¿CUÁL ES LA PROPORCIÓN RESINA / FIBRA CORRECTA PARA UN LAMINADO?
Para cada combinación de resina / endurecedor y para cada estilo de fabricación, existe
una proporción optima de resina a fibra. Al manufacturar herramentales, debido a sus bastos
entrecruzamientos abiertos, tiene mayores proporciones de resina que la composición en
fibra. Los laminado hechos por el método de acumulación por contacto tienen mayores
proporciones que los laminados hechos por empaquetado al vacío.
El método de laminado, usando telas para refuerzos en herramentales, es principalmente
utilizado para herramientas de servicio a temperatura ambiente. Estas proporciones de resina
/ fibra no son críticas, pero se deben mantener alrededor del 50-55%. Si la resina es aplicada
libremente, la excesiva exotermia podría causar problemas. Un laminado hecho por
un experto fabricante de herramientas quien, cuidadosamente humecta el refuerzo, debería
tener un contenido de 40 . 50% de resina. Es recomendable empezar por un 50% de contenido
de resina, cuando se fabriquen laminados por vacío. La resina en exceso, será entonces
retirada del laminado durante este proceso. La proporción ideal de resina / fibra final para
herramentales de altas temperaturas es de 38 . 42% de resina, dependiendo del tipo de refuerzo
utilizado.
¿Un laminado puede estar muy humedecido?
Si. Proporciones altas de resina / fibra pueden causar excesiva exotermia, durante el proceso
de laminado y será dimensionalmente inestable. Los laminados para altas temperaturas, con
altas proporciones de resina desarrollarán encogimientos excesivos, durante los ciclos de
post curado. La mayoría de las personas usarán demasiada resina, ya que esto hace más
fácil humectar el refuerzo. Trabajar a proporciones más bajas, significa más tiempo y esfuerzo
en el trabajo de eliminar la resina del refuerzo.
¿Un laminado puede estar muy seco?
Si. Las proporciones de resina / fibra bajas pueden causar delaminaciones entre capas. Los
laminados secos crean fugas en las herramientas que requieren un vacío integro. Las herramientas
secas son producidas por usar técnicas de laminado inapropiadas como inadecuada
humectación del refuerzo con la resina. Otra causa de desecamientos es la excesiva presión
aplicada, si se realiza un curado en autoclave. La presión excesiva forza la salida de resina
liquida de la tela.
¿QUÉ PROVOCA LAS DELAMINACIONES?
Un bajo contenido de resina, una compresión inapropiada, aire atrapado, preparación inadecuada
de la superficie y/o contaminación, dará por resultado delaminaciones entre
capas del laminado. Las capas secas carecen de suficiente resina, para obtener una unión
adecuada de una y otra. Estas capas se delaminarán conforme se trabaje con el herramental
o se de un ciclo de calentamiento.
Una compresión inadecuada proviene en todo caso de una técnica de laminado deficie te
o por pérdida de vacío, antes de que la resina gele. Esto resulta, en que las capas no se
forzan a estar en contacto unas con otras. Las burbujas de aire entre las capas de herramental
de altas temperaturas se expanden y contraen durante los ciclos de calentamiento.
Estos vacíos creados son los puntos de inicio de la delaminación.
Si se deja curar la resina del laminado antes de aplicar una capa subsecuente, la nueva capa
no se unirá adecuadamente. Antes que la nueva capa sea laminada, la superficie curada
debe dejarse rugosa lijando. Una capa desmoldable o desprendible puede ser aplicada
en la parte posterior del laminado, si esta va a ser curada antes de que se pueda continuar
el laminado. Una vez removida la capa desprendible, ésta crea una buena superficie de
unión para las capas restantes.
Contaminación por liberación de aceite en el aire o por desmoldante, podrá depositarse
sobre el laminado mientras se están haciendo y causar una unión débil de una capa a otra,
que resultará en delaminación.
¿QUÉ OCASIONA QUE SE ATRAPE AIRE EN UN LAMINADO?
Una técnica de laminado deficiente es la razón principal por la que se atrapa aire en el laminado.
Otras posibles razones son: atrapar mucho aire mientras se está mezclando, áreas
sin resina en el laminado y capas de refuerzo mal colocadas en las esquinas internas. El laminado
a vacío puede minimizar o eliminar estos problemas.
¿CUÁL ES EL PROCEDIMIENTO DE LAMINADO RECOMENDADO?
Existe un número considerable de métodos aceptables de laminado. El procedimiento que
nosotros recomendamos y que ha sido probado para controlar las proporciones resina/fibra,
control de pandeo y minimización del aire atrapado, está resumido aquí.
