← Volver a la categoría Adhesivos, sellantes y resinas

Huntsman define el estándar matricial para prepregs

Composites CarbonWheel

Los materiales compuestos preimpregnados, que solían prevalecer en los sectores aeroespacial y de rendimiento como la Fórmula 1, se han vuelto cada vez más comunes en muchos sectores de la industria de materiales compuestos por su facilidad de uso, propiedades consistentes, acabado superficial de alta calidad y la amplia variedad de tipos que ya disponible.

Aquí, Philippe Christou, Jefe de Soporte Técnico Europeo de Huntsman Advanced Materials, analiza los desarrollos más recientes y las características clave de la matriz de preimpregnados al abordar cómo evolucionan los preimpregnados para ofrecer nuevas libertades de diseño y un rendimiento óptimo.

¿Por qué prepreg?
Un compuesto preimpregnado consiste en un material de refuerzo de fibra, generalmente en tejido, mecha o forma unidireccional, preimpregnado con una matriz de resina en cantidades controladas.

Los fabricantes de prepreg (prepreggers) hacen avanzar parcialmente el sistema de resina formulada a una etapa B, proporcionando a los fabricantes prepregs en un "semisólido" que les permite colocar varias capas, completar el curado con calor y presión, y obtener el acabado parte compuesta

La fibra y la resina premezcladas son ventajosas para permitir un proceso de laminación muy limpio y controlado con materiales listos para usar para la producción de piezas compuestas.

El estricto control del contenido y la dispersión de la resina elimina las variaciones en el contenido de fibra y la acumulación de áreas intensivas de resina en el pregreg. Esto es esencial para la entrega de relaciones de peso muy precisas y uniformes y, en última instancia, para lograr las propiedades deseadas del componente compuesto final.

Los costos laborales reducidos y los recientes desarrollos materiales han convertido las tecnologías de preimpregnado en una opción comercialmente viable.

Si bien el costo inicial de los materiales preimpregnados es más alto que los materiales para el procesamiento de almacenamiento húmedo, se puede argumentar que el alto nivel de control proporcionado compensa este costo. Con los productos preimpregnados, se elimina el trabajo asociado con los procesos de humedecimiento manual y, como la resina se preimpregna, el trabajo involucrado en la redistribución de la resina es significativamente menor. Como resultado, también se reducen las operaciones de limpieza y el tiempo y los costos asociados involucrados.

Aplicaciones típicas de preimpregnación
Desde los mercados de piezas compuestas avanzadas de gran tamaño, incluidas la marina, eólica e industrial en general (con aplicaciones tales como palas de viento, mástiles de yates y recipientes a presión y tanques) hasta las industrias automotrices y deportivas y de ocio masivas (con productos que incluyen hojas de automóviles) muelles, esquís y bicicletas, por ejemplo), los productos preimpregnados son cada vez más aceptados y muestran beneficios de rendimiento real en una amplia gama de estructuras livianas.

El papel de la matriz de resina
Hay muchos tipos diferentes de refuerzos de fibra y sistemas avanzados de matriz de resina que se pueden seleccionar.

Para establecer el entorno controlado necesario para la producción del preimpregnado, es importante considerar la cadena de valor "componente a compuesto" y el papel que desempeñan los componentes, formulación y procesamiento de la matriz para lograr el mejor rendimiento.

La formulación para compuestos preimpregnados contiene todos o varios de los siguientes:

Resina (s) Arquitectura principal.
Endurecedor (es) de apoyo a la arquitectura
Acelerador (s) Reactividad ayuda
Modificador (es) Modificación de rendimiento
Aditivo (s) Ayudas de procesamiento

La mayoría de los procesos compuestos presentan una combinación de resina y endurecedor (o agente de curado) con una fibra de refuerzo, que también puede incluir un solvente. El calor y la presión se usan normalmente para dar forma y curar el prepreg en una pieza terminada.

La resina mantiene y protege las fibras de refuerzo, asegurando la transmisión y distribución de la carga a todos los filamentos, al tiempo que proporciona resistencia a la temperatura y química. El endurecedor actúa como un agente polimerizante para la resina al conectar los grupos reactivos de la resina y controlar su velocidad de reacción. Por lo tanto, desempeñan un papel importante en la determinación de las características de rendimiento de la pieza terminada.

Además de esto, el refuerzo imparte fuerza y ​​otras propiedades requeridas. En algunos casos, se incluyen aceleradores, modificadores y aditivos para optimizar el rendimiento del sistema de matriz. Por ejemplo, los aceleradores ayudan a modificar los tiempos de curado y los modificadores aumentan la resistencia a la propagación de grietas.

