprocamente por encima y por debajo, antes del entrelazado, es mayor. Por lo tanto, un lado del tejido se construye principalmente con fibras longitudinales, y el otro lado, con transversales, lo cual da un tejido desbalanceado que tendera a distorsionar antes del curado. Por esta razon es necesario equilibrar las telas (ver equilibrio de las telas). Tiene un excelente acabado superficial.





Fibra unidireccional
Este tipo de tramado proporciona un tejido donde la mayoria de las propiedades mecanicas es
tan alineadas en una direccion, ya sea longitudinal o la transversal.

Tejidos
Hibridos
Los t
ejidos hibridos se construyen tramando en forma conjunta diferentes fibras; la combinacion más comun es la de carbono y Kevlar ®. Esto permite al diseñador incorporar las propiedades de 2 fibras dandole el comportamiento requerido en terminos de rigidez y resistencia al impacto conjuntamente con optima eficiencia en el costo.

Resinas de impregnacion
Son aquellas que estan destinadas a impregnar "mojar" las telas de laminacion, una de las mas popular es la epoxi, la cual tiene la ventaja de poseer una buena resistencia estructural junto con la propiedad de soportar temperaturas relativamente altas. Son adhesivas por excelencia.
La
mayoria de los sistemas de adhesivos o relleno en pasta tienen a la resina epoxi como base, esto asegura que no tendremos ningun problema de compatibilidad cuando las usemos en operaciones posteriores de relleno y adhesivado.

Los sistemas de resina epoxi constituyen una combinacion de varios elementos quimicos. Cuando estos se mezclan comienza una reaccion que aglutina las moleculas y origina que la resina se convierta en un solido,manteniendo el componente rigido, y distribuyendo la carga transfiriendosela a las fibras.
Debemos tener muy en cuenta que los materiales compuestos se producen justo al final del proceso de manufactura de la pieza. Recien cuando el conjunto esta curado podemos verificar los atributos o propiedades finales del compuesto.

PREPREGS
Son tejidos o fibras preimpregnadas con resina en estado semicurado (estado B).

Equilibrio entre capas
El eq
uilibrio de las capas de un laminado es un detalle que no debemos descuidar para obtener un laminado cuya resistencia sea uniforme, recuerde que siempre el posicionamiento de la primera capa debe ser igual a la ultima.








Estableceremos que las fibras longitudinales tienen una orientación a 90 y las transversales 0.
Para mejorar la resistencia en otras direcciones debemos agregar las +- 45. Con el fin de producir un laminado balanceado este debe verse reflejado como en un espejo alrededor de su plano medio o eje. Esto
se logra trabajando a partir del medio, haciendo lo mismo para un lado que para el otro.
Nuest
ra primera capa siempre debe ser la 0º la siguiente a -45º,+45º,90º,90º,+45º,-45º y finalmente terminamos con la capa a 0º con la que concluimos un laminado base a 8 capas.

Definicion sobre los materiales








Herramientas y utensilios necesarios










Trate de t
ener thinner o acetona industrial que sera utilizada como desengrasante de piezas y limpieza de utensilios, las manos se lavan con agua y jabon.

Descripcion de pasos a seguir
1- Desengrasado del molde

2- Aplicacion del agente desmoldante
3- Laminacion
4- Remocion del aire y compactado con vaccum bagging.
5- Curado.
6- Post c
urado en horno (opcional) eleva las propiedades mecanicas del laminado.

1-PREPARACION DE UN MOLDE
El m
olde debera tener cierta conicidad imprescindible para el desmolde posterior y no poseer angulos negativos que dificulten la salida.
Como primer paso desengrasar el molde, luego aplicar el agente desmoldante tantas capas como fuera necesario, segun el tipo de agente y molde para evitar el adhesivado de la laminacion al mismo. Si la matriz es nueva se deben sellar los poros con productos especiales sellaporos para matrices del tipo TR y luego aplicar desmoldantes adecuados.
Todo esto debe realizarse en un lugar bien ventilado lejos de fuentes de calor.
Entre los desmoldantes existen varios tipos, algunos son ceras, siliconas o también alcohol polivinili
co (PVA), se debe elegir el material con el que se sienta mas comodo, si se necesita una terminacion absolutamente brillante (copiando exactamente la terminacion de la matriz) le sugerimos que utilice una cera y si son laminaciones seriadas le recomendamos que utilice siliconas o alcohol polivinilico.
Una vez realizado este paso importante y esperando la evaporacion de los solventes de las ceras o de las siliconas desmoldantes cortaremos las telas de acuerdo a la necesidad de espesor que quere
mos obtener en la laminacion final.
Habiendo sacado el calculo sobre la laminacion y teniendo a mano todas las herramientas necesarias
podremos comenzar a realizar la mezcla de la resina epoxi + el endurecedor.

