aimplas, 21 mayo 2015 espumados plÁsticos. … · ˜ ac: coeficiente de asimetría, ... grado de...
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TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN DE ESPUMAS POLIMÉRICAS. RELACIÓN PROCESO – ESTRUCTURA - PROPIEDADES
Tecnología e Innovación en Materiales Celulares al Servicio de la Industria
Cristina Saiz-Arroyo1,2, Miguel Angel Rodríguez-Pérez1,2
1 CellMat Technologies, Valladolid-España2 Laboratorio CellMat, Valladolid- España
AIMPLAS, 21 MAYO 2015ESPUMADOS PLÁSTICOS. TECNOLOGÍAS, TENDENCIAS Y POSIBILIDADES
ÍNDICE
TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN DE ESPUMAS POLIMÉRICAS. RELACIÓN PROCESO –
ESTRUCTURA - PROPIEDADES
� CELLMAT INNOVATION CENTER� INTRODUCCIÓN� LA ESTRUCTURA CELULAR� TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN DE MATERIALES CELULARES� RELACIÓN PROCESO-ESTRUCTURA-PROPIEDADES – CASOS PRÁCTICOS
LABORATORIO DE MATERIALES CELULARES
UNIVERSIDAD DE VALLADOLID- ESPAÑAEstablecido en 1999.
Laboratorio de reconocido prestigiointernacional en el campo de los materiales
celulares.
Creada en Octubre de 2012.Empresa Spin-Off de Base
Tecnológica de la Universidad de Valladolid.
KNOW-HOW NOVEDOSO Y
ESPECIFICO RELATIVO A MATERIALES CELULARES
AVANZADOS
ACUERDOS DE TRANSFERENCIA
• 145 artículos en revistas científicas• 10 patentes y varias tecnologías novedosas• 16 Tesis Doctorales• Más de 60 proyectos de investigación• Colaboración con Universidades e Industrias a nivel mundial
� Transferir conocimiento y tecnología relativa a materiales
celulares a nuestros sociosindustriales.
� Asesorar a productores de productos plásticos (espumados o
no) para que generen materialesavanzados y más baratos utilizando
nuestro know-how específico.
� Producir materiales celularesavanzados y/o formulaciones para
la producción de los mismos.
ÍNDICE
TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN DE ESPUMAS POLIMÉRICAS. RELACIÓN PROCESO –
ESTRUCTURA - PROPIEDADES
� CELLMAT INNOVATION CENTER� INTRODUCCIÓN� LA ESTRUCTURA CELULAR� TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN DE MATERIALES CELULARES� RELACIÓN PROCESO-ESTRUCTURA-PROPIEDADES – CASOS PRÁCTICOS
INTRODUCCIÓN: IMPORTANCIA & MERCADOESPUMAS POLIMÉRICAS
ESTRUCTURA DE DOS FASES: POLÍMERO + GAS
SU IMPORTANCIA EN LA SOCIEDAD ACTUAL – LOS NÚMEROS
AÑO 2013 19.1 Millones de Tn $ 86.9 Billones
2009 2014
TASA CRECIMIENTO ANUAL – 4%
AÑO 2019 25.3 Millones de Tn
2014 2019
TASA CRECIMIENTO ANUAL – 4.8 %
MATERIALES CELULARES: LAS RAZONES DEL ÉXITOESPUMAS POLIMÉRICAS
ESTRUCTURA DE DOS FASES: POLÍMERO + GAS
LA INCLUSIÓN DE UNA FASE
GASEOSA PERMITE
AUMENTAR EL RANGO DE
PROPIEDADES DISPONIBLES
LA COMBINACIÓN
DE PROPIEDADES Y BAJO PESO PERMITE EL
REDISEÑO DE MULTITUD DE APLICACIONES
MATERIALES CELULARES – QUÉ LOS CONTROLA?
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDAD
MATERIALES CELULARES – QUÉ LOS CONTROLA?
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVA ó
QUÉ LOS CONTROLA? – LA DENSIDAD, ¿Y ALGO MÁS?