Una formulación para el éxito
La matriz de resina se formula mezclando la resina, el endurecedor y cualquier otro componente material ya sea manualmente en un recipiente de mezcla pequeño, o para procesos más grandes, los componentes se bombean a un recipiente de mezcla. El proceso de preimpregnación se lleva a cabo para impregnar la matriz de resina en el refuerzo. Después de esto, el prepreg a menudo debe colocarse en un lugar frío para evitar que ocurra una reacción química antes de que el prepreg se use para la fabricación.

La optimización del rendimiento

El refuerzo viene en varias formas; Los componentes que necesiten alta resistencia y rigidez en una dirección (es decir, mástiles de yates, esquís o palas para el viento) normalmente estarán formados por tiras unidireccionales. Sin embargo, es más probable que otras estructuras, que requieren resistencia y rigidez en múltiples direcciones, empleen refuerzos con una orientación de capas ilimitada, como la fibra multiaxial que no se riza.

Por lo tanto, es importante que la arquitectura de la matriz se diseñe con precisión para optimizar la distribución del peso y la flexibilidad en relación con direcciones simples o múltiples y la aplicación del refuerzo seleccionado.

Los termoestables en lugar de los termoplásticos se usan más comúnmente en la fabricación de compuestos preimpregnados con resina epoxi que representa la química primaria de elección. Otros incluyen ésteres fenólicos, de bismaleimida y de cianato.

Como ingrediente principal, la resina debe ofrecer una viscosidad suficientemente baja para permitir la formulación y el desarrollo, facilitando la eliminación del aire durante el procesamiento y el curado a temperaturas / tiempos específicos. También debe proporcionar excelentes características de adherencia y drapeado, permitiendo que el preimpregnado se moldee correctamente mientras mantiene la orientación de la fibra sin el riesgo de moverse durante el procesamiento.

Abordar las demandas del mercado

La resistencia a la temperatura se ha convertido en un objetivo clave para los prepregs de hoy. En el mercado del transporte masivo, por ejemplo, con el fin de introducir aplicaciones compuestas más avanzadas cerca de un motor, existe un requisito para mejorar la resistencia al calor.

Para que el rendimiento coincida con el requisito, la responsabilidad recae en mantener el control total de la cinética de curado del sistema sin sacrificar ninguna otra capacidad de procesamiento, como la latencia prolongada o las propiedades finales del preimpregnado.

Mantener y aumentar la resistencia térmica mientras proporciona beneficios de rendimiento adicionales siempre ha sido un foco principal para Huntsman, desde los científicos que descubren nuevas moléculas hasta los especialistas en producción que aportan conceptos a las moléculas comerciales.

Para ilustrar este compromiso, se pueden destacar los siguientes productos probados:

· La resina epoxi de triple función TGHPM Tactix® 742 proporciona una mayor resistencia a la temperatura de transición vítrea que cualquier otra resina. Esta resina sólida es compatible con otras resinas epoxi, mostrando una viscosidad bastante baja cuando se calienta a temperaturas medias y se puede procesar fácilmente en formulaciones preimpregnadas diseñadas para aplicaciones de alta temperatura

· El epóxico novolac Tactix® 556 basado en el diclopentadieno presenta una absorción de humedad más baja que la de muchos epoxis multifuncionales comúnmente utilizados en materiales compuestos avanzados, lo que lo hace ideal para usar donde la retención de propiedades en condiciones de calor y humedad es crítica

· Los endurecedores y aceleradores latentes sólidos, Aradur® 976, por ejemplo, proporcionan una latencia prolongada en combinación con altos rendimientos térmicos y mecánicos que apoyan el desarrollo de formulaciones de alta resistencia térmica

· Aradur® 3123 y Aradur® 1167 pueden actuar como endurecedores o como aceleradores con un alto grado de latencia y un comportamiento de curado instantáneo superior a 110 ° C


En resumen

Aquí hemos examinado los elementos que definen el estándar para matrices preimpregnadas. A medida que la aceptación de preimpregnados continúe creciendo como un material de elección para la producción en serie en una variedad de aplicaciones comerciales, se harán demandas de mayor eficiencia y será imprescindible una mayor inversión en innovación de materiales.

Aprovechando nuestras competencias básicas en síntesis y formulación, este es un desafío que Huntsman pretende enfrentar. De hecho, las moléculas para mañana ya se están "cocinando" en la fase de diseño en los laboratorios de investigación y desarrollo de Huntsman.

www.huntsman.com/advanced_materials

Patricia Albisser

Huntsman Advanced Materials (Switzerland) GmbH
Escuelas
Klybeckstrasse 200
CH-4057 Basilea
Suiza
Teléfono: + 41-61 299 2664-
Fax: + 41-61-966 8130
Correo electrónico: [Email protected]

Huntsman Advanced Materials

Noticias relacionadas

Deje un comentario.

Su dirección de correo electrónico no será publicado. Los campos necesarios están marcados *

Este sitio usa Akismet para reducir el correo no deseado. Descubra cómo se procesan los datos de sus comentarios.