AITEX se adentra en la investigación de prepregs para aplicaciones de reducción de peso en distintos sectores

El Centro de investigación e innovación AITEX ha desarrollado un proyecto de investigación y desarrollo para la fabricación de materiales preimpregnados (o prepregs) con distintas características: prepregs en base a fibras naturales y técnicas y con funcionalidades de resistencia frente al fuego.

Los materiales preimpregnados, generalmente abreviados como prepregs, son básicamente tejidos que actúan como refuerzo y que han sido recubiertos por una o varias caras con una resina que no cura por completo, sino que queda en un estado de prepolimerización (o estado B) y que es activada únicamente bajo condiciones específicas de temperatura y presión (en equipos como la prensa de platos calientes o el autoclave, por ejemplo).

Estos prepregs son muy interesantes para su uso en diversos sectores industriales. Permiten el desarrollo de materiales compuestos, pero sin las desventajas que los métodos convencionales presentan. Es decir, empleando estos prepregs, es posible obtener piezas técnicas de composites de forma sencilla, evitando así la exposición de los trabajadores a resinas peligrosas y errores en su mezclado. En estos prepregs, además, la relación entre la resina empleada y las fibras de refuerzo se encuentra siempre medida y controlada.

Durante el año 2021 se llevó a cabo la producción de una serie de prepregs de resistencia frente al fuego, empleando para ello fibras naturales y fibras técnicas de refuerzo.

Estos prepregs han sido concebidos como productos para el desarrollo de composites en sectores como el transporte, sector automoción, naval y deporte, entre otros.

Los objetivos del proyecto PRE-TEX durante esta primera anualidad fueron los siguientes:

• Desarrollar materiales preimpregnados con resinas termoestables funcionales, aditivando mediante mezclado en calandra tricilíndrica.
• Por otro lado, desarrollar una línea de materiales preimpregnados con tejidos de fibras naturales.
• Finalmente, a partir de estos desarrollos, generar oportunidades de negocio en empresas textiles de tejeduría y acabados.

Durante el primer año en el que se desarrolla el proyecto PRE-TEX, desde AITEX se consiguieron obtener, de forma satisfactoria, acabados textiles (prepregs) a partir de tejidos técnicos y naturales, así como composites derivados de los mismos, en los que se varió el número de capas de tejido empleado en su fabricación, así como las cantidades de resina empleadas y sus propiedades de comportamiento frente al fuego.

Los desarrollos de prepregs, en los que se emplearon resinas determinadas para su elaboración, fueron obtenidos mediante las técnicas de rasqueteado manual (o rasqueta), empleando a su vez diferentes galgas de acero, y por la técnica de foulardado a nivel laboratorio. Estos prepregs fueron obtenidos tanto a partir de tejidos comerciales técnicos y naturales como a partir de tejidos técnicos de género de punto obtenidos gracias a la tecnología versátil de tejeduría STOLL de AITEX, capaz de proporcionar tejidos con geometrías diferentes y con distintos puntos de flexión, además de poder dotar de rigidez direccional a los tejidos si así se desea.

Una vez obtenidas las distintas referencias de acabados textiles, se procedió a su procesado mediante termocompresión en la prensa de platos calientes, para transformar estos materiales preimpregnados en composites. En este sentido, se investigó y se realizó el correspondiente ajuste sobre sus diferentes parámetros de procesado: temperatura, presión y tiempo, con el fin de obtener unos resultados satisfactorios.

Finalmente, una vez obtenida la capacidad y experiencia suficientes con las resinas para materiales preimpregnados como para realizar correctamente los acabados textiles, desde AITEX se procedió a funcionalizar dichas resinas mediante aditivación en calandra tricilíndrica. Estos desarrollos de resina funcionalizada optimizados se emplearon en el acabado textil de tejidos propios y en la posterior termocompresión para la fabricación de demostradores de tipo composite funcional, caracterizados en propiedades de comportamiento frente al fuego.

Para ejemplificar el tipo de aplicaciones finales identificadas para este tipo de prepregs, AITEX desarrolló un demostrador final tipo caja de dron, para aplicaciones no técnicas en las que prime el aligeramiento de peso. Esto justifica, por ejemplo, el uso de un material como el lino, menos técnico que los habituales de carbono, pero igualmente ligero y más económico.

Gracias a la ejecución de este proyecto, AITEX ha obtenido el know-how necesario para desarrollar materiales preimpregnados, tanto de carácter técnico, con tejedurías diferenciales o propiedades funcionalizadas, como prepregs de origen natural, a los que también les es posible aplicar las distintas técnicas de tejeduría que ofrece el equipo STOLL, a una escala de laboratorio. Durante la anualidad de 2022, el Instituto Tecnológico Textil trabajará en el escalado de estos procesos, atendiendo a los diferentes materiales y a los equipos necesarios para sus desarrollos.

Tras el procesado de estos desarrollos mediante termoconformado, además de mediante procesado por autoclave, se obtienen unos materiales compuestos que, una vez caracterizados, pueden ser empleados para cubrir necesidades en empresas de sectores como los del automóvil, transporte o energía eólica, entre otros. En este sentido, AITEX ha comenzado la investigación para aplicaciones no técnicas que tengan como principal objetivo la reducción de peso y la reducción de costes económicos, aspectos que casan muy adecuadamente con el desarrollo de materiales preimpregnados de fibras naturales, como el lino.

Además, AITEX ha obtenido también una serie de resinas funcionalizadas a través de aditivación con calandra tricilíndrica, que permiten obtener posteriormente desarrollos de materiales preimpregnados técnicos y funcionales, que han sido procesados mediante procesos de termocompresión para el desarrollo de composites.

Finalmente, al poner el foco de la I+D en el proceso de acabado de los tejidos (que es lo que realmente definirá sus características finales tras el termoconformado), AITEX ha conseguido generar un conocimiento aplicable al escalado industrial en empresas acabadoras o de tejeduría que deseen ampliar sus líneas de negocio hacia sectores dedicados al mundo de los materiales compuestos.

Muchas de estas empresas poseen maquinaria específica que podría ser adaptada para la fabricación de materiales preimpregnados, a partir de la investigación y desarrollo proporcionados por AITEX, como, por ejemplo: equipos de tejeduría, equipos de foulardado industrial en los que normalmente se realizan tinturas o acabados químicos y equipos de acabado tipo Rame.

Como puntualización, el Instituto Tecnológico Textil ha podido comprobar el especial interés de las empresas en los desarrollos de materiales preimpregnados y composites fabricados a partir de fibras naturales, por encima de los desarrollados a partir de fibras técnicas o con características funcionales de comportamiento frente al fuego. Esto se debe al hecho de haber identificado una corriente de negocio en la que no priman tanto las características técnicas de los productos finales, sino el aligeramiento de peso, la reducción de coste económico y la utilización de materiales de origen natural. Un ejemplo sería el caso del transporte, como AITEX muestra en el prototipo desarrollado de caja de dron, una caja que está desarrollada a partir de lino y que no está en principio diseñada para soportar impactos o ser extremadamente rígida o tenaz, sino para ser ligera y cumplir con las funciones de transporte y almacenamiento de productos.