RELACIONES DE ESCALA ó ó ó 0.5 ó 0.25
R = 0.5
n ESTÁ ASOCIADO CON LA ESTRUCTURA CELULAR
ESPUMAS = DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
TRES NIVELES: ESTRUCTURA CELULAR CELDA ELEMENTAL MATERIAL BASE
LA ESTRUCTURA CELULAR – LOS NIVELES
PAREDES
ARISTA
LA ESTRUCTURA CELULAR – LO QUE HAY QUE SABER
ESTR
UCT
URA
CEL
ULA
R
DENSIDAD RELATIVA
TIPO DE POROSIDAD: ABIERTA, CERRADA O INTERMEDIA
TAMAÑO DE CELDA, DENSIDAD CELULAR
DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑOS CELULARES
ESPESOR DE LA PARED DE LAS CELDAS Y SU DISTRIBUCIÓN
FRACCIÓN DE MASA EN LAS ARISTAS
FORMA DE LAS CELDAS, RATIO DE ANISOTROPÍA
- %
, Nv
/
RELACIÓN ENTRE LOS PARÁMETROS QUE CARACTERIZAN LA ESTRUCTURA CELULAR
LA ESTRUCTURA CELULAR – LOS PARÁMETROS
TIPO DE POROSIDAD: ABIERTA, CERRADA O INTERMEDIA - %ESTRUCTURA CELULAR
CELDA ABIERTAC 80- 100%
CELDA SEMIABIERTA10 < C < 80%
CELDA CERRADAC 0- 10%
LA ESTRUCTURA CELULAR – LOS PARÁMETROS
ESTRUCTURA CELULAR TAMAÑO DE CELDA, DENSIDAD CELULAR , Nv
MATERIAL MICROCELULAR(108 – 1011 celdas / cm3)
MATERIAL NANOCELULAR(>10 14 – 1015 celdas/cm3)
MATERIAL CELULAR CONVENCIONAL
(102 – 107 celdas /cm3)
RE-EVOLUCIÓN TECNOLÓGICA Reducción extrema de la conductividad térmica. Mejora en las propiedades mecánicasNECESARIO LOGRAR MAYORES REDUCCIONES DE DENSIDAD. MENOR DENSIDAD LOGRADA HASTA AHORA 0.3.
LA ESTRUCTURA CELULAR – LOS PARÁMETROS
ESTRUCTURA CELULAR FRACCIÓN DE MASA EN LAS ARISTAS
3s
2s
s
s 9.38.2m
22 7.14.53.1 sss
wm
: Masa en las aristas: Masa en las paredes
ESPESOR DE LA PARED DE LAS CELDAS Y SU DISTRIBUCIÓN ESTRUCTURA CELULAR
PAREDES CELULARES – MEDIDA DIRECTA DEL ESPESOR
LA ESTRUCTURA CELULAR – LOS PARÁMETROS
FORMA DE LAS CELDAS, RATIO DE ANISOTROPÍAESTRUCTURA CELULAR
R = 1CELDA ISOTRÓPICA
R < 1
R > 1CELDAS
ANISOTRÓPICAS
ESTRUCTURA CELULAR DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑOS CELULARES /
LA ESTRUCTURA CELULAR – CÓMO ANALIZARLAEl Laboratorio CellMat ha desarrollado una herramienta basada en el análisis de imagen que
permite caracterizar la estructura celular de materiales espumados. Está basada en el software ImageJ, (software gratuito de análisis de imagen).
Este software utiliza micrografías obtenidas bien mediante microscopía electrónica de barrido o bienmediante microscopía óptica y permite caracterizar de forma completa y precisa la estructura celularde una espuma.
PARÁMETROS QUE DETERMINA EL SOFTWARE CELLMAT � : Tamaño de celda, (ASTM D3576-04)� SD/: Parámetro que da cuenta de la anchura de la distribución de tamaños de celda� AC: Coeficiente de asimetría, da cuenta de la desviación de la distribución de tamaños
celulares de una distribución normal. � Distribución de tamaños de celda.� R: Ratio de anisotropía, calculado como el ratio entre el tamaño de celda medido en
dos direcciones principales. � Densidad celular: Número de celdas por unidad de volumen. � Ratio piel-nucleo: (Piezas estructurales). Ratio entre el espesor de las pieles sólidas y
el espesor de la zona espumada, (no se determina de forma directa pero se puededeterminar).
