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PLASTICOS
REFORZADOS CON FIBRA DE VIDRIO - PARTE II
II)
Fabricación del molde.
II
a) Elija un plano longitudinal que divida al modelo en dos
partes, las cuales no necesariamente deben ser iguales, pero si
complementarias y sin concavidades negativas para poder efectuar
el desmolde final.
Este plano conforma un perfil que
debe ser determinado previamente durante el proyecto de la pieza.
No es conveniente tratar de 'adivinar' ni basarse en la regla del
pulgar de la mano derecha......
Con el perfil ya definido, trazarlo
nuevamente con un incremento 'hacia fuera' ( alejándose) de la
pieza en 2 a 3 mm. Finalmente cale siguiendo este dibujo una placa
de material adecuado, en este caso PVC. Se pueden tratar ( ya
aprendimos una parte) los materiales para evitar la adherencia,
pero a veces es posible ganar tiempo y esfuerzo con un producto
especifico.
La foto
5 muestra una placa de PVC blanco de 2,5 mm de espesor
obtenida cortando una bandeja para pintar a rodillo Costo en 2003
= 3 $ ( pesos) y por añadidura tiene una hermosa pestaña a 90°,
muy útil para su montaje..
II
b) Para darle rigidez al conjunto y proveerlo de los anclajes
necesarios, se confecciona una estructura en balsa, con una
caladura ligeramente más grande que la de la placa de PVC.
Asimismo montamos firmemente el modelo en una base adecuada . Esta
se construye con balsa y maderas sobrantes de embalajes. Los
planos de balsa perpendiculares al modelo están forrados en MYLAR
( lamina de PVC transparente y flexible ) para que no se adhiera
la resina.( foto 6)
El MYLAR se consigue en las casas de materiales para bobinados,
como La Casa del Transformador. (www.alamtec.com.ar
)
II
c) La placa lista para montar.( foto
7).
II
d) La foto 8 muestra la
placa montada y el trabajo de relleno de la ranura existente entre
esta y el modelo. Utilice Plastilina, del tipo que no mancha,
fácil de adquirir en cualquier librería. La plastilina común no
sirve para esto.
Para esta tarea se usa una pequeña espátula hecha con una
maderita, de bordes redondeados y encerada ; la idea es tapar la
brecha existente, dándole el mejor acabado posible y sin manchar
ni lastimar el modelo. Con paciencia se logra un buen resultado.
II
e) la foto 9 y la foto10
muestran el anverso y reverso del conjunto terminado, listo para
el paso siguiente.
II
f)
Ahora comenzamos a trabajar con resina. La foto
11 muestra los materiales necesarios, de izquierda a derecha,
sobre la tabla:
-
Resina Poliéster, para uso náutico.
- Acelerador. ( Solución de Octoato de
Cobalto).
- Catalizador MEK. ( Peróxido de
Metil-Etil-Cetona).
- Aerosil 200. de Degussa Argentina S.A.
(www.degussa.com.ar
)
- Pasta pigmentada(negro).
- Monómero de estireno
- Acetona o agente limpiador.
- Alcohol Polivinilico..
- Vasos tarados para medir (y
eventualmente preparar resina).
- Vasitos para mezclar y aplicar
- Pipetas y goteros.
- Pinceles.
En primar plano :
- Elementos de seguridad : antiparras, barbijos y guantes.
- Fibra de vidrio : tela ( Plain weave)
de 2 onzas x yarda cuadrada. (www.hobbico.com)
- Fibra de vidrio : tela ( Plain weave )
de 220 gramos por metro cuadrado.
- Fibra de vidrio : Fieltro ( MAT ) de
300 gramos por metro cuadrado.
Estos materiales se pueden adquirir en Resinas NOVIPLAST
( http://www.noviplast.com.ar/principal.htm
) que dispone siempre de productos de calidad, frescos y en
fracciones convenientes para hobbistas.