2-Preparacion de la mezcla
Antes d
e todo debemos tener en cuenta que este es el ultimo paso previo al laminado, antes debemos cortar las telas y preparar todos los elementos necesarios, despues analizaremos de que forma vamos a medir los componentes, si por peso o por volumen. En el primer caso, si tenemos una proporción de 100:50 PPP, significa que la mezcla correcta deberia contener 100 gramos de resina y 50 gramos de endurecedor.
En el caso de uti
lizar kits por volumen se facilita aun mas ya que directamente una proporcion por ejemplo 100:100 PPV significa que tendremos que medir 100 ml. de resina con 100 ml. de endurecedor (ver ejemplo) esto que parece tan sencillo no significa que no se le deba poner atencion en su preparacion.










ATENCION: No cambie las proporciones!!

No intente cambiar las proporciones de resina y endurecedor para variar el tiempo de fraguado, ya que su relacion está estudiada y la variacion haria que el compuesto no curara o quedara pegajoso.






3- Mezclado

Una vez medidos correctamente los pesos o volumenes de resina y endurecedor, estos deben ser mezclados
concienzudamente, agitando bien pero lentamente y raspando los costados y el fondo del recipiente con una espatula.
Continue mezclando hasta que la mezcla sea de un color homogeneo y no se preocupe por algunas burbujas de aire, que son normales y luego desaparecen. El mezclado lleva alrededor de 3 minutos, dependiendo del tamaño y la forma del envase y la cantidad y temperatura de la mezcla.
No mezcle grandes lotes de resina + endurecedor . Es mejor preparar 3 de 50 grs. que uno de 150 grs.
Los lotes grandes son más dificiles de mezclar, tienen un tiempo de uso (pot-life) menor y ademas cuestan mas si se deben deshechar.

Tiempo de uso (Pot life)

Como dato indicativo se puede precisar que unos 100 grs. de resina / endurecedor se mantienen utilizables durante unos 25 minutos (dato estimativo por favor leer el tiempo de pot-life para cada kit Epoxi de Laminacion) aproximadamente a una temperatura de manipuleo de 20-25ºC. Una vez expirado el plazo la mezcla ya no debe utilizarse.

Endurecimiento del epoxi
El tiempo de endurecimiento depende de la temperatura inicial de los componentes. Es importante recordar que la reaccion de la resina con el endurecedor es exotermica, es decir que desprende calor, por lo que si colocamos la mezcla en un recipiente donde tenga una mayor superficie de disipacion podremos alargar al maximo el tiempo de uso (Pot life), mientras que en un envase pequeño el calor no se disipa y por lo tanto acelera la reaccion cada vez mas, acortando el Pot-Life.

El tiempo de curado transcurrido se acorta si aumenta la temperatura y se alarga si la temperatura desciende, por debajo de 15ºC el tiempo no es computable para el curado de la resina.

4- Como laminar
Posicionamos la tela de vidrio (1) y comenzamos a impregnarla con pincel o con rodillo (2) hasta que de una apariencia de transparencia de la tela, (evite las burbujas de aire en la laminacion) en ese momento nos fijaremos si no tenemos excedentes en la laminacion, si lo tuvieramos lo podemos extraer con el mismo pincel (3), despues continuaremos con las capas siguientes hasta llegar al espesor deseado.
En algunos casos para garantizar que la laminacion quede absolutamente plana se procede a prensarla utilizando el proceso de vac
cum bagging.
La laminacion debe quedar pareja en todo sentido, si utiliza telas de vidrio, carbono o aramidas equilibrelas (ver equilibrio de capas) de esta forma se evita que se levanten los bordes en el proceso de secado.







