POLIESTER

INSATURADO UPMATERIALES Y PROCESOS INDUSTRIALES IV

MÓDULO PLÁSTICOS

TERMOFIJOS

• Las resinas

termoestables son

aquéllas que cambian

irreversiblemente bajo

la influencia del calor,

de la luz, de agentes

fotoquímicos y de

agentes químicos

• pasando de un

material fusible y

soluble a otro no

fusible e insoluble,

por la formación de

un retículo

tridimensional

covalente.

TERMOFIJOS

• En el proceso

reactivo de

entrecruzamiento o

de curado, las

cadenas poliméricas

(reactivos

termoplásticos o

líquidos) reaccionan

entre sí y, a la vez,

con un agente de

entrecruzamiento

• Formándose

macromoléculas

orientadas en todas

las direcciones y con

numerosos enlaces

covalentes entre

ellas.

TERMOFIJOS

• El retículo

tridimensional

formado confiere al

material curado unas

propiedades

mecánicas, térmicas

y de resistencia

química muy

elevadas

• Lo que hace a los

termofijos o

termoestables aptos

para múltiples

aplicaciones.

TERMFIJOS

• En general, poseen

una buena estabilidad

dimensional,

estabilidad térmica,

resistencia química y

propiedades

eléctricas

• Es por ello que los

materiales

termoestables se

aplican en múltiples

campos, por ejemplo

• Aeroespacial:

Componentes de

misiles, alas,

fuselajes, etc.

TERMOFIJOS• Aplicaciones

domésticas:

Interruptores, asas,

etc.

• Automoción: Piezas

ligeras para sustituir

metales, frenos,

pinturas, etc.

• Construcción:

Espumas

aislantes, techos, cha

pas para forrar

paredes, pinturas, etc

.

• Vestimenta:

Botones, ropa

tratada, etc.

• Eléctrico: Cuadro

conexiones, recubrimi

entos, etc.

TERMOFIJOS

• Muebles: Puertas

imitación madera,

pantallas de

lámparas, etc.

• Médico: Rellenos

dentales, implantes

ortopédicos, etc.

• Recreo: Raquetas

tenis, barcas, etc.

• - Herramientas: Papel

de lija, etc

TERMOFIJOS

• La transformación, que ocurre rápidamente y de forma

irreversible, en la que el material pasa desde un estado

de líquido viscoso hasta un estado de gel elástico, que

marca el inicio de la aparición del retículo, suele

llamarse punto de gel.

• La gelificación es característica de los termoestables y

tiene una gran importancia en el procesado. El punto de

gel es crítico en la manipulación de los materiales

termoestables, ya que a partir de este estado el material

deja de fluir y no puede ser procesado.

• El fenómeno de la gelificación ocurre en una etapa

determinada del proceso reactivo y depende de la

funcionalidad, reactividad

TERMOFIJOS

• Después de la gelifícación, la reacción continúa hasta la

formación de un retículo infinito, con un aumento

sustancial de la densidad de entrecruzamiento, de la

temperatura de transición vitrea y de las propiedades

físicas últimas alcanzadas.

POLIESTER INSATURADO

UP• En 1894 se desarrolla el

primer poliester

insaturado lineal

• En 1934 se realiza la

reticulación del poliester

insaturado lineal, con la

finalidad de obtener un

material que presentara

la suficiente rigidez para

fabricar una pieza

moldeada

• En 1936 se descubre que

la velocidad de curado

“endurecimiento” del UP

aumenta con la adición

de monomeros

insaturados denominados

agentes de

entrecruzamiento

• En 1942 se utiliza el UP

con FV, la cual aumenta

sus propiedades

mecánicas

UP

• El UP tambien es

conocido como

“Resina Reactiva”,

por que la reticulacion

y polimerización se

efectuan al momento

del moldeo

• El UP tambien es

denominado “Resina

Poliester” con el

objetivo de no

confundir los

poliesteres saturados

lineales como el PET

o el PBT

UP fabricación

• El UP lineal se fabrica

por policondensación

a partir del uso de

• Ácidos di-carboxilicos

insaturados (acido

maleico) o

• Ácidos di-carboxilicos

saturdos (ácido

ortoftálico)

