Proceso de laminado por pulverización de fibra de vidrio

El método de pulverización, también conocido como método de corte , consiste en crear objetos de fibra de vidrio mediante la pulverización de hebras cortas de vidrio con una pistola neumática . Este método se utiliza a menudo cuando no se ve un lado del producto terminado o cuando se deben fabricar grandes cantidades de un producto de forma económica y rápida con requisitos de resistencia moderados. ^{[1] Los guardabarros} de corbetas y los botes inflables se fabrican comúnmente de esta manera.

Es muy diferente del proceso de laminado manual. La diferencia proviene de la aplicación del material de fibra y resina al molde. El proceso de pulverización es un proceso de fabricación de compuestos de moldeo abierto en el que la resina y los refuerzos se pulverizan sobre un molde reutilizable. La resina y el vidrio se pueden aplicar por separado o simultáneamente "picados" en un chorro combinado desde una pistola picadora. Los trabajadores extienden el producto pulverizado para compactar el laminado. A continuación, se puede añadir madera, espuma u otro material de núcleo, y una capa secundaria de pulverización incrusta el núcleo entre los laminados. A continuación, la pieza se cura , se enfría y se retira del molde.

Las aplicaciones incluyen la fabricación de piezas personalizadas en cantidades de volumen bajo a medio. Bañeras, piscinas, cascos de barcos, tanques de almacenamiento, equipos de tratamiento de aire y conductos y componentes de muebles son algunos de los usos comerciales de este proceso.

El material de refuerzo básico para este proceso son fibras de vidrio , que se cortan en trozos de 10 a 40 mm y luego se aplican sobre el molde. Para mejorar las propiedades mecánicas, se utiliza una combinación de capas de tejido y fibras cortadas. El tipo de material más común es el vidrio E, pero también se pueden utilizar fibras de carbono y kevlar . Siempre que sea necesario, se incrustan a mano esteras de hebras continuas, tejidos y varios tipos de materiales de núcleo. La fracción de peso del refuerzo en este proceso suele ser del 20 al 40 % del peso total de la pieza. El sistema de resina más común utilizado para el proceso de pulverización es el poliéster de uso general o DCDP ; a veces también se utilizan poliésteres isoftálicos y resinas de éster de vinilo . Las resinas de reacción rápida con una vida útil de 30 a 40 minutos son típicas. La resina a menudo contiene una cantidad significativa de relleno. Los rellenos más comunes son los carbonatos de calcio y los trihidratos de aluminio. En los sistemas de resina rellena, los rellenos reemplazan algunos de los refuerzos; se utiliza entre un 5 y un 25 % de relleno en peso.

El acero, la madera, el PRFV y otros materiales se utilizan como materiales de molde para la creación de prototipos. El molde puede ser un molde macho o hembra. Para fabricar bañeras de ducha, se utiliza un molde macho. En la industria náutica, se utiliza un molde hembra de un solo lado hecho de PRFV ( plástico reforzado con fibra ) para fabricar cascos de yates. La capa exterior del molde se endurece con un marco de madera. El molde se fabrica tomando la inversión de un patrón macho. Se pueden fabricar varios tamaños de casco diferentes utilizando el mismo molde. La longitud del molde se acorta o alarga utilizando insertos y elementos secundarios del molde, como ventanas, respiraderos y túneles para el eje de la hélice.

Los pasos de procesamiento son muy similares a los del laminado manual. En este proceso, primero se aplica el agente desmoldante al molde y luego se aplica una capa de gelcoat . El gelcoat se deja durante dos horas, hasta que se endurece. Una vez que el gelcoat se endurece, se utiliza una pistola pulverizadora para depositar la mezcla de resina de fibra sobre la superficie del molde. La pistola pulverizadora corta las mechas continuas entrantes (una o más mechas) a una longitud predeterminada y las impulsa a través de la mezcla de resina/catalizador. La mezcla de resina/catalizador puede tener lugar dentro de la pistola (mezcla con pistola) o justo delante de la pistola. La mezcla con pistola proporciona una mezcla completa de resina y catalizador dentro de la pistola y es preferible para minimizar los riesgos para la salud del operador. En el otro tipo, el catalizador se pulveriza a través de dos boquillas laterales en la envoltura de resina. Las pistolas pulverizadoras sin aire se están volviendo populares porque proporcionan patrones de pulverización más controlados y una menor emisión de volátiles. En un sistema sin aire, se utiliza presión hidráulica para dispensar la resina a través de boquillas especiales que fragmentan el flujo de resina en pequeñas gotas que luego se saturan con los refuerzos. En un sistema de pistola pulverizadora atomizada con aire, se utiliza aire presurizado para dispensar la resina.