II
g) Preparación de la resina. Al principio parece muy
engorroso ( y más leyéndolo..), pero con un poco de practica nos
vamos a dar cuenta que es algo sencillo.
Trabaje en un ambiente ventilado
aunque la temperatura del mismo debe tratar de mantenerse
constante, ya que siendo este un material exotérmico, la
temperatura modifica la velocidad de la reacción. De
ahí que se deban hacer pruebas y ajustes de la cantidad de
reactivos para los distintos rangos de temperaturas y de acuerdo
con la estación del año.
No es recomendable trabajar debajo
de los 15C°.
Importante : tenga siempre un
termómetro de mediana calidad hacia arriba colgado de la pared de
su lugar de trabajo. No cometa el error de tenerlo guardado en un
cajón y colgarlo unos minutos antes de comenzar a trabajar, la
inercia de temperatura le dará lecturas falsas. Siempre debe
priorizarse la seguridad, utilizando los elementos de protección
adecuados y en caso de salpicaduras en los ojos, concurrir
inmediatamente al médico.
Calcule la cantidad de resina a
usar en la jornada de trabajo ( esto depende de la experiencia y
de lo que se quiere hacer ),. Tomemos como ejemplo 500 cm cúbicos
de resina. A esta cantidad le corresponden 0.75 % ( 3.75cm Cúb.)
de Acelerador y 1 % ( 5cm Cúb. ) de Catalizador, siendo estas
cantidades de reactivos un teórico punto de partida, considerando
una temperatura ambiente de 20° C ( centígrados ). Al subir la
Temp. se deben bajar los porcentajes de reactivos, sino la
reacción es muy rápida ( no da tiempo a trabajar) ; si la Temp.
baja hay que aumentarlos, sino la resina tarda mucho en
polimerizar o no lo hace . La variable a anclar es el Acelerador,
es decir, se fija un porcentaje del mismo y se prueba con
distintos porcentajes de Catalizador; en función de los
resultados se aumenta o disminuye el Acelerador y se vuelve a
probar un rango de Catalizador, pero siempre la cantidad de
Catalizador debe ser superior a la de Acelerador.
Es muy conveniente confeccionar en
una hoja de papel o en la PC una tablita y anotar los resultados,
de esta forma tenemos la documentación de las variantes..
La resina para gelificar ( fase
intermedia, donde pasa de liquida a consistencia de gelatina) y
polimerizar ( fase final, donde pasa de gelatina a sólida )
necesita mezclarse con estos reactivos, pero......polimerizaría
TODA al cabo de unos minutos, no permitiéndonos seguir trabajando
y con perdida total de la misma.
Tampoco es practico, por muchas
razones, preparar pequeñas cantidades y aplicarla.
Vamos a proceder así : llenamos 2
vasos de preparación con 250 cm. Cúb. de resina c/u. Retiramos
del primero ( A ) un poco de resina en un vasito para mezclar y le
agregamos el Acelerador, mezclamos ( con una varilla de vidrio o
PVC o un palito de madera no resinosa ) y luego volcamos esto en
el vaso A mientras revolvemos lentamente para no ocluir aire;
descarte el vasito.
Pasamos al otro vaso ( C ) y con un
vasito limpio( nuevo) repetimos la operación, pero agregando
catalizador.
En conclusión, tenemos 2 porciones
de resina : una acelerada(A) y otra catalizada(C), las cuales no
van a reaccionar hasta que las mezclemos entre sí. Importante:
use varillas o palitos mezcladores separados, sino se contaminan
entre sí y una de las dos porciones va a comenzar a
reaccionar. Lo mismo debe hacerse con las pipetas o goteros
para acelerador y catalizador, use uno para cada uno y al final de
su vida útil, deséchelos. Estos dos reactivos no se deben
mezclar uno con otro en forma directa nunca.
