PRFV

ELEMENTOS PARA EL PLASTICO REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO

Fibra de vidrio es el nombre genérico para los Plásticos Reforzados con Fibra de Vidrio (PRFV) Tal como su nombre lo indica, este material es un compuesto de fibras de vidrio, carbono, kevlar, metal, boro ó silicatos de aluminio, resina plástica y aditivos. Mediante selección apropiada de combinación de refuerzos de fibra de vidrio, resinas y técnicas de proceso, el diseñador puede crear un producto o componente que cumpla con las más exigentes especificaciones.

Sus beneficios típicos incluyen: alta resistencia, bajo peso, dimensionalmente estable, con resistencia a la corrosión, excelente resistencia eléctrica y flexibilidad de diseño con bajo costo de matrices. Tal es así, que los productos hechos con fibra de vidrio pueden competir favorablemente en costo y rendimiento con los materiales tradicionale

FIBRA DE VIDRIO

Fibra de vidrio es vidrio en forma de filamentos. Los filamentos pueden ser hechos con diversos tipos de vidrio, designados con las letras A, E, C, AR y S. Los más comúnmente utilizados para refuerzo de productos son los tipos E (eléctrico), AR (Alcali Resistente) y C (con resistencia química)

El proceso mediante el cual se producen los filamentos de vidrio es el sgte.: en un reactor son incorporados todas las materias primas finamente divididas en forma de polvo, donde son fundidas. El vidrio fundido fluye a través de canales que tienen gran cantidad de pequeños hoyos. El vidrio fundido sale desde estos hoyos como un filamento contínuo. Estos filamentos continuos pasan sobre un aplicador que les impregna con un cubrimiento químico (ó apresto) el cual le dará características especiales para su procesamiento posterior. Este apresto aumenta la habilidad del vidrio para adherirse a otros materiales y es muy importante para determinar la calidad del material. Los filamentos así tratados son curados en estufas para terminar su procesamiento.

La fibra de vidrio de tipo "E", de baja alcalinidad, imparte en los laminados excelente resistencia mecánica, buenas propiedades de aislamiento eléctrico y larga durabilidad.

Chopped Strand Mat (CSM)
Fibra de vidrio llamada comúnmente "Mat". Los mats de buena calidad están construidos con filamentos individuales de 50 mm. de largo y distribuidos al azar dando una mínima orientación a los filamentos. La calidad del apresto hace la diferencia en cuanto a asegurar una resistencia consistente independiente de la dirección en la cual el filamento se pone en el laminado. El apresto es disuelto por el estireno contenido en las resinas de poliéster y viniléster y permitiendo que el mat adquiera las formas más complejas en la matriz. Utilizando sólo fibra de vidrio del tipo mats, pueden fabricarse productos de bajo costo. Los mats son utilizados principalmente en laminación manual, laminados continuos y algunas aplicaciones en moldes cerrados. Los pesos son medidos en gramos por metro cuadrado.

Este producto es un tejido hecho de filamentos continuos colocados en forma vertical y horizontal, sin amarras. Por lo cual puede tomar distintas formas y curvas. Siendo un tejido pesado podrá transferir su configuración a través del Gel Coat si es colocado cerca de la superficie. Manteniendo una alta relación de fibra/resina se obtendrá laminados muy fuertes por moldeo por contacto y son utilizados principalmente como el último laminado en grandes estructuras tales como embarcaciones.
Los woven roving pueden ser suministrados además con una fibra del tipo Mat unidos químicamente ó bien cosidos con un hilo.
Los tejidos bi-direccionales proporcionan buena resistencia en las dos direcciones de 0° y 90°. Son utilizados para fabricar laminados gruesos, especialmente en operaciones de laminado manual.
Sus principales características son:

Direct roving ó hilo roving ha sido diseñado específicamente para usar en la técnica de enrollado de filamentos, filament winding, con resinas de poliéster, viniléster y sistemas epóxicos y ofrecen rápida humectación y excelente procesamiento.

Enrollado de filamentos ó filament winding es un procedimiento automatizado de alto volumen que es ideal para la fabricación de tuberías, estanques, varas y tubos, vasos de presión y otras formas cilíndricas. La sofisticación de la máquina varía desde operaciones básicas de transmisión de cadenas de dos ejes hasta sistemas multi-ejes y multi-mandriles controlados por computador.
Las óptimas propiedades se obtienen cuando la tensión de la fibra es igual en todas las fibras. La fibra de vidrio es humectada en un estanque a través del cual se hace pasar los filamentos de vidrio. El mandril es rotado al mismo tiempo que se le va entregando el hilo roving a través de toda su longitud.
El tiempo de fabricación de un estanque de presión para gas comprimido hecho con resina epóxica reforzada con hilo "E", de 4,57 m. de diámetro por 22,86 m de largo es de una hora para la fabricación y de 2,5 horas para post-curado a 130°C. Debido a que la acción de enrollar el filamento compacta al laminado, no son necesarios otros métodos de compactación tales como con bolsa de vacío u otros.

