Uno de los procesos más antiguos en la industria de los polímeros reforzados es el de pultrusión, por medio del cual se obtienen materiales compuestos con secciones constantes como las vigas, perfiles, barras y placas. Es una producción en la que se pueden utilizar distintas fibras y resinas, además destaca su costo más accesible a diferencia de otros procesos, como la extrusión.
Con este proceso de pultrusión automatizado se pueden producir perfiles con refuerzo de fibra de vidrio, los que también se conocen como perfiles pultrusionados (RFV). De acuerdo con la Escuela Politécnica Nacional (EPN) de Ecuador, los compuestos obtenidos con pultrusión se componen de “materiales de refuerzo, una resina que se une al material compuesto en conjunto, una estera para la superficie para darle resistencia química y resistencia a la intemperie”.
También podemos referirnos a esta “forma de fabricación continua” como la “alimentación continua de fibras en una orientación preseleccionada, se impregna con resina y se comprime a través de un molde calentado para darle forma de sección final: ejes, tubos o perfiles. Durante el paso por la matriz se produce el curado total o parcial”, añade la EPN.
¿Qué ventajas tiene la pultrusión?
La pultrusión es uno de los muchos procesos utilizados en el sector industrial, en el cual se trabaja con distintas técnicas para obtener materiales que más tarde se destinan a campos como la construcción y la minería. Con la pultrusión se observan beneficios notables, el principal de ellos es que brinda la posibilidad de obtener diferentes tipos de perfiles estructurales.
“Los perfiles estructurales pultrusionados son particularmente usados en plantas químicas y de tratamiento de aguas residuales, así como en plataformas de taladro y en rejillas”, puntualiza la Escuela Politécnica Nacional.
Otras ventajas que tiene la pultrusión son las siguientes:
- Los perfiles se pueden pigmentar con diferentes colores, de acuerdo con las necesidades de cada cliente o empresa.
- Tiene libertad de diseño, por lo que los perfiles se fabrican a partir de propiedades personalizadas.
- La pultrusión es un proceso con beneficios económicos porque permite ahorrar en mano de obra.
- Tiene una alta productividad y un nivel bajo de desperdicio.
Para que estas ventajas se puedan obtener, es necesario que en el proceso de pultrusión se incluyan estos tres elementos: Un refuerzo de fibra de vidrio, un sistema de resina y un molde para la sección transversal que tendrá el perfil.
Factores que determinan la pultrusión
Básicamente, la pultrusión está determinada por cuatro factores que permiten realizar el proceso correctamente, cada uno es importante por eso vale la pena conocerlos a fondo.
Refuerzo de fibra deseado
El proceso de pultrusión comienza con la elección del refuerzo, el más común es la fibra de vidrio, pero es posible seleccionar otros materiales, por ejemplo: fibra de carbono, de aramida e incluso fibras metálicas.
Recordemos que la fibra de vidrio es un material hecho con numerosos filamentos capaces de tomar varias formas, entre ellas, tejidos, tubos o mallas. Su principal característica y el motivo por el que muchas industrias la eligen es que es un compuesto muy ligero y resistente, que funciona como aislante eléctrico, térmico y compatible con matrices orgánicas.
“Los materiales de refuerzo utilizados normalmente son de fibra de vidrio, mallas o material de hilo continuo y rovings de fibra de vidrio continua”, explica la EPN. Además, recordemos que la pultrusión tiene propiedades personalizadas, por tanto, también existe la posibilidad de elegir un refuerzo de filamentos unidireccionales que elevan la resistencia de los perfiles y le dan flexión.
Resistentes a golpes y cambios climáticos
Gracias al refuerzo de fibra, principalmente la de vidrio, la pultrusión da como resultado perfiles muy resistentes, tanto a los golpes como a los cambios climáticos, debido a que cuentan con un “excepcional comportamiento a la intemperie, su absorción de agua es prácticamente nula y no se deteriora ni pudre como la madera”.
Sistema de resina
Para la pultrusión también es posible elegir entre los siguientes tipos de resinas: De poliéster insaturado, de éster de vinilo, de metacrilato, de poliuretano o una resina epoxi, como lo explica la escuela citada a lo largo de este artículo.
Molde que define la sección transversal del perfil
Otro componente fundamental en la pultrusión es el molde, sirve para definir la sección transversal que tendrá el perfil, ya que es aquí donde se calientan las fibras impregnadas con la resina seleccionada. Estos moldes de formación se pueden calentar con cartuchos eléctricos o con calentadores de banda, pues lo más recomendable es utilizar un conductor caliente. El molde es un elemento importante porque su función consiste en mantener la alineación de las fibras, a fin de comprimirlas hasta que alcancen la fracción de volumen deseada, y entonces puede curar el material compuesto en poco tiempo.
Proceso de la pultrusión
El proceso de pultrusión comienza con la elección de los materiales, en este caso, la fibra más recomendable por su resistencia es la de vidrio. El tipo de resinas, aditivos y cargas que se elijan también va a determinar el nivel de defensa de los perfiles frente a factores externos, por ejemplo, la radiación ultravioleta.
Estos elementos de refuerzo pasan por un proceso conocido como estirado continuo, gracias al cual se distribuyen por toda la sección del perfil. Después, las fibras reciben un baño de resina para formar una masa preformada que pasa directo al molde donde será compactada.
Cuando el molde se calienta genera el endurecimiento y curado de la resina que se haya seleccionado, es en este punto cuando eleva su resistencia química, por ello es importante vigilar la temperatura del molde para que las propiedades físicas y químicas de los perfiles sean uniformes.
“El perfil de temperatura se selecciona dependiendo del tipo de resina. En casos particulares existen fuentes de calor de radiofrecuencia que inducen un calentamiento volumétrico, no se produce calentamiento por conducción, pero cada parte absorbe energía de manera uniforme”, detalla la Escuela Politécnica Nacional.
El último paso de la pultrusión consiste en sacar el perfil termoestable del molde, para que se compruebe que cuenta con las propiedades físicas y químicas que recibió de los materiales seleccionados al comienzo del proceso. Finalmente el perfil se corta a partir de las medidas proporcionadas por el cliente o la empresa que le dará uso.