Deje reposar un tiempo, por ej. 1
hora. Notara que constantemente suben burbujas de aire ocluido al
mezclar. Estas deben ser eliminadas al máximo posible sino el
laminado las va a atrapar, especialmente en su superficie,
quedando con el aspecto de un queso gruyere. Normalmente las
resinas vienen con la viscosidad necesaria para laminar ( deben
ser suficientemente 'liquidas' para 'mojar' el refuerzo textil)
pero si fueron almacenadas por un tiempo prolongado o mal tapadas
se les puede incorporar un porcentaje de monómero de estireno
para hacerlas mas fluidas. Esto es simple información, por el
momento no lo intente, ya que un porcentaje inadecuado de
estireno, altera fundamentalmente las características de la
resina.
Tanto el acelerador como el
catalizador son elementos inestables, con un período de vida
útil determinado. Almacénelos en lugar obscuro y fresco .
Descarte los que tienen cierta antigüedad y use solamente
productos frescos. Reactivos vencidos se traducen en
no-polimerización y a veces ni siquiera gelificación, por eso
conviene preparar una muestra y probar antes .
Los utensillos se pueden limpiar
con acetona cuando la resina esta fresca, lo mismo que las manos.
No abuse de la acetona, ya que el uso prolongado vuelve
blanquecinas las uñas. Los útiles ( pinceles, varillas,
espátulas )luego de ser limpiados deben estar libres (secos) de
acetona antes de volver a usarse, de lo contrario inhibirán la
mezcla.
Para mezclar y aplicar la resina,
utilice vasitos descartables de cartón o PVC. Personalmente uso
los que vienen con el yoghur conteniendo el cereal ( también
se pueden comprar en los negocios donde venden resinas y
accesorios) . Son termoformados en PVC cristal, de un tamaño muy
cómodo para trabajar en pequeñas piezas y muy resistentes. Como
son cónicos, prepare una plantilla para marcar los volúmenes ;
tome 25 cm. Cúb. de agua en un vaso de precipitado o jeringa
grande y viértalo en el vasito y haga una marca precisa del nivel
con un marcador indeleble. Tome otros 25 cm. Cúb. y agréguelos a
los primeros y vuelva a hacer una marca. Luego con un pedacito de
terciado o aluminio o lo que guste, confeccione una plantilla con
los dos niveles, así puede marcar con precisión todos los
vasitos que necesite. Es muy buena idea y hasta diría necesario
preparar plantillas para dos cantidades adicionales : una mayor (
por ej: 70 u 80 cm. Cúb. ) y una inferior ( por ej: 30 o 35 cm.
Cúb. ) .
Para trabajar, vertemos 25 cm.
Cúb. de resina 'A' y luego 25 cm. Cúb. de resina 'C', revolvemos
lentamente unos 30 a 40seg ( esto es indicativo, hay que
asegurarse que este bien mezclada y por otra parte que ocluya la
menor cantidad de aire posible ) y podemos empezar a laminar. Importante
: las 2 cantidades de resina (A y C) deben ser iguales ( 50%-50%),
sino se alteran los supuestos y por lo tanto los resultados.
II
h) Aplicamos 2 desmoldantes al conjunto modelo-placa. Primero,
una fina capa de cera ( en el PVC no seria necesario, pero así
generamos una base homogénea ) , dejamos secar bien y lustramos .
Luego, con una esponjita suave aplicamos el alcohol polivinilico
en toda la superficie ( Modelo - Placa), cuidando de no dejar
áreas sin cubrir.
Este producto deja una capa
transparente, brillante y ligeramente untuosa en toda la
superficie ; cuando seque completamente ( unos 15 a 20
minutos ) habrá formado una finísima película sólida y
transparente, ligeramente opaca.
De esta forma, mantenemos separadas
las superficies ( la del modelo-placa y el laminado ) por una
doble barrera. Esto asegura poder desmoldar sin problemas, salvo
errores groseros en algún paso. Baste comentar que con este
método y materiales, se desmoldan cascos de cruceros de mas de 10
m de eslora.