Esquema de laminado con bolsa de vacio
Simplemente queremos describir como es un esquema de laminacion utilizando Vacuum Baggins (bolsa de vacio) para curado hasta 100ºC.

1 - Desmoldante que puede ser una cera en solucion
tipo QZ 11 o uno a base de siliconas tipo QZ 13
o cera TR o RP 805 o PVA Alcohol Polivinilico.-

2 - Peel Ply o Release Fabric tipo Hexcel F 301/38.-
3 - Film Perforado.-
4 - Breather.-
5 - Vacuum Bagging (bolsa de vacio).-
6 - Vac-Tape (cinta selladora de bolsa
de vacio).-
7 - Pressure Tape.-
8 - Vac Valve (valvula de vacio).-
9 - Conector de desconexion rapida.-


Caracteristicas del epoxi versus poliester
Aclaramos que no esta en nuestro criterio recomendar uno u otro material, simplemente detallamos las propiedades de las resinas en una comparacion practica.













Preguntas frecuentes???

1- Se puede combinar compuestos de epoxi con poliester?
No es recomendable debido a la exudacion de monomero de estireno del poliester.

2- Puedo adhesivar dos compuestos epoxi?
Si, utilizando un adhesivo epoxi para que no tenga rechazo de materiales.

3- Cuanta resina epoxi (se entiende resina +endurecedor) necesito para hacer en compuesto de calidad?
Generalmente un excelente compuesto se maneja en un 70% de tejido y un 30% de epoxi para dar un ejemplo partimos de un carbono Hexcel código 282 que tiene un gramaje de 196 gr/m² se entiende que:

1m² de carbono de 196 gr/m² = 70%
Compuesto epoxi 84 gr = 30%

4- Puedo continuar el laminado en un compuesto ya polimerizado (seco)?
Si, pero es conveniente lijarlo finamente para sacar los restos de grasitud y garantizar una union perfecta con el nuevo material.

5- Como puedo bajarle la viscosidad al epoxi?
Exclusivamente calentandolo a baño maria a un maximo de 40ºC, pero para laminar NO lo recomendamos por que disminuiria su tiempo de trabajo.

6- Que es un Peel Ply o Release Fabric?
Es basicamente una tela que tiene incorporada un desmoldante seco a base de siliconas, funciona como un desmoldante y le brinda una excelente terminacion y textura del lado que laminamos.

7- Que es un Breather?
Es una fibra porosa que permite la realizacion y distribución del vacio ademas de absorber el excedente de la resina en un laminado utilizando vaccum bagging.

8- Cuanto vacio se necesita para un laminado con bolsa?
Eso varia dependiendo del laminado pero en terminos generales se toma de 1/4 a 1/2 atmosfera como correcto.
Para disipar dudas referente a esta medida damos los siguiente datos:







Datos de seguridad
Las resinas epoxi son productos quimicos por lo tanto es conveniente tomar las siguientes precauciones:
No mezclar ni aplicar en ambientes cerrados. Usar guantes protectores.-
En caso de salpicaduras en los ojos lavar con abundante agua corriente por lo menos durante 15 min. y consultar a un medico.No ingerir alimentos ni bebidas en el area de aplicacion. No fumar en dichas areas. Utilizar solo agua y jabon para el lavado de las manos y NO solventes.
Los utensilios se limpian con thinner o acetona.-
marioaguilar@carmas.com.ar

lunes 29 de enero de 2007

NUCLEOS DE PVC DIVINYCELL

Los nucleos de PVC Divinycell proveen la mejor performance al momento de fabricar estructuras sandwich ofreciendo gran resistencia, excelentes propiedades de aislacion, baja absorcion de agua y buena resistencia quimica. Tenemos actualmente una amplia gama de espesores para abastecer a la industria náutica y aplicaciones en los cuales estos paneles resultan irremplazables.

Actualmente contamos en stock con las siguientes medidas.



Datos fisicos del Divinycell grado H