Una vez que el material se rocía sobre el molde, se utilizan cepillos o rodillos para eliminar el aire atrapado y garantizar una buena humectación de las fibras. Se añaden capas de tela o esteras de hebras continuas al laminado, según los requisitos de rendimiento. El curado de la resina se realiza a temperatura ambiente. El curado de la resina puede tardar entre dos y cuatro horas, según la formulación de la resina. Después del curado, la pieza se retira del molde y se prueba para comprobar los requisitos estructurales y de acabado.

1. El molde está encerado y pulido para facilitar su extracción.
2. El gelcoat (un revestimiento de resina de poliéster duro y liso) se aplica a la superficie del molde y se deja secar antes de volver a aplicarlo. Normalmente se utilizan dos capas de gelcoat.
3. La capa de barrera se aplica para evitar la impresión de fibras y una superficie rugosa a través de la capa de gel.
4. La capa de barrera se cura en un horno y se deja enfriar a temperatura ambiente.
5. Después del curado, se añaden rellenos de carbonato de calcio y trihidrato de aluminio utilizando una unidad de mezcla de alto cizallamiento.
6. Se agrega un aditivo similar a la cera a la resina para reducir la descarga de estireno en un 20% durante la laminación.
7. En la pistola pulverizadora se monta un picador de fibra de vidrio.
8. Luego, la mezcla de catalizador, resina y fibra de vidrio se rocía uniformemente en forma de abanico para asegurar una cobertura uniforme.
9. Después de aplicar cada capa se utiliza un rodillo para compactar, lo que elimina el aire atrapado.
10. Cuando es conveniente, se incrustan núcleos de madera, espuma o panal en el laminado para crear una estructura tipo sándwich. También se verifica la cobertura de las esquinas y los radios.
11. La pieza se cura en un horno y se deja enfriar a temperatura ambiente.
12. Se retira el molde y está listo para ser encerado y pulido para el siguiente ciclo de fabricación.
13. El acabado se realiza recortando los bordes del exceso de fibra de vidrio y perforando los agujeros necesarios.
14. Después de que el personal de control de calidad evalúa la pieza, se pesa, se verifica la estructura y se inspecciona el acabado de la superficie antes del embalaje y el envío.

^{[2] [3]}

• Es un proceso muy económico para fabricar piezas desde pequeñas a grandes.
• Utiliza herramientas de bajo coste, así como sistemas de materiales de bajo coste.
• Es adecuado para piezas de volumen pequeño a mediano.

• No es adecuado para fabricar piezas que tengan altos requerimientos estructurales.
• Es difícil controlar la fracción de volumen de fibra, así como su espesor. Estos parámetros dependen en gran medida de la habilidad del operador.
• Debido a su naturaleza de molde abierto, la emisión de estireno es una preocupación.
• El proceso ofrece un buen acabado superficial en un lado y un acabado superficial rugoso en el otro lado.
• El proceso no es adecuado para piezas en las que la precisión dimensional y la repetibilidad del proceso son cuestiones fundamentales. El proceso de pulverización no proporciona un buen acabado superficial ni control dimensional en ambos lados del producto o en todos ellos.

Los empleados que fabrican plásticos de resina de fibra de vidrio están expuestos a múltiples peligros: altos niveles de estireno en las operaciones de laminación, ruido en las cabinas de pintura y áreas de pulido, y polvo de las operaciones de pulido.[1]

• Mazumdar, Sanjay K. Fabricación de materiales compuestos: materiales, productos e ingeniería de procesos . Págs. 21-100. Taylor and Francis Group. CRC Press. 2002.