J. Pinto, E. Solórzano, M.A. Rodríguez-Pérez, J.A. de Saja. Characterization of the Cellular Structure based on User InteractiveImage Analysis Procedures. Journal of Cellular Plastics 49: 555-575, (2013)
∑ 1∑: Diámetro celda i: Diámetro celular promedio: Número de celdas
: Diámetro celular- Dirección X: Diámetro celular- Dirección Y
LA ESTRUCTURA CELULAR – CÓMO ANALIZARLA
EJEMPLO
Sample (m) SD/ AC Nv (celdass/cm3) R Espesor (mm) Ratio Piel-Nucleo -%
EJEMPLO 155.9 7.5 0.29 0.45 5.1·105 7.3·104 1.0 0.1 8.72 13.07
0 50 100 150 200 250 3000.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
Frec
uenc
ia R
elat
iva
Cell Size (m)
Sample 20150304-13
DISTRIBUCIÓN DE TAMAÑOS DE CELDA
ESPUMAS = DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
ESPUMAS & SU CIRCUNSTANCIA DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
LA DENSIDAD VS LAS APLICACIONES
BAJA DENSIDAD DENSIDAD MEDIA ALTA DENSIDAD0.01 0.3 0.3 0.6 0.6 0.99APLICACIONES ESTRUCTURALESREDUCCIÓN DE PESO & RIGIDEZ
LA DENSIDAD VS LAS APLICACIONES
BAJA DENSIDAD DENSIDAD MEDIA ALTA DENSIDAD0.01 0.3 0.3 0.6 0.6 0.99ESPUMAS FLEXIBLES O ESPUMAS RÍGIDASAISLAMIENTO TÉRMICO, AISLAMIENTO ACÚSTICO, ABSORCIÓN DE ENERGÍA, CONFORT, FLOTACIÓN, …
ESPUMAS & SU CIRCUNSTANCIA DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
EXTRUSIÓNPoliolefinas, poliestireno
ESPUMADO REACTIVOPoliuretano, resinas epoxy
LA DENSIDAD VS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN
BAJA DENSIDAD DENSIDAD MEDIA ALTA DENSIDAD0.01 0.3 0.3 0.6 0.6 0.99
DISOLUCIÓN DE GASPoliolefinas
MOLDEO POR COMPRESIÓNPoliolefinas
TERMOESTABLES
TERMOPLÁSTICOS
LA DENSIDAD VS TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN
BAJA DENSIDAD DENSIDAD MEDIA ALTA DENSIDAD0.01 0.3 0.3 0.6 0.6 0.99
DISOLUCIÓN DE GASPoliolefinas
MOLDEO POR COMPRESIÓNPoliolefinas
TERMOESTABLES
TERMOPLÁSTICOS
EXTRUSIÓNPoliolefinas, polímeros técnicos
MOLDEO POR INYECCIÓN Poliolefinas, polímeros técnicos
ESPUMADO REACTIVOPoliuretano, resinas epoxy
ROTOMOLDEOPoliolefinas
AGENTE ESPUMANTE
QUÍMICO (CBA)
ENDOTÉRMICO(H < 0)
EXOTÉRMICO(H > 0)
FÍSICO (PBA)
TECNOLOGÍAS DE ESPUMADO – AGENTES ESPUMANTES
SUSTANCIA QUE GENERA UNA ESTRUCTURA
CELULAR EN EL POLÍMERO
LIBERA GAS COMO RESULTADO DE UNA REACCIÓN
QUÍMICA
GENERA GAS POR CAMBIO DE ESTADO
O POR CAMBIO SOLUBILIDAD
POLÍMERO/GAS
AZODICARBONAMIDA
ACIDO CÍTRICO, ACIDO TARTÁRICO
BICARBONATO SÓDICO Baja tasa
liberación gas
Aptos contactocon alimentosLiberan H2O
ZnO, ZnSt
Mayor tasaliberación de gas que endotérmicosNo aptoscontacto con alimentos
CFCs, HCFCsHidrocarburos, (isobutano, isopentano)Gases Inertes: CO2, N2
ESTADO SUPERCRÍTICO
TECNOLOGÍAS DE ESPUMADO – HECHOS COMUNES
0
1
2
3
4
5
6
t0 t1 t2 t3 t4 t5
Grad
o de
exp
ansi
ón
Tiempo 6
Crecimiento
Solidificación
Nucleación
Drenaje
Coalescencia
Coarsening
Líquido+gas
TECNOLOGÍAS DE ESPUMADO - EXTRUSIÓN
Polímero Fundido
PBACBA
Mezclado Enfriamiento Moldeo Expansión
FUNDAMENTOS DEL PROCESO
SISTEMA TANDEM
SISTEMA EXTRUSIÓN DIRECTA
TECNOLOGÍAS DE ESPUMADO - INYECCIÓN
Polímero Fundido
PBACBA
Mezclado Inyección en
el molde Expansión Enfriamiento
FUNDAMENTOS DEL PROCESO
Expulsión
UNIDAD DE INYECCIÓN MOLDE
ESPUMAS ESTRUCTURALES: PIEL SÓLIDA + NÚCLEO ESPUMADO
ESPUMAS & SU CIRCUNSTANCIA DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
ESPUMAS & SU CIRCUNSTANCIA DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
¿CÓMO CONSEGUIR EL EQUILIBRIO?
