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TEXIGLASS

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 o

CFRP = Carbon Fiber Reinforced Plastic

O genericamente llamado

FIBER REINFORCED PLASTIC

PLÁSTICO REFORZADO

¿Cuales son los tipos de refuerzos utilizados en los plástcos?

Los refurzos pueden ser de fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra

aramida además de fibras naturales.

Fibra de VidrioÓxido de Silício + Óxidos de metais alcalinos

Fibra de CarbonoHilo de Acrílico Carbonizado

Fibra AramidaPoliamida 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

RESINAS TERMOFIJAS y TERMOPLÁSTICAS:- ¿Cuáles son los tipos de resinas que existen en el mercado?

- Hay varios tipos de resinas, pero básicamente podemos

dividirlas en "TERMOFIJAS" y "TERMOPLÁSTICAS".

- ¿Cuál es la diferencia entre las resinas TERMOFIJAS y las

TERMOPLÁSTICAS?

- Resinas TERMOFIJAS son resinas que se forman a partir de

de un polímero y un endurecedor o catalizador, creándose un

nuevo polímero. Este polímero, una vez formado, adquiere nuevas

propiedades físico-químicas, y mismo se calentado, no vuelve a su

estado físico original.

Las resinas TERMOPLÁSTICAS, a diferencia de las termofijas,

cuando se calientan vuelven a su estado original, pudiendo ser

retrabajadas 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-preg

termoplástico se puede fabricar una pieza por hora.

Dependiendo del procesamiento, se pueden obtener

hasta varias piezas por hora.

Produción con

pre-preg termofijo

Produción con pre-preg termoplástico

¿Y las propiedades Físicas y Mecánicas?

- Fibra de Carbono + Epóxi

- Fibra de Carbono + Nylon

De acuerdo con el gráfico, el inicio del proceso de cura de la resina se inicia en

aproximadamente 50 °C y presenta en 120 °C la máxima velocidad de reacción. Así, se

optó por procesar el material a 80 °C para garantizar buena calidad del laminado con

una tasa de liberación de volátiles a una velocidad intermediaria.

De esta forma, el laminado permaneció en horno a 80 °C por 4 h, descansando a

temperatura 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 aire

Nitrógeno (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 más

20 min de isoterma. Es decir, sólo 45 minutos para todo el proceso.

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

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 deformó

hasta el punto en que el rodillo superior comprime el material antes de su falla.

De esta forma, el ensayo de cizallamiento interlaminar no obtuvo resultados

concluyentes, pero comprobó que el material posee alta capacidad de

deformación antes de la fractura. Así, se puede inferir que el material posee

alta tenacidad, que es la capacidad del material de absorber energía en la

forma de impacto.

¿Capacidad del material para absorber energía en forma de impacto?

Esto nos da ideas:

Molde, Contra-molde,

Pressão, Temperatura,

Resfriamento e...

peça pronta!

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 HDT

Heat 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 HDT

Heat 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.

¿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

Polímero Sigla TG (oC) Fusão(oC)HDT c/ 30% de F.V. (oC)

Polipropileno PP -9 171 160

Poliamida 12 (Nylon)

PA 12 40 182 165

Poliamida 6.6 PA 6.6 50 255 235

Poliamida 6 PA 6 60 218 200

PoletilenoTereftalato

PET 68 246 230

PolifenilenoSulfona

PPS 65 279 263

Poliéter Cetona PEEK 143 343 315

Fonte: Thermoplastic & Thermoplastic Composites Handbook

- ¿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 alta resistencia (más seguridad).

Casco de seguridad (utilizado por albañiles o en fábricas) fabricado con pre-preg

termoplástico reforzados con fibra de vidrio, con bajo costo y alta resistencia

(más seguridad).

-¿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.

Para rodar o filme, sair do modo de apresentação (dar “esc”)

e clicar 2 x no ícone do filme.

Si somos capaces

de hacer esto,

También podemos

hacer esto!

Gracias por la atención

Giorgio Solinas

giorgio@texiglass.com.br www.texiglass.com.br 55 (19) 3515-5500