La importancia de la selección de resina

Los componentes clave de un material compuesto son fibras y resina. Las fibras, típicamente hechas de vidrio o fibra de carbono, proporcionan resistencia y rigidez, pero si se usan solas, no se pueden convertir en una forma en la que estas propiedades sean aplicables. Sin embargo, la impregnación de las fibras con resina seguida de curado nos permite diseñar su resistencia, rigidez y ligereza para una variedad de aplicaciones, al tiempo que agrega aún más beneficios al compuesto.

En cuanto a la selección de resina, hay muchas opciones disponibles, así como la opción de incorporar aditivos de resina, para cumplir con los requisitos de la aplicación. Por lo tanto, es muy importante conocer las diferencias entre las resinas y cómo su selección puede afectar las propiedades de un compuesto.

Complementando propiedades existentes

Todos los composites comparten propiedades beneficiosas comunes:fuerza, rigidez, peso ligero y resistencia a entornos hostiles. Cada una de estas características se puede hacer más dominante utilizando una resina que las complemente. Para seleccionar la resina más adecuada, primero es necesario determinar cuál debería ser su característica dominante.

Una forma rentable de hacer una solución compuesta que ahorre peso es utilizar una resina de poliéster insaturado, que posee propiedades mecánicas, eléctricas y químicas relativamente buenas. Se puede adaptar para una variedad de aplicaciones rutinarias, como perfiles de transporte, estructurales y de construcción.

Sin embargo, si una aplicación requiere un mayor grado de rigidez o resistencia, es preferible una resina epoxi. La unión entre una resina epoxi y la fibra es fuerte, lo que significa que se pueden transferir cargas de cizallamiento más altas entre las fibras, lo que le da al compuesto mejores valores de resistencia. Combinado con el mayor volumen de fibras que permite la resina epoxi, se puede fabricar un compuesto con excelente resistencia y alta rigidez, que se puede modificar aún más para adaptarse a aplicaciones de alta temperatura si es necesario.

Alternativamente, si un compuesto requiere resistencia a ambientes hostiles además de rigidez, las resinas de éster de vinilo pueden ser una mejor opción. La estructura molecular del éster de vinilo facilita la resistencia química, por lo que si un compuesto está destinado a un entorno marino o una aplicación industrial donde hay ácidos o álcalis, el uso de un éster de vinilo mejorará el rendimiento del compuesto.

Al producir perfiles compuestos que deben ensamblarse con tornillos, el compuesto debe ser robusto para evitar grietas y roturas. Esto se puede lograr mediante el diseño estructural, pero la selección de una resina adecuada permite una estructura simplificada y costos reducidos, lo que hace que el compuesto sea adecuado para una gama más amplia de aplicaciones. El poliuretano, por ejemplo, es extremadamente resistente en comparación con el poliéster insaturado, lo que lo hace ideal para tales aplicaciones.

Agregar nuevas propiedades

La selección de una resina que complementará las características más valiosas de un composite mejorará el rendimiento y la vida útil de su composite. Sin embargo, mejorar las propiedades existentes no es la única ventaja que se obtiene al tomarse el tiempo para elegir una resina adecuada.

Las resinas también pueden agregar propiedades completamente nuevas a una solución compuesta. Los aditivos de resina se pueden incorporar a la resina para lograr una variedad de beneficios, desde una simple mejora en el acabado de la superficie o la adición de color, hasta mejoras más complejas, como la resistencia a los rayos UV o las propiedades antimicrobianas y antivirales.

Por ejemplo, dado que las resinas se descomponen naturalmente cuando se dejan a la luz del sol, agregar absorbentes ultravioleta para resistir la radiación UV permite que los compuestos logren un mejor rendimiento en entornos con mucha luz que normalmente causarían fragilización y desintegración del material.

De manera similar, los aditivos antimicrobianos se pueden mezclar en una resina para evitar la contaminación por bacterias u hongos. Esto es útil para cualquier solución compuesta manipulada por humanos, como maquinaria, transporte público y dispositivos médicos.

Influencia aditiva

Es importante tener en cuenta que, en algunos casos, la inclusión de aditivos de resina puede alterar las propiedades de un compuesto. En algunos casos, por ejemplo, se necesitan aditivos retardadores de fuego en cantidades tan altas para trabajar de manera eficiente que debe reducir la cantidad de fibras en el compuesto, reduciendo su resistencia y rigidez.

La elección de la resina es una parte vital de la creación de una solución compuesta y no debe pasarse por alto. Establecer la función más importante de un composite y diseñar la resina para mejorar la capacidad del composite para realizar esta función nos permite crear una solución de composite en la que las fibras y la resina funcionan armoniosamente.

Acerca del autor

Sami Pirinen

Sami Pirinen (PhD en química de materiales) ha sido químico y contacto de soporte técnico en Exel Composites desde 2017. Ha estado trabajando como parte del equipo de I + D de Exel para desarrollar soluciones de resina para satisfacer las demandas de los clientes de productos compuestos. También está investigando nuevos materiales de resina para ampliar aún más las posibilidades de los compuestos para alcanzar nuevas aplicaciones.