Si el contenido de resina es crítico, como para herramentales para altas temperaturas de
tolerancia reducida, nosotros recomendamos precortar las capas de refuerzo y pesarlas.
Entonces, pese la cantidad total de resina y endurecedor para laminar en proporciones
adecuadas para el tiempo de gelado del sistema. Asegúrese de que el peso total de la resina
y endurecedores, sea el mismo que el peso del refuerzo. Durante el proceso de laminado,
controle el número de capas contra el peso de la resina que se utilizó. Por ejemplo: si usted
ha laminado tres capas de 12 capas a laminar, sólo ¼ del total de resina para laminar
debe haberse usado. Recomendamos ir rotando la orientación de la capa, típicamente 0°,
+45°, -45° y 90°. Esto es especialmente importante si el refuerzo no es un tejido balanceado.
Nunca desenrolle piezas enteras de refuerzo sobre laminados grandes. Corte las tiras en pequeños
cuadrados apropiados al tamaño del herramental. Las primeras 3 . 4 capas deben
estar ensambladas juntas. Las capas subsecuentes pueden tener las orillas superpuestas, si
así se desea.
Las pruebas han demostrado que se atrapa menos aire mientras se lleva a cabo el laminado
si la resina es aplicada primero y el refuerzo seco se aplica a la resina. Este procedimiento
permite a la resina introducirse en el refuerzo, empujando el aire hacia afuera. Si la resina es
aplicada a el refuerzo seco, el aire tendrá que pasar a través de la resina para ser liberado y
se tiende a atrapar más aire. Otro método es humedecer el refuerzo sobre una mesa (de
hecho, preimpregnar el refuerzo) y luego colocar las capas húmedas sobre el molde. Este
método es utilizado en trabajos grandes donde una persona impregna los refuerzos y otro los
lamina. También este método, forza al aire a pasar a través de la resina y es fácilmente atrapado
en el laminado.
En superficies planas use un rasero de goma para aplicar la resina. Los raseros de goma y los
rodillos se pueden utilizar para comprimir y humedecer el refuerzo. Para herramentales con
contornos y detalles, se deberá usar una brocha rígida para esparcir la resina y comprimir y
humedecer el refuerzo mediante punteado.
¿QUÉ OCASIONA QUE UN LAMINADO SE PANDEE?
El pandeo de los laminados es causado por un encogimiento desigual, donde un área se
encoja más que otra, resultando en un incremento de esfuerzos. Este esfuerzo es liberado al
pandearse la herramienta. Los laminados se pueden pandear cuando son construidos con
largas piezas de refuerzo. Es mejor usar piezas pequeñas que se puedan mover más fácil
cuando son comprimidas. Una orientación de capas balanceada es importante para minimizar
el pandeo. Un herramental también se puede pandear al utilizar estructuras de respaldo
que dan soporte inadecuado.
Si un herramental es calentado sustancialmente por encima de su Tg o HDT, este se puede
pandear. Si se calienta mucho, la resina se puede ablandar hasta el punto en el que no tenga
suficiente fuerza para mantener la resistencia que soporta la forma de la herramienta.
¿QUÉ PROVOCA QUE UN LAMINADO SE ENCOJA?
Comparado con los sistemas de poliéster o de vinil ester, los epóxicos tienen menos agrietamientos.
La magnitud del agrietamiento es controlado por el contenido de resina, la velocidad
de endurecimiento y el ciclo de post curado. Todos los sistemas de resinas epóxicas se
agrietan en cierto grado. A mayor contenido de resina en un laminado, más encogimiento
ocurrirá. Existen dos tipos de encogimiento, ambos causados por el calor. El encogimiento
primario es ocasionado por el excesivo calor exotérmico generado por utilizar un endurecedor
que es muy rápido para la masa de material que se use o para la temperatura ambiente
del lugar. Este encogimiento puede ser observado después del curado a temperatura
ambiente. El encogimiento primario puede controlarse haciendo una correcta selección de
endurecedores para las condiciones de fabricación.
El encogimiento secundario es causado por el calor proveniente de una fuente externa,
aplicada durante los ciclos de post curado y se puede observar después del curado final.
El calentamiento rápido y los cortos tiempos de residencia, durante las etapas del curado,
provocarán un mayor encogimiento secundario, que si el mismo herramental fuera curado
con un de calentamiento lento y tiempos de residencia largos.
El encogimiento, rara vez es igual en todas las partes del herramental. Un encogimiento desigual,
llevará directamente a un pandeo.
