C-TEX II – Desarrollo de materiales compuestos termoplásticos reforzados con fibras de carbono

I + D / Nanotecnología aplicada a materiales textiles. Desarrollo de fibras, hilatura y tejeduría

C-TEX II – Desarrollo de materiales compuestos termoplásticos reforzados con fibras de carbono

Fecha: 2016

Estado: Finalizado

Entidad: IVACE

MOTIVACIONES DEL PROYECTO

Los materiales compuestos reforzados con fibra tienen multitud de aplicaciones en sectores tan avanzados tecnológicamente como el aeroespacial, aeronáutico o la construcción. En la actualidad, el mercado está dominado por materiales compuestos de matriz termoestable. Sin embargo, la tendencia es la sustitución de las matrices termoestables por matrices termoplásticas.

Hasta el momento, el uso de matrices termoplásticas es limitado debido a sus bajas prestaciones en comparación con las termoestables. Sin embargo, en los últimos 20 años se ha avanzado mucho en el desarrollo de matrices termoplásticas, llegándose a obtener matrices con prestaciones similares a las termoestables. Esto supone un avance muy significativo, ya que, el procesado de materiales termoplásticos es teóricamente más rápido y simple que el de los materiales termoestables (No necesitan ser curados, se pueden reprocesar, se pueden unir por fundido y se pueden reutilizar). No obstante, no es tan simple como parece ya que los materiales termoplásticos son sólidos a temperatura ambiente, tienen una viscosidad alta en estado fundido, lo que dificulta la impregnación de las fibras de refuerzo, y necesitan temperaturas de procesado altas. 

En la actualidad el procesado de materiales compuestos de matriz termoplástica se hace utilizando técnicas similares a las utilizadas por los materiales compuestos de matriz termoestable (Pre-preg o infusión liquida). Esto tiene la ventaja de que, de una forma u otra, el equipamiento utilizado en la producción de materiales compuestos de matriz termoestable puede adaptarse a la producción de materiales compuestos de matriz termoplástica. Sin embargo, estos métodos de procesado heredan los mismos problemas y limitaciones (trabajo manual y difícilmente automatizable, dificultades para controlar de forma apropiada el proceso etc.). Por lo tanto, el principal problema para la implantación del uso de los materiales compuestos de matriz termoplástica es el adecuado desarrollo de técnicas de procesado que permitan solventar todos los problemas anteriormente descritos.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Por lo tanto, el principal objetivo del proyecto C-Tex es desarrollar nuevos materiales compuestos de matriz termoplástica basados en hilos híbridos compuestos de: filamentos de refuerzo (fibras de carbono) y filamentos termoplásticos (PPS, PEEK, and PEI). Estos hilos híbridos podrán ser tejidos y termo conformados para producir materiales compuestos. Otro de los objetivos principales del proyecto será demostrar la reciclabilidad de los materiales compuestos desarrollados. Después de la vida útil de los materiales compuestos, estos se re-moldearan para darles una nueva forma que permita usarlos en otras aplicaciones distintas a las originalmente previstas.
Objetivos Técnicos
Desarrollar nuevos hilos híbridos que combinen de forma apropiada filamentos de refuerzo y filamentos termoplásticos.
• Desarrollar nuevos procesos de tejeduría que permitan el procesado de los nuevos hilos híbridos.
• Optimizar el proceso de termo conformado. Esto permitirá procesar los tejidos para obtener materiales compuestos.
• Demostrar la reciclabilidad de los materiales compuestos desarrollados.

RESULTADOS OBTENIDOS

El mezclado de fibras (termoplásticas y fibra de carbono) tras las distintas pruebas de commingling realizadas durante el proyecto ha obtenido resultados diversos: Con los nuevos JETS diseñados y fabricados por 3D la calidad de los hilos híbridos ha mejorado de forma muy sostensible.

 

Las propiedades mecánicas (valores promedio) de las fibras obtenidas han sido buenas tanto para el PP como para el PA6, dando mayor tenacidad y alargamiento a la rotura. Con los hilos híbridos conseguidos, se han fabricado tejidos con carbono (60%) y PA (40%) y tejidos con carbono (60%) y PP (40%)
Los tejidos anteriores, han sido sometidos a ensayos de tracción, dureza e impacto comprobándose que las propiedades han mejorado notoriamente.

Se han obtenido muestras termoconformadas para comprobar cómo reacciona cada uno de ellos. Se han hecho varias muestras con un prototipo de molde con forma de semiesfera.

                                     

Este proyecto cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE, y está cofinaciado por los fondos FEDER de la UE, dentro del Programa Operativo FEDER de la Comunitat Valenciana 2014-2020.

EXPEDIENTE: IMAMCI/2016/1

IMPORTE: 127.451,88 €

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