ENCONTRANDO EL EQUILIBRIO – ESTRATEGIA DE MEJORA/OPTIMIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE MATERIALES CELULARES
Modificación de la Matriz
Polimérica
Control de Parámetros del
Proceso de Espumado
EstructuraCelular
PropiedadesFísicas Material
Espumado
Aplicación, Mercado
Opción #1
Opción #2
Morfologíade la MatrizPolimérica
NIVEL MICROSCÓPICO NIVEL MACROSCÓPICO
n
PS
ESPUMAS & SU CIRCUNSTANCIA DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
ESPUMAS & SU CIRCUNSTANCIA DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOS
DIFFUSION OF BLOWING AGENT
- Air: 25.3 mW/m·K
- CO2: 14.5 mW/m·K
Conductividad Térmica en Espumas Poliméricas
s: Conduccción a través de la fase sólidag: Conducción a través de la fase gaseosar: Radiaciónc: Convección en el interior de las celdas, despreciable si < 4mm.
, , , , , REDUCCIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD
TÉRMICA ACTUANDO SOBRE LA ESTRUCTURA
CELULAR
POLIURETANO + NANOPARTÍCULAS NANOPARTÍCULAS – NUCLEANTES EFECTIVOS EN MATERIALES ESPUMADOS
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOS
0 1 2 3 4 524
25
26
27
28
29
Con
duct
ivid
ad T
érm
ica
(mW
/m·K
)
Concentración Nanopartículas (wt%)
Conductividad Térmica
0 1 2 3 4 5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Red
ucci
ón C
ondu
ctiv
idad
Tér
mic
a (%
)
Concentración Nanopartículas (wt%)
Reducción efectiva de por la introducción de nanopartículas. Contenido óptimo- Mínimo en - 1wt%- 8% de reducción.