¿POR QUÉ SE LAMINA A VACÍO?
El laminado a vacío, es usado para controlar el contenido de resina, para remover el aire
atrapado e incrementar el contacto entre las capas de un laminado. A nivel del mar, un laminado
bajo vacío total, será comprimido a 760 mmHg. Si se utilizan los tipos apropiados de
materiales, el proceso al vacío removerá el exceso de resina del laminado, lo mismo que el
aire atrapado. Esta compresión forza también cada capa a un contacto íntimo, para una
buena unión interlaminar. El proceso a vacío es menos efectivo si se hace a mayores elevaciones
sobre el nivel del mar, ya que la presión decrece conforme aumenta la altitud.
Resulta una equivocación común pensar que el proceso a vacío puede causar un laminado
muy seco. Sólo la presión de vacío no podría romper un laminado. Cuando se aplica
presión adicional, tal como durante un ciclo de auto clave, es posible remover resina si se
usa una presión excesiva.
¿CUÁLES SON LOS FACTORES A CONSIDERAR CUANDO SE PROCESA A VACÍO?
Es importante verificar que el modelo usado para manufacturar herramentales haga un
buen sello a vacío, antes de comenzar el laminado. Una fuga en el molde o en la película
disminuirá el nivel de vacío dentro de la bolsa y reducir la presión efectiva que se está aplicando
al laminado. Adicionalmente, las fugas introducen aire en el laminado. El procesado
a vacío sólo es efectivo si se realiza mientras la resina es aún lo suficientemente fluida para
ser removida del laminado hacia el material exudado.
Conforme los epóxicos curan, se hacen viscosos, hasta el punto en el que gelan. En algún
punto durante el ciclo, la resina se hace tan viscosa que no se moverán ante la acción de
la presión de la bolsa y la succión del vacío. Este punto es considerado como el tiempo de
vida del material. Si el vacío es aplicado después de este periodo, ya será inútil. La bolsa necesitará
ser bien aplicada dentro del tiempo de trabajo de la resina que se laminó en las primeras
capas del laminado. Un error común, es usar un endurecedor de tiempo de trabajo
muy rápido para el trabajo. En este caso, si el vacío se aplica, este solo jalará la resina en
exceso y el aire de las últimas capas de el laminado que aún están líquidas. Este es material
que ha sido recientemente mezclado y aplicado, y no tiene ningún efecto sobre las primeras
capas críticas del laminado.
Siempre permita un tiempo suficiente para que el trabajo sea de embolsado, ya que a menudo
ocurren fugas en el paquete y toma tiempo corregirlas. Un método para seguir el tiempo
de trabajo, es hacer un pequeño laminado de 15cm x 15cm, a un lado del trabajo actual.
Para cada capa de refuerzo colocada en el herramental; coloque uno al laminado
pequeño. Conforme continúe con el laminado, inspeccione las primeras capas del laminado
pequeño, para asegurarse que la resina siga fluida. Cuando estas capas indiquen que la
resina se está espesando, será tiempo de aplicar el herramental al vacío. Otra manera, es
dejar una pequeña cantidad de la resina de la primer mezcla en un recipiente y observarla.
Si se empieza a espesar, es tiempo de embolsar el herramental.
Si el espesor completo del herramental no se puede obtener dentro del tiempo de trabajo
de la resina, haga solamente el número de capas consistente con el tiempo. Aplique vacío
hasta que la resina gele. Después, remueva el paquete y empiece de nuevo con las capas
restantes. Las primeras capas de un herramental para altas temperaturas, son las más críticas
para remover el aire. Es mejor tener mayores cuidados durante el laminado de las 2 a 4
primeras capas y después comprimir estas capas toda la noche. Las capas siguientes son
menos críticas, así que se pueden laminar después del embolsado.
¿SE PUEDE COMPRIMIR EN UN AUTOCLAVE LOS LAMINADOS?
El curado de laminados en autoclave, se pueden hacer con los mismos niveles de calidad
del curado que los herramentales preimpregnados curados en autoclave. Se debe tener
cuidado, ya que los sistemas de resina líquida fluyen bajo presión mucho más fácil que las
resina preimpregnadas. Es sencillo remover resina acumulada bajo presiones de auto clave.
Normalmente 30-40 psi son suficientes para comprimir laminados. Es importante instalar una
trampa entre el laminado y la bomba de vacío, pues la resina líquida puede ser succionada
dentro de la bomba.