• Glicoles:

- Propilen glicol

- Butilen glicol

UP clasificación

• En función de las

materias primas que

se usan para formular

la resina poliester y

los porcentajes de

dicha formulación, se

obtienen los

siguientes grados

comerciales

• Ortoftalica

• Isoftalica

• Cloréndica

UP ortoftalica

• Anhidrido oftalico

• Anhidrido maleico

• Propilen glicol

• Estireno

• Buenas propiedades

mecánicas

• Pobre resistencia

química

- Macetas

- Encapsulados

- Lanchas

- Sillas

- gel coat o

resanadores

UP isoftalica

• Acido isoftalico

• Anhidrido maleico

• Propilen glicol

• Elevada resistencia

quimica

• Alta resistencia a la

corrosión por

intemperismo

- Recubrimientos

- Gel coats

UP cloréndicas

• Ácido tetrahidroftalato

• Anhidrido maleico

• Di etilen glicol

• Estireno

• Excelente resisitencia

química

• Varios grados de

resistencia al fuego

• Grados

autoextingibles

UP clasificación

• Otra forma de

clasificar la resina

poliester (UP) es por

su uso practico, es

decir, mas cargas y

refuerzos • Pura

• Con carga

• Con refuerzo

• Con carga y con

refuerzos

Up sin carga (PURA)

• Efectúa su

polimerización al

medio ambiente, para

su formulación se

debe utilizar el

adecuado agente de

entrecruzamiento

(acelerador y

catalizador)

• Colorante o

absorvedor UV

• Encapsulados

artesanales

• Encapsulados para

componente

electronicos

• Aislammiento

• Piezas de decoración

UP con carga• Disminuye la rigidez

del material

• Aumenta la

resistencia a la

abrasión

• Carbonato de calcio

• Caolín

• Mica

• Arena sílica

• Talco

• Carretes de bobinas

• Piezas imitacion

marmol, madera o

porcelana (silestone,

Zodiaq, Corian)

• Articulos deportivos

• Concreto polimerico

• Pasta automotriz

(verde)

UP con carga

UP con refuerzo

• Presenta una elevada

rigidez

• La FV es el material

que por excelencia se

ha combinado con UP

• FC, Fibra aramidica o

fibras naturales

• Las fibras generan el

mejor medio de

refuerzo mecánico

estructural

• Se genera una

elevada resitencia a

tensión

• Resitencia a la

intemperie

• Resistencia química

• Baja conductividad

térmica

• Incombustible

• Inerte

UP con refuerzo

UP con carga y con refuerzo

• CARGA

- Proporciona

acabados

- Mejora propiedades

• REFUERZOS

- Confiere tenacidad

- Aumenta resitencia

en rodos los sentidos

Al combinar ambos, se busca obtener

propiedades equilibradas que pueda competir

con termoplásticos de especialidad

La combinación recibe el nombre de compuesto

de moldeo

UP compuesto de moldeo

• Los compuestos de

moldeo son

formulaciones en las

que se combinan

diferentes cargas,

aditivos refuerzos con

UP

• UP

• Cargas

• Aditivos

• FV

• Pigmentos

• Agentes de

entrecruzado

UP compuestos de moldeo

UP

Cargas

Aditivos

FV

Pigmentos

Agentes de

entrecruzado

Compuesto

de moldeo

BMC

SMC

FIBRA DE VIDRIO

• Es un material fibroso

que se obtiene al hacer

pasas vidrio fundido a

través de un disco con

barrenos muy finos, que

al solidificarse tiene

suficiente flexibilidad para

ser usado como fibra

• Sus principales

propiedades son: buen

aislamiento térmico,

inerte ante ácidos y que

soporta altas

temperaturas.

• Sus propiedades y el bajo

precio de sus materias

primas, le han dado

popularidad en muchas

aplicaciones industriales

FV fabricación• Fusión – composición

Las materias primas, finamente

molidas, se mezclan de forma

homogénea, es introducida en

un horno de fusión directa y

calentada a una temperatura

de fusión que ronda los 1550

C

• Fibrado El vidrio en estado

fundido, al salir del horno, es

conducido por unos canales

(Feeders) alimentando las

hileras de fabricación de fibras

• La salida del material esta a

unos 12500c y fluye a una

velocidad de 10 a 60 m/seg

• Ensimado, consiste en revestir

los filamentos con una fina

película (ensimaje) que está

constituida en general por una

dispersión acuosa de diversos

compuestos químicos que

presentan una función bien

definida.