POLIURETANO + NANOPARTÍCULASConductividad Térmica
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOSPOLIURETANO + NANOPARTÍCULASEfecto nucleante de las nanopartículas – Análisis cuantitativo (Rayos X + Análisis de Imagen)
30 40 50 60 70 8090100
200
300
400
10
20
30
40
5060708090
100
Rel
ativ
e de
nsit
y /%
Time /s
neat PU 0.5% clays 1% clays 3% clays 5% clays
30 40 50 60 70 8090100
100
200
300
400
500
50
100
150
200
250
300
350
400
450 neat PU 0.5% clays 1% clays 3% clays 5% clays
Cel
l siz
e /
m
Time /s
EVOLUCIÓN DE LA DENSIDAD EVOLUCIÓN DEL TAMAÑO DE CELDA
40% REDUCCIÓN TAMAÑO CELDA
DENSIDAD CELULAR, (Nc , celdas/cm3)
50 100 150 200 250 300 350 400 4500.0
4.0x106
8.0x106
1.2x107
1.6x107
2.0x107
Cel
l den
sity
/cm
3
Time /s
neat PU 0,5% clays 1% clays 3% clays 5% clays
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOSPOLIURETANO + NANOPARTÍCULASEfecto nucleante de las nanopartículas – Análisis cuantitativo (Rayos X + Análisis de Imagen)
NO COALESCENCIADensidad Celular Constante
NUCLEACIÓN MEJORADAIncremento en el número de celdas por unidad de volumen
6 ó 1
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOSPOLIURETANO + NANOPARTÍCULASTamaño de celda en función de la concentración de nanopartículas, (Medido con Tomografía)
0 1 2 3 4 5
300
400
500
600
700
800
900
cell
size
/m
nanoclays content /%
� 2 VECES- REDUCCIÓN TAMAÑO CELDA � 8 VECES- REDUCCIÓN VOLUMEN CELDA
REDUCCIÓN DEL TÉRMINO DE RADIACIÓN
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOSPOLIURETANO + NANOPARTÍCULASFracción de Masa en las Aristas (fs) & Espesor Pared Celular ()
ESPESOR PARED CELULAR
Sección-2D de una celda después de aplicarla metodología de identificación de aristas
0 1 2 3 4 5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
cell
wal
l thi
ckne
ss /m
Nanoclays content /%
Contenido Nanopartículas (wt%) fs0 0.66
0.5 0.62
1 0.66
3 0.78
5 0.76
MENOR ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN
La fracción de masa en las aristas aumentay el espesor de la pared disminuye de modo
significativo
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOSPOLIURETANO + NANOPARTÍCULASFracción de Masa en las Aristas (fs) & Espesor Pared Celular ()
ESPESOR PARED CELULAR
Sección-2D de una celda después de aplicarla metodología de identificación de aristas
0 1 2 3 4 5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
cell
wal
l thi
ckne
ss /m
Nanoclays content /%
Contenido Nanopartículas (wt%) fs0 0.66
0.5 0.62
1 0.66
3 0.78
5 0.76
MENOR ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN
La fracción de masa en las aristas aumentay el espesor de la pared disminuye de modo
significativo
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOSPOLIURETANO + NANOPARTÍCULASFracción de Masa en las Aristas (fs) & Espesor Pared Celular ()
ESPESOR PARED CELULAR
Sección-2D de una celda después de aplicarla metodología de identificación de aristas
0 1 2 3 4 5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
cell
wal
l thi
ckne
ss /m
Nanoclays content /%
Contenido Nanopartículas (wt%) fs0 0.66
0.5 0.62
1 0.66
3 0.78
5 0.76
MENOR ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN
La fracción de masa en las aristas aumentay el espesor de la pared disminuye de modo
significativo
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOS� CONSTRUCCIÓN� AUTOMOCIÓN� ENERGÍAS RENOVABLES� AERONÁUTICA� INDUSTRIA NAVAL� TRENES� ETC…
VARIOS SECTORES ESTRATÉGICOS UTILIZAN ESPUMAS COMO ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Paneles o core de paneles sandwich
MADERA DE BALSA• Recurso natural, heterogeneo. • No válido en aplicaciones donde
haya que evitar absorción de agua. • Problemas de abastecimiento.• Problemas medioambientales
PVC ENTRECRUZADO• Elevado coste.• Necesario entrecruzar el PVC
para alcanzar bajas densidades.• Pocas compañias en el mundo
lo producen. • No es reciclable al final de vida
util.
POLIURETANO• Problemas medioambientales.• Termoestable: No fácilmente
reciclable. • Resistencia al fuego vía productos
halogenados• Propiedades mecánicas inferiores
a otros polímeros técnicos.
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOS� CONSTRUCCIÓN� AUTOMOCIÓN� ENERGÍAS RENOVABLES� AERONÁUTICA� INDUSTRIA NAVAL� TRENES� ETC…
VARIOS SECTORES ESTRATÉGICOS UTILIZAN ESPUMAS COMO ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Paneles o core de paneles sandwich
MADERA DE BALSA• Recurso natural, heterogeneo. • No válido en aplicaciones donde
haya que evitar absorción de agua. • Problemas de abastecimiento.• Problemas medioambientales
PVC ENTRECRUZADO• Elevado coste.• Necesario entrecruzar el PVC
para alcanzar bajas densidades.• Pocas compañias en el mundo
lo producen. • No es reciclable al final de vida
util.