El auto clave se utiliza para presurizar el laminado hasta que la resina gele. Al herramental
entonces, se le puede aplicar calentamiento y el post curado en un horno convencional, así
se minimiza el costoso tiempo en el autoclave. Como en el comprimido a presión, un laminado
curado en autoclave debe estar bajo presión durante el tiempo de trabajo del sistema
de resina.
¿QUÉ OCASIONA QUE EL RESPALDO DEL LAMINADO SE VUELVA ALGUNAS VECES PEGAJOSO?
Si los laminados esta hechos con endurecedores epóxicos a base de amina en condiciones
de alta humedad, la superficie posterior del laminado se sentirá algunas veces pegajoso al
tacto. En algunos casos, será difícil de lijar y de hecho tapará la lija. Esta condición es conocida
como blush. Esta es una reacción natural entre la humedad en el aire y la amina en el
endurecedor.
El blush, es estrictamente un fenómeno de superficie y no es un indicador de que tan curado
está el laminado. Tampoco tiene efecto en las propiedades de curado del laminado.
Esta película pegajosa puede ser lavada con jabón y agua o con solventes.
¿LAS RESINAS LAMINADAS PUEDEN SER ADELGAZADAS USANDO SOLVENTES?
Adelgazar los sistemas de resinas epóxicas con solventes no es recomendable. Los solventes
pueden ser atrapados en el laminado mientras se cura, originando bajas propiedades
mecánicas y porosidad. Es mejor escoger un sistema de resina de baja viscosidad que trata
de adelgazar un sistema existente.
¿QUÉ TAN CRÍTICOS SON LOS TIEMPOS Y TEMPERATURAS DE LOS CICLOS DE CURADO?
Los tiempos de curado y las temperaturas de los ciclos son indicados en las hojas técnicas
de cada producto. Estas son críticas. El espesor del herramental, contornos, tolerancias dimensionales,
el sistema de resina y la temperatura de uso, son factores que determinan los
tiempos y temperaturas óptimos. Siempre es más seguro usar grados de calentamiento lentos,
más temperaturas y tiempos de residencia que aceleran los ciclos de curado. Las pocas
horas que puedan ahorrarse por acelerar el ciclo de curado, se pagan a menudo a costa
de encogimientos excesivos y deformación del herramental. Las temperaturas de curado
publicadas son recomendadas para la temperatura actual del herramental. Un error común
es considerar sólo la temperatura de horno.
Una sección transversal gruesa, requiere más tiempo de calentamiento para alcanzar el
centro, que si es delgada. Una vez que el herramental se ha estabilizado a una temperatura,
deberá permanecer ahí por suficiente tiempo para que el entrecruzamiento ocurra. Si un
herramental está siendo curado en un molde plástico, se debe deja más tiempo de calentamiento
para transferir el calor se desde la parte posterior del laminado hasta la parte frontal.
Así que el calor usualmente proviene del la parte posterior del laminado. Algunos sistemas
de resinas son diseñados como .curado a temperatura ambiente y temperatura elevada
de uso.. Una vez que el herramental ha curado a temperatura ambiente, puede ser removido
del molde y es post curado o puesto en servicio. Los endurecedores para este tipo
de sistemas son híbridos que contienen algunos componentes que se curan a temperatura
ambiente y otros que se curan a altas temperaturas.
Aunque el herramental cure y se endurezca a temperatura ambiente, se ablandará la pr
mer vez que se caliente, hasta que la porción de alta temperatura del endurecedor se entrecruce.
Es por eso que recomendamos un post curado antes de poner el herramental en
servicio. Si se pone en servicio sin el post curado, como por ejemplo un herramental formado
a vacío, es mejor dar unos pocos ciclos de calor durante la producción sin moldear partes.
Esto permite que la resina al menos se entrecruce parcialmente a altas temperaturas. Si existen
preguntas que conciernan a los ciclos de curado, por favor llame y pregunte por nuestro
departamento de servicio técnico.
NOTA:
Las informaciones y recomendaciones dadas sobre métodos, manejo y uso de este producto
están basadas en el conocimiento y la experiencia de HIMSA y se presentan en este boletín
de buena fe.
Dado que HIMSA, como abastecedor del material, no ejerce ningún control sobre el uso de
este producto, no se aceptan responsabilidades legales por tales recomendaciones.
En particular, ninguna responsabilidad es aceptada por HIMSA por cualquier sistema o aplicación
en los cuales este producto se utilice.
Las obligaciones legales de HIMSA deberán ser estipuladas y definidas a través de contratos
de venta.
La publicación de este boletín como así también la venta de este producto no implica que
se este dando libertad de uso del mismo en alguna aplicación o proceso previamente patentado.
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