Evaluation of Out-of-Autoclave (OOA) epoxy system

Evaluación del sistema epoxi fuera de autoclave (OOA)

Las resinas epoxi (EP) suelen curarse en autoclave para minimizar los vacíos de resina y conseguir la relación resina/fibra deseada. Los parámetros de curado, como la temperatura, el vacío y los niveles de presión, se controlan y supervisan. Con el objetivo de optimizar el tiempo y los costes, últimamente se han desarrollado nuevos procesos de curado fuera del autoclave (OOA). Este estudio evaluó el ciclo de curado y el efecto de las interrupciones no programadas en un proceso OOA. 

Los resultados de la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) muestran similitudes entre la resina utilizada y el éter diglicidílico de bisfenol A (DGEBA) y también que el sistema de curado está compuesto por endurecedores de cian y azufre, codificados en la industria, como Componentes del Sistema de Resina #2511. El ciclo de curado y sus interrupciones se simularon mediante análisis dinámico-mecánico (DMA). Las muestras obtenidas se evaluaron por FT-IR y calorimetría diferencial de barrido (DSC), cuyos resultados muestran que a 120 °C se alcanzó un grado de curado variable entre 0,8 y 0,85.

INTRODUCCIÓN

Los materiales compuestos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como en la industria aeroespacial. Pueden emplearse como aislamiento térmico rígido para motores de cohetes y en muchos tipos de partes de aeronaves (carenas, fuselajes, bordes de ataque).

El proceso de curado más establecido para las partes de materiales compuestos de alto rendimiento en la industria aeroespacial requiere el uso de autoclaves, lo que implica temperatura, vacío y presión. Como resultado, el proceso presenta altos costos operativos, tiempos de ciclo prolongados y limitación del tamaño de las piezas producidas, además de que se necesitan altas inversiones.

Durante las últimas cuatro décadas, el uso de materiales compuestos ha experimentado muchos cambios. Varios estudios han propuesto cambiar el método de producción de compuestos, siendo el más significativo el curado fuera del autoclave (OOA, por sus siglas en inglés). Actualmente, el proceso de curado OOA se usa aún poco en comparación con los métodos convencionales como los prepregs curados en autoclave. Los últimos programas de desarrollo de aeronaves, en grandes empresas, invierten millones en autoclaves y máquinas de producción automatizadas para satisfacer sus altas demandas, alrededor de 80 a 120 aeronaves por año. Alrededor del 10% de los costos de producción representan el curado y el ensamblaje de las piezas compuestas fabricadas. Este hecho es una de las motivaciones para el desarrollo del proceso OOA.

Según Harshe, Thomas et al. y ETH, el prepreg (refuerzo de fibras preimpregnadas con una resina de polímero parcialmente curada) de OOA es una alternativa potencial a los materiales curados en autoclave tradicionales. Reduce los costos de procesamiento y permite la fabricación de piezas más grandes, limitadas en los prepregs convencionales por el tamaño del autoclave.