Plásticos reforzados con fibras naturales (NFC)

Durante miles de años los materiales naturales constituyeron los materiales primordiales para el hombre. La madera se utilizaba para la construcción de casas y barcos, con las fibras de lino y cáñamo se hacían cabos y textiles técnicos como velas y sacos para cereales. Con la llegada de la edad moderna y de la revolución industrial surgieron nuevos ámbitos de aplicación. La industria química desarrolló aglutinantes que brindaron la posibilidad de procesar las fibras naturales y convertirlas en componentes estables que fueron de gran utilidad en diferentes sectores industriales.

En las muestras de laminados se pueden observar las diversas posibilidades de aplicación de los materiales compuestos de fibras naturales.
Granulado marrón de material compuesto de fibras naturales, un tipo de compuesto de alto rendimiento, después de la elaboración con un equipo de preparación de compuestos BUSS.
Materiales compuestos de fibras naturales como base para la fabricación de gafas
Trozos de masa en bruto de color marrón de material compuesto de fibras naturales, procedente de un equipo de preparación de compuestos de BUSS
En las muestras de colores se aprecian las diversas aplicaciones de los materiales compuestos de fibras naturales.
Granulado negro de compuestos NFC, fabricado con los sistemas de preparación de compuestos de BUSS.
Los materiales compuestos de fibras naturales se utilizan para la fabricación de terrazas de madera sintética.

Aplicaciones típicas

Tanto en el pasado como en la actualidad, el motivo por el que las fibras naturales son tan apreciadas son sus propiedades específicas: los valores de resistencia mecánica, como la resistencia a la tracción y al impacto, la elongación y el módulo de elasticidad, combinados con un peso reducido. La base de materias primas renovables, los excelentes balances energéticos y de CO2 , así como el precio competitivo produjeron un aumento considerable de sus aplicaciones y, en consecuencia, de los volúmenes de producción. Entre los ámbitos de aplicación más relevantes se encuentran la industria automovilística, aérea y de la construcción.

Requisitos de compuestos

Para los plásticos reforzados con fibra natural se utilizan como matriz polímeros termoplásticos o termoestables. Los termoplásticos suelen ser PE, PP, PS, PVC o PLA, y como termoestables se utilizan en general resinas de acrilato, epoxi y fenólicas. Entre las fibras cabe destacar el lino, el cáñamo, el yute, el kenaf, el sisal, el abacá y el algodón. Otros materiales que se utilizan mucho son la fibra de madera y la harina de madera o la cáscara de arroz. En muchos casos se utilizan agentes acoplantes específicos con el fin de asegurar la óptima unión de matriz y fibras.

El proceso de preparación de compuestos requiere de excelentes procedimientos dispersivos y distributivos de mezclado realizados a bajas temperaturas de producto, con el fin de procesar las altas proporciones de fibras naturales de entre un 30 y un 70 % y los aditivos según los requerimientos y de no dañar térmicamente las fibras naturales. Otro de los requisitos necesarios es la distribución múltiple de los flujos de dosificación y, de ser necesario, también la inyección líquida de agentes acoplantes en posiciones definidas.

En estas aplicaciones la amasadora Buss puede poner de manifiesto sus capacidades específicas de manera excepcional: la gran cantidad de ciclos de mezclado a velocidades de cizallamiento uniformes y moderadas, dada por el principio activo, permite una alta eficiencia de mezclado y de esta manera una calidad de producto a máximo rendimiento. Un efecto secundario de la velocidad de cizallamiento moderada es el desgaste claramente inferior en comparación con las máquinas de husillo alternativas. La cámara de procesado ha sido concebida de forma modular y los técnicos de la empresa realizan los diseños específicos para cada aplicación.

Las tarimas de madera sintética para terrazas se fabrican con masas en bruto de materiales compuestos de fibras naturales procedentes de las instalaciones de preparación de compuestos de BUSS.

A través del sistema de dos fases de la amasadora Buss, la preparación de compuestos y la etapa de presurización son desacopladas de manera rigurosa, pudiendo así optimizar las etapas del procesado de manera independiente. La carcasa desplegable de la amasadora Buss y la carcasa retirable de la extrusora de descarga asegura un rápido acceso y una alta disponibilidad del sistema. Tanto la concepción modular y ajustable de toda la instalación como la dilatada experiencia de Buss en la técnica de procesamientos convierten a la amasadora Buss en la número uno para la preparación de compuestos de plástico reforzado con fibra natural.

Diseño típico de una instalación para la preparación compuestos de plástico reforzado con fibra natural

Diseño típico de una instalación para la preparación de materiales compuestos de fibras naturales

Los sistemas de preparación de compuestos BUSS ofrecen las siguientes ventajas específicas para los compuestos NFC

  • Tasas de cizallamiento uniformes y moderadas
    Las tasas de cizallamiento uniformes permiten efectuar en la amasadora un mezclado controlado con bajas temperaturas, introduciendo sólo la energía de cizallamiento necesaria para la tarea que se está realizando. La estrecha distribución de las tasas de cizallamiento, en comparación con sistemas alternativos, garantiza un desarrollo uniforme del cizallamiento para cada una de las partículas. Esto produce un compuesto de alta calidad con un reducido aporte de energía.
  • Regulación precisa de la temperatura


    La amasadora BUSS permite una regulación precisa de la temperatura gracias a la introducción controlada de energía y las tasas de cizallamiento uniformes y moderadas, así como el control de la temperatura mediante termopares que están montados en pernos de amasado huecos envueltos de polímero en posiciones relevantes a lo largo de la sección de proceso.
  • Reducción de los daños en polímeros, fibras y cargas altamente estructuradas
    Las tasas de cizallamiento moderadas de la amasadora BUSS garantizan un cizallamiento controlable y unos perfiles de temperatura bajos. El daño en la estructura de las fibras y las cargas altamente estructuradas, como el negro de humo, es muy inferior al que se produce con otros sistemas. Esto mejora las propiedades mecánicas y eléctricas, el comportamiento de flujo y reduce el consumo de aditivos caros.

  • Capacidad de grandes proporciones de carga
    La tecnología de las amasadoras BUSS permite alcanzar proporciones de carga de hasta un 90 % mediante la distribución de 2-3 posiciones de alimentación, el aprovechamiento de dispositivos de alimentación, como los husillos de alimentación lateral, la alimentación gravimétrica de las cargas, el venteo de retroceso y la excelente eficacia de avance. Las tasas de cizallamiento moderadas de la amasadora permiten un fácil manejo de las elevadas viscosidades que se producen cuando se trabaja con grandes porcentajes de carga.

  • Bajas temperaturas de proceso
    La separación del proceso de preparación del compuesto en la amasadora Buss y de la presurización en la unidad de descarga permite preparar las mezclas con presiones y temperaturas bajas. De este modo se puede garantizar un perfil de temperatura optimizado en todas las secciones del proceso mediante la configuración de geometrías de husillo específicas para cada aplicación.

Más información

Disposición típica de una planta NFC

Descarges

  • COMPEO

Enlaces

BUSS Compounding System COMPEO