Powder in-mold coatings with self-releasing propierties for class a surface finishing of fibre reinforced plastics = Desarrollo de recubrimientos con propiedades autodesmoldantes para la consecución de acabados clase A en materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras

Abstract

El sector de los polímeros está en continua evolución, hecho que se pone claramente de manifiesto en “Desarrollo de recubrimientos con propiedades autodesmoldantes para la consecución de acabados clase a en materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras”. A lo largo de esta tesis se pretende desarrollar una nueva propiedad en la pintura seca (powder coatings) la cual es necesaria para potenciar la efectividad de la tecnología PiMC (Powder in Mold Coatings). Esta nueva característica que puede traer tantos beneficios a PiMC consiste en aportar un carácter autodesmoldante al proceso; y con el que podremos conseguir las siguientes ventajas: • Eliminación de la etapa en donde es necesario aplicar sobre el molde una serie de disolventes orgánicos, convirtiendo a PiMC en un proceso 100% verde y más seguro. • Eliminación de una etapa posterior de tratamiento del composite tras su fabricación, pues se debe limpiar para eliminar los restos de estos agentes liberalizadores de la superficie. Este sencillo hecho coloca en una posición aún más atractiva a PiMC dentro de la industria automovilística y aeronáutica. Gracias a esta tecnología, la fabricación de composites de alta calidad con acabado Clase A será una realidad que sustituirá a los métodos actuales de producción, reduciendo claramente el tiempo (y precio) necesarios. El objetivo de este estudio es muy ambicioso debido a que estas industrias gastan millones de euros en conseguir composites de Clase A y de este modo atraer a los clientes. Como esta técnica aun no está implantada de forma industrial, pues aun se encuentra en fase de experimentación, también se da una falta de normativa en el sector. Por dicho motivo se desarrolló una metodología donde se consideraron los estándares de calidad de la industria de powder coatings y las exigencias del mercado. Se tiene en consideración la adaptabilidad a procesos productivos como SMC (Sheet Molding Compounds), BMC (Bulk Molding Compounds), pre-preg y RTM (Resin Transfer Molding), temperaturas de trabajo bastante amplias (110 ºC-160 ºC) y, por supuesto, diversidad de sustratos en donde ser aplicadas: polyesters, resinas epoxy y materiales compuestos acrílicos. A lo largo del proyecto se desarrollaron 35 formulaciones cuidadosamente aditivadas y de distinta naturaleza química, de las cuales 5 resultaron ofrecer propiedades autodesmoldantes. A estas cinco formulaciones, se les realizaron exhaustivas pruebas para comprobar que cumplen con los exigentes criterios de calidad del sector, algo que en los 5 casos fue positivo. En conclusión, se puede afirmar que gracias a este estudio, la tecnología PiMC se sitúa en una posición tan ventajosa que su implantación de forma generalizada para la producción de composites de alta calidad es un hecho irrefutable. Por todo lo anterior, estas formulaciones serán ofrecidas a potenciales clientes de la empresa austriaca que subvencionó los gastos de la investigación (Tiger Coatings GmbH) con la intención de ser comercializadas a nivel industrial en un futuro inmediato; siendo este el principal objetivo práctico de este trabajo.

SUMMARY PiMC is a new technique that, in connection with RTM, SMC, BMC or pre-preg, is able to produce FRP with Class A surface finishing. This technique has many advantages, reason why is starting to be implanted industrially; however, it can be improved. In fact, the method requires the application of releasing agents on the metallic mould. These releasing agents are required to separate the FRP from the metallic mold where the composite is produced. The main objective of this doctoral thesis is to achieve a PiMC formulation which is capable of having mold release properties by itself, and, this way, eliminating the necessity of external release agents on the metallic mold in the production of composites. The material used is specified (For instance: Pull-Off test machine, BYK-Gardner Cupping tester or Gradient-oven) and the experimental method development for checking adhesion properties was specially developed for this project (there are no regulations related; neither standardization in the market). This test took into account all knowledge of Tiger Coatings GmbH and customer requirements. Remember that the real purpose of this work is the attainment of an attractive product for the consumers. Along this study, are developed several formulations with self-detaching properties (35). This will be achieved through the modification of the production process and the successful additivation. The inclusion of these new additives in the formulations offers different and varied situations, as is explained in this thesis. Five of the designs, conceived during the work, own self-detaching properties (AT 4.10, AT 4.17, AT 4.18, AT 4.26 and AT 4.33). In other words, are capable of liberalize a FRP piece from the production mold without practically resistance. The necessity of external release disappears. These five formulations are useful for use in PiMC alongside SMC, BMC, pre-preg or RTM and in a big range of temperatures. It has succeeded in providing a product applicable to a wide variety of markets. For instance; aerospace, wind power or architecture (not just automotive and aeronautic).