El ensimaje se deposita sobre los

filamentos a la salida de la

hilera cuando la temperatura

del vidrio está todavía

comprendida entre los 60 y

120 C

FV fabricacion

• Bobinado

Los hilos obtenidos de la unión de

los filamentos son bobinados

para dar lugar a productos

finales (roving directo) o

productos intermedios

(ovillos). Es en este proceso

donde se controla la velocidad

de rotación de la bobinadora y

por tanto la velocidad de

estirado de la fibra de vidrio.

• Secado

Una vez realizado el bobinado se

pasan por diferentes

dispositivos de secado con

objeto de eliminar el exceso de

agua en el que se había

disuelto el ensimaje y otorgarle

un tratamiento térmico

necesario para consolidar sus

propiedades frente a las

aplicaciones a las que será

sometido.

FV presentacion

• Mecha o roving tiene

mayor resistencia

mecanica en una

dirección y son carretes

de hilos de 60 hebras

• Colchoneta o mat trozos

de 5 cm aprox.

Dispuestos de manera

aleatoria

• Petatillo o Woven roving,

son cabos de mecha

entrecruzados a 900

• Velo o Surface Mat

parecido a la colchoneta

(mas delgado) con

menos unidad por área

• Filamento cortado o

Choped strand,

monofilamento cortado

entre 1.5 y 5 cm

Fv presentación

Aplicaciones

FIBRA DE CARBONO FC

• Se denomina 'fibra de

carbono' a un compuesto

no metálico de tipo

polimérico, integrado por

una fase dispersante que

da forma a la pieza que

se quiere fabricar,

normalmente alguna

resina, y una fase

dispersa, un refuerzo

hecho de fibras, en este

caso, de carbono

• y cuya materia prima

normalmente es el PAN

(poliacrilonitrilo). Es un

material muy caro, de

propiedades mecánicas

elevadas y ligero

FC propiedades• Dependiendo del proceso

de fabricación se

obtienen fibras de bajo

módulo, alta resistencia y

alargamiento a la rotura o

fibras de alto módulo de

gran aplicación en el

campo aeroespacial

• La fibra de carbono es un

material muy caro, de

propiedades mecánicas

elevadas y ligero.

• Las altas características

mecánicas son debidas al

alto grado de orientación

de los cristales a lo largo

de los ejes de las fibras.

FC aplicaciones

Tejidos de FC• Los tejidos a base de fibra de carbono son materiales en los

que no se ha colocado todavía la matriz de resina. Suelen

tener entre el 95 y el 98% de las fibras en dirección

longitudinal y entre el 2% y el 5% en la dirección transversal,

para efectuar el cosido e impedir el deshilachado de los

longitudinales.

• Los tejidos suelen tener un espesor de entre 0’ 13 y 0’ 30

mm, con gramaje de entre 200 y 800 g/m 3 . Se suelen

presentar con anchos de entre 30 y 60 cm, en rollos de entre

40 y 100 m de longitud, que posteriormente se cortan en obra

a las dimensiones deseadas.

Tejidos de FC

• Cabe destacar que dependiendo de la

orientación del tejido, la tela de carbono

puede ser más fuerte en una dirección

determinada o igualmente fuerte en todas

las direcciones. Las fibras ofrecen sus

mejores propiedades cuando se entretejen

en la dirección de las tensiones, es decir,

que en un caso ideal deberían alinearse

las direcciones de las fibras con la

dirección de la fuerza exterior.