Este roving está formado por mechas que contienen varios filamentos enrollados. Spray-Up es el más económico y más común de los procesos para fabricar productos de fibra de vidrio.

Su sistema de designación es 2.400 (60), lo cual indica que es de 2400 tex y de 60 cabos (60 grs./1000 m) por cada mecha.

Con spray-up, el roving de fibra de vidrio alimenta una pistola con cortador (chopper), el cual corta fibra de vidrio en longitudes predeterminadas. Esta fibra de vidrio va directamente a un flujo de resina. La combinación de estos materiales es dirigida a la cavidad del molde cuando la parte compuesta tiene formas.
El roving para pistola es manufacturado a partir de filamentos continuos de fibra de vidrio, sin torceduras mecánicas y es empacado en tubos que se entregan listos para ser usados en las operaciones del cliente. También debe contener aprestos especiales para mejorar su manipulación y optimizar el enlace fibra-resina en el compuesto.

En el procedimiento spray-up, después de curar el gelcoat, es rociada resina catalizada (usualmente poliéster ó viniléster con una viscosidad de 500 cps a 1.000 cps, junto con fibra de vidrio cortada. Los cortes de fibra de vidrio roving van directamente dentro de la resina rociada, de tal forma que todos los materiales son aplicados simultáneamente al molde. Empleando resinas con bajo contenido de estireno ó sin estireno, rellenos y pistolas rociadoras de alto volumen/baja presión ó rodillos de presión para alimentar resina como aplicadores, se ayuda a reducir las emisiones de compuestos orgánicos volátiles.
Un buen hilo roving para pistola debe tener las sgtes. características:

El velo de superficie está hecho de cinco laminados continuos de fibra, de 12 micrones de diámetro, de vidrio C, de bajo punto de fusión, con resistencia a la corrosión (ASTM C162-93) dispersadas al azar a través de toda la superficie.

Los velos de superficie han sido diseñados para usar como barrera de protección en los productos de FRP ó GRP donde se requiera de una superficie de terminación de alta calidad sin el costo de un gel-coat, ó donde exista el riesgo de aparecer en la superficie del producto lo que se conoce con el nombre de "impresión" del refuerzo mat. Su correcto uso evitará craquelado del recubrimiento reduciendo la penetración de agua.

Su resistencia a la corrosión es Acid Class 1 (DIN12116), Álcali Class 2 (DIN52322) y Clase Hidrolítica 3 (DIN12111) El apresto es un copolímero acrilato-estireno compatible con todos los tipos de resinas de poliéster y epóxicas.

El velo de superficie es utilizado en los laminados interiores como barrera anticorrosiva con una capa rica en resina y también en laminados exteriores como una protección contra el deterioro por el tiempo.

Masa : 30 g/m2
Espesor nominal : 300 micrones (0,30 mm)
Solubilidad en estireno : Insoluble en monómero estireno
Absorción de resina : 270 g/m2
Apresto : Copolímero acrilo-estireno
Contenido de apresto : 6% - 8%
Ancho estándard : 1.000 mm

Las resinas de poliéster son grupos de resinas sintéticas producidas por policondensación de ácidos dicarboxílicos con alcoholes dihidroxilados. De tal manera que de cierta forma estas resinas son un tipo especial de resinas alquídicas, que a diferencia de otros tipos, no son modificadas con ácidos grasos o aceites secantes.
La característica principal de este tipo de resinas es su propiedad de poder curar o endurecer cuando son catalizadas a temperatura ambiente y bajo muy poca o ninguna presión.
La mayor parte de los poliésteres contienen insaturación etilénica, generalmente introducida por ácidos insaturados. Los poliésteres insaturados son comúnmente entrecruzados a través de sus dobles enlaces con un monómero compatible que también tiene insaturación etilénica, obteniéndose de este modo la calidad de termoestable.
Su resistencia a la llama es impartida al emplear durante su fabricación ácidos o glicoles con alto contenido de halógenos, p. Ej. Ácido HET.
Los principales ácidos insaturados utilizados son maleico y fumárico. Dentro de los ácidos saturados se incluyen principalmente ftálico y adípico. La función de estos ácidos es reducir la cantidad de insaturación de la resina final, permitiendo que el producto sea más resistente y con cierta flexibilidad.
Los anhídridos ácidos son a menudo utilizados según disponibilidad y aplicación. Los alcoholes dihidroxilados más ampliamente usados son los glicoles de etileno, propileno, dietileno y dipropileno.
Los productos fabricados con resinas de poliésteres son resistentes a la corrosión y al ataque químico. Entre los principales campos de aplicación podemos mencionar los sgtes.: partes automotrices, embarcaciones, encapsulados eléctricos, cubrimientos protectores, ductos, cañerías y otras aplicaciones estructurales; laminados a baja presión, estanques, morteros de baja temperatura. Etc., etc., etc...