Las diferencias entre los termoestables y los termoplásticos reforzados son importantes al momento de seleccionar materiales para los procesos de fabricación de compuestos. En su puesto como Gerente de Soporte Técnico en Composites One, Neil Smith ayuda a los clientes a comprender cómo seleccionar las opciones adecuadas de procesos y materiales para sus aplicaciones finales.

La diferencia más significativa al decidir si usar termofijos o termoplásticos en la fabricación de composites radica en la técnica de procesamiento y en los requisitos de volumen de producción.

Las resinas termoestables como epoxi, éster de vinilo y poliéster son una gran opción para una gran variedad de aplicaciones, mientras que los termoplásticos sirven para un mercado de fabricación de materiales compuestos de mayor volumen que puede justificar el gasto de capital que requieren las herramientas y equipos de alta temperatura.

“Los termoplásticos se procesan a temperaturas tan altas que incluso los requisitos de procesamiento a la temperatura más baja para un termoplástico reforzado de tipo básico suelen ser bastante más altos que los requeridos para procesar las temperaturas más altas que puede soportar el preimpregnado termoestable”, explica Neil Smith.

Existen diferentes grados de termoplásticos en función de su procesabilidad y tiende a haber una correlación entre la temperatura a la que se procesan los materiales y la temperatura a la que pueden funcionar en aplicaciones de uso final.

Los termoplásticos de productos básicos industriales, como los plásticos de PVC, ABS, PP y PE, se procesan a temperaturas más bajas, generalmente tan bajas como 350 grados Fahrenheit, y se usan comúnmente para aplicaciones de menor costo y menos estructurales.

Los termoplásticos de ingeniería, como PA, PET, PPS y PEI, tienen requisitos de temperatura de procesamiento ligeramente más altos, alrededor del rango de 400 a 600 grados Fahrenheit, y tienen usos crecientes en aplicaciones deportivas y recreativas que requieren un rendimiento de nivel ligeramente más alto. Los termoplásticos de alto rendimiento, como la familia de plásticos PEAK, se procesan a más de 600 grados Fahrenheit, lo que los hace ideales para su uso en aplicaciones aeroespaciales exigentes.

High-performance thermoplastics, such as the family of PEAK plastics, are processed in excess of 600 degrees Fahrenheit, making them ideal for use in demanding Aerospace applications.

¿Calentar o no calentar? Esa es la cuestión.

Todos los termoplásticos reforzados requieren la aplicación de calor para su procesamiento, mientras que los termofijos se entrecruzan químicamente sin necesidad de calor adicional. Los termoestables nunca pueden ser reformados o reciclados, independientemente de la cantidad de calor que se aplique.

Requisitos de herramientas en la fabricación de compuestos

El hecho de que los termoplásticos requieran altas temperaturas para su procesamiento implica un aumento en los costos de las herramientas y en sus requerimientos de desempeño. Las herramientas de termoplásticos deben tener la capacidad de adaptarse a temperaturas más altas y ciclos térmicos repetidos, incluso la expansión y contracción con cada ciclo.

“Por lo general, los termoplásticos reforzados no se procesan sin usar herramientas metálicas debido a las altas temperaturas requeridas, las cuales son mucho más caras que las herramientas para compuestos que trabajan a temperatura ambiente”, dice Neil.

La característica principal de los termoplásticos de refuerzo desde el punto de vista del rendimiento es la resistencia al desgaste y degradación. Lo que tiende a diferenciar los materiales termoplásticos usados entre las industrias es la capacidad de temperatura de uso final. Por ejemplo, los termoplásticos comunes se usan para protectores de roca en tractocamiones, donde no existen requisitos estrictos de temperatura según la aplicación.

Para aplicaciones con requisitos de temperatura más altos, es importante especificar termoplásticos reforzados de alto rendimiento, ya que las normativas exigen una menor pérdida de propiedades mecánicas a temperaturas elevadas. Aunque existe un potencial de alto volumen, estas condiciones de alta temperatura pueden presentar desafíos técnicos, tanto al introducir ese nivel de calor en la herramienta como al extraerlo cuando se libera la pieza.

Neil explica: “Entendemos los requisitos formales de la industria aeroespacial en cuanto a aprobaciones de materiales y especificaciones técnicas”, lo que convierte a Composites One en un socio valioso para los fabricantes aeroespaciales.

Formatos termoplásticos

Existen varios formatos de materiales termoplásticos reforzados que los clientes de fabricación de compuestos deben considerar.

Totalmente impregnado: este formato se refiere a refuerzos que están totalmente impregnados de manera similar al preimpregnado termoestable. Pueden incluir fibra unidireccional o “cinta” y una variación de laminados con refuerzos de fibra continua y corta. No se adaptan fácilmente a la forma a temperatura ambiente.

Parcialmente impregnado: con termoplásticos parcialmente impregnados, los filamentos se tejen o “combinan” dentro del refuerzo seco. Este formato de material es mucho más adaptable que una cinta o laminado totalmente impregnado y se adapta fácilmente a la forma a temperatura ambiente, similar a un refuerzo de tela seca.

Trenzado: al trenzar una cinta unidireccional totalmente impregnada, A&P Technology, líder mundial en tecnología de trenzado, ofrece una categoría de formato de material única de termoplásticos conformables con algunas ventajas de procesamiento distintas.

Neil explica: “A&P usa cinta cortada en varios anchos delgados de hasta aproximadamente 18 pulgadas, según los requisitos de aplicación y procesamiento, y la entreteje al usar la misma tecnología de trenzado que su refuerzo trenzado. Esto da como resultado una cinta trenzada delgada y completamente impregnada que se conforma mejor a temperatura ambiente y puede adaptarse a geometrías de molde complejas”.

Vea esta demostración en video de CAMX 2021 donde Composites One y A&P demuestran el uso de una funda de carbono de nailon trenzada y combinada conformable para producir una pieza termoplástica reforzada moldeada en cámara. La demostración en video usa cinta trenzada cortada de nailon y carbono para fabricar una pieza compuesta moldeada por diafragma, diseñada para producción en mayores volúmenes.

El beneficio de su gerente de soporte técnico en Composites One

Los gerentes de soporte técnico de Composites One actúan como asesores objetivos para los clientes, con el objetivo de mejorar la eficiencia del procesamiento de materiales compuestos, sin importar los materiales (termofijos o termoplásticos) y los métodos de procesamiento que se usen. También ofrecen a los clientes diversas opciones de procesamiento y, en colaboración, definen la mejor estrategia según la aplicación, el volumen de producción y las necesidades finales del producto.

“Composites One cuenta con un portafolio diversificado e independiente de materiales, lo que nos permite aplicar nuestro conocimiento y recursos en distintas aplicaciones industriales y capacidades para beneficiar a nuestros clientes”, dice Neil.

En Composites One, nos esforzamos por ser innovadores y confiables y por ofrecer resultados a nuestros clientes. Nuestro equipo de materiales compuestos avanzados ofrece un conocimiento experto en materiales compuestos como líderes en la gestión de materiales y soluciones logísticas para mercados exigentes. En los sectores aeroespacial, marino, de energía eólica y más, nuestro modelo de distribución líder en la industria y equipo técnico están listos para apoyar a los fabricantes que usan materiales compuestos para diseñar las innovaciones del mañana.