II
i). Aplicación de Gel-Cote. Foto
12 esta es una resina con aditivos que le confieren
características especiales ( es mas espesa y de mayor
tixotropía) y la hace apta como capa externa o primera capa del
laminado. Se entiende por tixotropía la capacidad de no
desplomarse ( símil chorrearse ) de una pintura o resina. Para
hacer un molde ( o matriz ) normalmente se usa de color negro,
esto ayuda a verificar poros o burbujas en la superficie del
mismo.
El gel-cote se puede comprar ya
formulado o prepararlo uno mismo. Yo normalmente lo preparo, de
esta forma me aseguro de poder variar a voluntad ciertas
características.
Para prepararlo, tome un vasito
mezclador y vierta unos 5cm Cúb. de resina 'A', tome unos gramos
de pigmento negro con la varilla mezcladora y revuelva para
disolverlo en la resina. Generalmente el pigmento es una pasta
bastante espesa y si no procedemos así ( tipo mayonesa ......) no
se disuelve bien y quedan grumos. Luego complete lentamente los 25
cm. Cúb. de resina 'A ' , agregue los 25cm Cúb. de 'C' , siga
mezclando y por ultimo agregue un porcentaje ( en volumen) de
Aerosil, por ej. 40cm Cúb.( 80% del volumen de la resina). A
medida que mezcla va a notar un importante aumento en la
viscosidad ( se pone mas espesa), llegando un momento en que no
espesa mas, entonces esta lista para usar. Recuerde que la
reacción ya comenzó, así que estamos en tiempo de descuento. A
mayor porcentaje de espesante reticular (Aerosil), mas espeso el
gel-cote ; esto lo regula según gusto y necesidad el usuario.
En primavera y verano, es
conveniente tener preparado un recipiente con agua y hielo para
poner ( símil baño de Maria) el vasito mezclador con gel-cote o
resina. De esta forma retrasamos la reacción ( de lo que tenemos
en el vasito ) y tenemos mas tiempo de vida útil del material (
pot life). En la foto es el recipiente de vidrio que se ve sobre
el telgopor.
Con un pincel aplique una capa
uniforme, sin volver a pasar sobre lo ya aplicado. Luego de unos
minutos, agregue mas Aerosil a lo que le quedo de gel-cote para
hacerlo mas espeso y con un pincel fino aplique un 'cordoncito' en
los vértices con pequeño radio de curvatura , que es donde la
fibra es susceptible de levantarse y dejar un vacío, que luego se
quiebra .
Cuando el gel-cote aplicado empieza
a gelificar ( verificar tocando con el dedo suavemente un borde
del conjunto), con un palillo de dientes toque las burbujas que no
reventaron y vaya tapando todos los orificios que encuentre con
una gotita de material ( use un pincel fino).
A esta altura el contenido del
vasito estará endurecido, prepare mas gel-cote teniendo en cuenta
que esta es la superficie del molde y que de su perfección
dependerá la calidad de la superficie de la pieza resultante y de
que podamos extraerla :
una superficie porosa se agarra inexorablemente.
II
j) Mientras gelifica el gel-cote, preparamos el textil a
aplicar, en este caso fibra de vidrio, Foto
13.
Como primera capa normalmente se utiliza algo llamado Velo de
Superficie. Es un tejido muy fino y su función es evitar que las
capas mas pesadas marquen el gel-cote. En trabajos pequeños y con
gran cantidad de radios de curvatura como generalmente sucede en
aeromodelismo, es más conveniente usar tela liviana ( 2 onzas x
square yard ), la misma que se usa para refuerzo de alas.
Corte tiras de 3 a 5 cm. de ancho (
como siempre, depende todo del tamaño y forma del trabajo ) a
45° respecto a la trama., de lo contrarios las tiras se van a
desflecar. El largo también depende de la pieza. Al laminar se
deben solapar ( encimar) alrededor de 5 mm todos los bordes ,
excepto el perimetral, cosa de asegurar la unión de uno con otro
y de este modo formar un todo. El procedimiento es similar al
entelado de un modelo ; siempre lo hacemos por partes, y cortamos
el material de distinto tamaño y forma según las
particularidades del sector.
