Cintas híbridas bio-basadas innovadoras para aplicaciones ligeras

AZL Aquisgrán GmbH (Aquisgrán, Alemania) informó desarrollo e implementación de un proyecto actual de uno de sus institutos socios, el Institut für Textiltechnik de la RWTH Aquisgrán (ITA, Aquisgrán, Alemania), que incorpora una cadena de proceso para producción de cintas bio-basadas cuasi-continuas. Operado en ITA, el proyecto involucró tres socios institucionales, incluyendo Sofila, Em-Systeme (Oberhausen, Alemania), Safilin (Hauts-de-France) y una instalación de producción de cintas a escala de laboratorio.

Cintas 100% bio-basadas procesables en equipos convencionales

AZL indica que las cintas termoplásticas 100% bio-basadas —como cintas convencionales de vidrio o carbono— pueden procesarse en máquinas de colocación de cintas o tejido de cintas. La alineación paralela sin torcer de las fibras de lino permite explotar plenamente sus propiedades, incluyendo aplicación de alta calidad en piezas de automoción o palas de turbinas eólicas.

Proceso de fabricación por soldadura ultrasónica

AZL señala que su socio Sofila texturizó las fibras PA11 y las procesó en fibras cortadas. En cooperación con ITA, Safilin procesó las fibras de lino y PA11 en una hilaza híbrida, que luego se estiró y consolidó en cinta usando soldadura ultrasónica. El módulo ultrasónico —desarrollado por socio Em-Systeme— específicamente para la hilaza híbrida, convierte la energía de vibración mecánica del sonotrodo en fricción interna e interfacial, lo que supuestamente lleva a calentamiento y fusión de las fibras termoplásticas PA11. Las fibras de lino estiradas y paralelas se impregnaron luego con el termoplástico fundido. Según AZL, este procedimiento ofrece aporte energético local eficiente.

Luego, AZL indica que la cinta producida se procesó en capas UD, que se consolidaron en prensa caliente. Estos compuestos terminados se cortaron para testar y obtener características mecánicas del especimen, específicamente propiedades de tracción y flexión. Según AZL, la resistencia a tracción de las cintas es hasta 233 MPa; módulo de Young hasta 13 GPa. Resistencia a flexión hasta 280 MPa; módulo de flexión hasta 30 GPa. En comparación con cintas comerciales de lino/PP y experimentos citados en Universidad Técnica de Chemnitz, AZL reporta que el compuesto de fibra natural (NFC) producido en el proyecto sonic bio-tapes tiene, en promedio, resistencia y rigidez a flexión significativamente mejores. Además, se fabricaron demostradores con cintas tejidas en ITA Augsburgo. Toda la cadena de proceso y el demostrador se presentan en la figura superior.

Agradecimientos

ITA quiere agradecer al Ministerio Federal de Economía y Energía —BMWi— por financiar el proyecto de investigación como parte del Programa Central de Innovación para Pymes (ZIM). ITA también agradece a sus socios Sofila, Safilin y EM-Systeme por la colaboración, y a Matthias Reuter, Thomas Köhler, Alexander Janßen, Thomas Gries, autores del artículo original.

Contacte a Matthias Reuter en matthias.reuter@ita.rwth-aachen.de para más información.

Esta publicación es cortesía de la alianza mediática CompositesWorld y AZL Aquisgrán GmbH.