Tejidos mas comunes en FV• Tejido plano o plain: es

aquel en el que cada

hilado longitudinal y

transversal pasa por

encima de un hilo y por

debajo del próximo. Esta

construcción proporciona

una tela reforzada que es

ampliamente usada en

aplicaciones generales y

garantiza laminados de

buen espesor. Esta tela

es muy estable, por lo

que difícilmente se

distorsiona. -

• Tejido cruzado o twill: el

número de hilados

longitudinales que

pueden pasar sobre los

transversales (y

recíprocamente) pueden

variarse, dando distintas

construcciones de tejidos

cruzados. Estos se

marcan más fácilmente

que los tejidos planos? y

son fácilmente

humedecidos para que se

adhieran a la resina. -

Tejidos FC

• Tejido satinado o satín: en las telas del tejido

satinado el entrelazado es similar al del

cruzado, aunque el número de hilados

longitudinales y transversales que pasan

recíprocamente 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.

Tiene un excelente acabado superficial, similar

al satín, de ahí su nombre.

Fibra Aramidica FA

• Las fibras de aramida son fibras de origen

orgánico y sintético, se obtienen por hilado de

poliamidas aromáticas del tipo politereftalato de

polifenilendiamina

• El grupo de fibras de aramida es un grupo

potencialmente de fibras basado en la alta

resistencia y rigidez que es posible obtener en

polímeros completamente alineados. Son

poliamidas con radicales aromáticos, unidos con

radicales de bencilo, resultando unas fibras

mucho más resistentes, térmica y

mecánicamente.

FA fabricación

• Se trata de una poliamida aromática

llamada poliparafenilenotereftalamida con

una estructura química perfectamente

regular cuyos anillos aromáticos dan como

resultado las moléculas del polímero con

las propiedades de una cadena

razonablemente rígida.

• Las fibras se fabrican por procesos de

extrusión e hilado

Tipos de FA• Fibra continua: disponible en

mechas de filamentos

contínuos. Estos filamentos

pueden obtenerse igualmente

sin acabado y ser procesados

mediante diferentes

operaciones textiles debido a

su poca fragilidad y relativa

alta flexibilidad. Los ROVING

y mechas se utilizan en

enrollamiento

filamentario, cintas de

preimpregnado y procesos de

pultrusión.

• Los tejidos, son la principal

forma utilizada en materiales

compuestos con fibra de

aramida

• Fibra discontinua: la utilización

de aramida en forma de fibra

corta o discontinua s conoce

su inherente tenacidad y

naturaleza fibrilar permite la

creación de formas de fibra

que no son posibles para otros

refuerzos. Sus presentaciones

son: la fibracorta está

disponible desde los 6’ 4

hasta los 100mm de longitud,

aunque no sea tan rígida como

la continua, sin embargo es

más resistente al pandeo.

Tipos de FA

• Los mats y fieltros de fibra

corta, son fieltros o mantas

formados por hilos cortados y

mantenidos por un ligante.

PULP, únicamente disponible

para el caso de la aramida,

debido a su carácter fibrilar,

más fácilmente mezclable con

la resina que la fibra corta.

• Formada por fibras cortadas

fibriladas que pueden utilizarse

como aditivos especiales.

NOMEX, utilizado en

estructuras sándwich de nido

de abeja.

Propiedades FA

• Elevada resistencia específica a la tracción: debido a su

alto grado de cristalinidad. Es 5 veces más resistente

que el acero.

• Estabilidad mecánica: buena en el rango térmico -

30ºC/200ºC. Es recomendable trabajar con este tipo de

fibra en el rango térmico de estabilidad.

• Alto módulo de elasticidad: y baja elongación a la rotura.

• -Gran tenacidad y alta resistencia al impacto: no son

frágiles y tienen una alta capacidad de absorción de

energía.

• Químicamente estable: aunque susceptibles de ser

atacada por ácidos fuertes. Son resistentes a las llama y

autoextinguibles.

FA Aplicaciones

FA propiedades

• Baja resistencia a compresión y flexión: a diferencia del

resto de las fibras que tienen valores similares para

resistencias a la tracción y a compresión.

• Pérdida de resistencia en presencia de humedad: en

torno a un 10%. En el rango de temperaturas de

estabilidad mecánica, en presencia de humedad puede

darse esta pérdida.

• Baja adherencia a matrices termoplásticas.

• La combinación de baja densidad con alta resistencia y

alto módulo elástico confiere a las fibras de aramida la

mayor resistencia a tracción específica de cualquier

material y un alto módulo elástico incluso en

comparación con la fibra de carbono.

FA Aplicaciones