El corte de la fibra se puede hacer
con un cutter, con cuchillas X-ACTO o tijeras bien afiladas.
Importante : si va a trabajar con otros textiles, use un
juego de herramientas para cortar fibra de vidrio y carbono y otro
exclusivamente para Kevlar.
Luego, cortamos tiras de tela de
220 gr./m2, que vamos a utilizar como segunda capa, también
orientado el corte a 45°.
Finalmente cortamos tiras de Mat de
300 gr./m2, para las capas siguientes. En este caso no tiene
importancia considerar una orientación en especial.
II
k) Laminado. Preparamos una porción de resina en el vasito .
Sobre el gel-cote gelificado, con un pincel damos una capa fina de
resina y comenzamos a colocar las tiras de fibra liviana
apoyándolas y extendiéndolas ; tomamos mas resina con el pincel
y la aplicamos sobre la fibra con pequeños golpecitos sucesivos
dados con la punta, mojando repetidamente el pincel en
resina.Preste atención a las posibles burbujas de aire que
seguramente se producirán, trabaje con el pincel en la forma
descripta anteriormente sobre las mismas hasta que desaparezcan;
estos bolsillos de aire presentan la forma de una mancha
blancuzca. La proporción fibra /resina es variable, pero los
mejores resultados se obtienen cuando la cantidad de fibra es
superior, del orden del 60 al 70 % o mas , de la masa total.
Importante :
a) la resina se aplica sobre fibra
(con pincel) de la forma indicada, NUNCA TRATE DE APLICARLA COMO
SI PINTARA.
b) Cada capa conviene aplicarse
cuando la anterior gelificó. Si la resina esta líquida, se
desliza y desacomoda la capa, si ya polimerizó, la siguiente capa
no adhiere bien y no se consigue un conjunto homogéneo.
Luego, coloque otra tira, cuidando de encimar con la primera un
franja de unos 5mm y aplique resina.
Proceda sucesivamente con las tiras
de fibra liviana; en algunos casos deberá solapar 2 o mas bordes
para completar la capa.
Si las proporciones de reactivos
están bien calculadas, la cantidad de resina que preparó en el
vasito debería alcanzarle sin problemas. Si nota que comienza a
gelificar antes de terminar esta capa, ponga el pincel en un
recipiente con acetona para poder limpiarlo y recuperarlo y al
vasito sáquelo del recinto de trabajo sobre algo metálico ( una
chapa, una palita, etc), y arrójelo en un recipiente de metal (
un tacho, bah..! ) preparado a este efecto y ubicado al aire libre
. La masa de resina reaccionando tomará elevada temperatura con
desprendimiento de vapores de monómero, no se asuste , esto es
normal.
Prepare mas resina en otro vasito,
tome otro pincel y termine la capa. Cuando esta gelifique,
comience a laminar la capa 2, con la tela mediana.
Finalmente, aplique 2 o 3 capas de
MAT ( foto 14 ) . Este
material absorbe mas resina, así que esté preparado. La cantidad
de capas de Mat deben ser suficiente como para que, sumadas al
gel-cote y a las capas anteriores, completar 4 o 5 mm de espesor
total del laminado. De esta forma nos aseguramos la rigidez e
indeformabilidad del molde.
Luego de esto, limpie todos los
útiles y descanse. Continuamos a las 24 hs.
II
l) Luego de 24hs la resina debería haber polimerizado como
para proseguir. Pruebe en un borde, si tiene dudas o supone que
algo no salió del todo bien, déjela unas horas mas, siempre
conviene esperar un poco y no perder todo el trabajo.
Si decide proseguir, retire con
sumo cuidado la placa de PVC, comenzando siempre por un vértice y
ayudándose con aire comprimido ( sirve una pistola de las usadas
para limpiar) para separar las superficies.
Deje ventilar los vapores de
estireno unos 15 minutos . Luego recorte con una tijera y con una
cinta de papel engomado cubra la fibra que sobresale, así no
molesta. ( foto 15 ).
II
m) Con un tornito de mano, ( tipo Dremel o similar ) y una
fresa o lima rotativa con punta de forma esférica, de 8mm de
diámetro haga 4 fresaduras ( fotos
16 ) según una distribución regular.
Esto tiene por objeto crear 4
tetones semi esféricos que servirán de guía para la alineación
de las 2 partes del molde.
Saque y limpie los restos de
polivinilo y demás con un trapito con cera, el solvente de esta
es un excelente limpiador; luego pase un trapo limpio y en esas
condiciones, encere nuevamente, esta vez ya en condiciones de
trabajo. Dele varias manos, dejando secar bien, así no se agarra
a la otra pieza.
II
n) Lustre y aplique alcohol polivinilico, según lo ya
conocido. Asegúrese de haber seguido todos los pasos en forma
correcta, tenga en cuenta que ahora vamos aplicar gel-cote sobre
gel-cote y esto no admite errores . Prepare y aplique gel-cote
matricero y deje gelificar.
Saque un hilo o dos de la tela
liviana y con una tijera córtelos de una longitud de 3mm, hasta
llenar 1 y 1/2 cucharadita de té. La fibra así cortada se puede
comprar preparada, pero como salvo excepción usamos muy poco, es
mas barato y rápido prepararla. Prepare resina para laminar con
la tela liviana; retire aprox. una cucharada sopera y vierta la
fibra cortada, mezcle y rellene las 4 fresaduras, de esta forma
les damos resistencia, luego lamine la primer capa.
Cuando esta gelifique, siga con la
segunda , espere la gelificacion y finalmente aplique la misma
cantidad de capas de Mat que aplico en la otra mitad. Deje
polimerizar por 24 hs.
II
ñ) Prepare una cuña de madera de mediana dureza con todos
los bordes redondeados y encérela varias veces, todo esto a
efectos de no lastimar las piezas de resina.
Trate de separar un vértice,
introduzca la cuña unos 20 mm y deslícela a lo largo de todos
los bordes, incluyendo presión de aire comprimido. Si todo salio
bien, las dos partes del moldes deben separarse, es posible que el
modelo quede tomado en una de ellas. Trate de moverlo un poco,
inyectando aire comprimido en la rendija entre este y el molde ;
nuevamente las dos partes deben separarse. ( foto
17 )
Deje polimerizar 24 hs mas,
exponiéndolas unas horas al sol. La resina para su proceso de
polimerización necesita calor, no tanto por convección sino
mejor por radiación, así que podemos usar la fuente de energía
ultravioleta más grande y barata accesible desde nuestro planeta
: el sol.
II
o) Recorte con una sierra para metales de grano muy fino los
sobrantes, dándole la forma y dimensiones que calculó para este
proyecto. Luego limpie minuciosamente todas las superficies
útiles con cera ( cera vieja, películas de polivinilo, etc) y
proceda a saturar el molde según lo especificado en Id. Siempre
luego de trabajar guarde el molde protegido por una fina capa de
cera. Como ultima tarea podría ser hacer perforaciones ( en
diagonal ) de diámetro adecuado cerca de 2 de los tetones de
alineación e insertar un perno metálico de manera que quede a
ras en una mitad y pegado con epoxi ( Poxipol) en la otra. Esto,
que queda a su criterio, tiene por objeto asegurarse la
alineación por toda la vida útil del molde, ya que los tetones
de resina tienden a ser frágiles para uso prolongado .
Personalmente utilizo espigas de acero para matricería , de 5mm
de diámetro, templadas y rectificadas con una conicidad de 0,05mm
entre extremos.
La foto 18 muestra el molde
terminado.
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