POLIURETANO• Problemas medioambientales.• Termoestable: No fácilmente
reciclable. • Resistencia al fuego vía productos
halogenados• Propiedades mecánicas inferiores
a otros polímeros técnicos.
MATERIAL CELULAR ESTRUCTURALRECICLABLE (NO ENTRECRUZADO)
BAJA DENSIDAD POLÍMERO “COMODITY” Y “LOW
COST”: POLIPROPILENO
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOSPRODUCCIÓN DE ESPUMAS ESTRUCTURALES BASADAS EN POLIPROPILENOElección de la materia prima- Influencia de la reología del polímero base
GRADO DE POLIPROPILENO LINEAL
GRADO DE POLIPROPILENO DE ALTA RESISTENCIA EN FUNDIDO
Es necesario utilizar un polímero con reología adecuada para generarestructuras celulares de elevada calidad. Material NO ENTRECRUZADO
ESTRUCTURA VS PROPIEDADES- CASOS PRÁCTICOSPRODUCCIÓN DE ESPUMAS ESTRUCTURALES BASADAS EN POLIPROPILENOPP HMS + Proceso de producción novedoso = MATERIAL NO ENTRECRUZADO & BAJA DENSIDAD
Producción de un precursor sólido
Espumado del precursor bajo presión
y temperatura controlada en un molde cerrado.
Enfriamiento del material espumado
Mezclado materiales en extrusora doble husillo
LA RUTAICM
IMPROVED COMPRESSION MOLDING
PRESIÓN APLICADA DURANTE EL PROCESO DE ESPUMADOPRESIÓN APLICADA DURANTE EL PROCESO DE ESPUMADO
MOLDES AUTOEXPANDIBLESMOLDES AUTOEXPANDIBLES
• Geometrías simples definidas.• Buena precisión control densidad
PRODUCTOS ESPUMADOS NO ENTRECRUZADOS CON UN CONTROL INDEPENDIENTE DE LA DENSIDAD Y LA ESTRUCTURA. SIMILAR DENSIDAD PERO DIFERENTE
ESTRUCTURA CELULAR.
PRODUCTOS ESPUMADOS NO ENTRECRUZADOS CON UN CONTROL INDEPENDIENTE DE LA DENSIDAD Y LA ESTRUCTURA. SIMILAR DENSIDAD PERO DIFERENTE
ESTRUCTURA CELULAR.
AJUSTE ADECUADO DE LOS PARÁMETROS DE PROCESO Y DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA
AJUSTE ADECUADO DE LOS PARÁMETROS DE PROCESO Y DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA
ANICELL CELDA CERRADAANICELL CELDA CERRADAANICELL CELDA ABIERTAANICELL CELDA ABIERTA
ANICELL SOLUTIONS
ANICELL CELDA CERRADAANICELL CELDA CERRADA
� Cores espumados con elevadas propiedades mecánicas específicas obtenidas gracias a la combinaciónde una estructura de celda cerrada y elevados ratios de anisotropía, (mayor de 2).
� Dependiendo de la aplicación final, se puede variar la densidad del material entre 90 y 500 kg/m3.
PRODUCCIÓN DE ESPUMAS ESTRUCTURALES BASADAS EN POLIPROPILENOPP HMS + Proceso de producción novedoso = MATERIAL NO ENTRECRUZADO & BAJA DENSIDAD
ANICELL CC 180 Kg/m3
ANICELL CC 150 Kg/m3
Módulo Elástico (MPa) 180 120Esfuerzo de Colapso (MPa) 2.8 1.6
Contenido Celda Abierta (%) < 20 < 20Ratio de Anisotropía 2.3 2.6
ANICELL SOLUTIONS
ANICELL CELDA ABIERTAANICELL CELDA ABIERTA
PRODUCCIÓN DE ESPUMAS ESTRUCTURALES BASADAS EN POLIPROPILENOPP HMS + NANOPARTÍCULAS + Proceso de producción novedoso = MATERIAL NO ENTRECRUZADO & BAJA DENSIDAD
Paralelo a la dirección
de expansión
ANICELL OC SON MATERIALES NOVEDOSOS QUECOMBINAN ELEVADAS PROPIEDADES MECÁNICAS ESPECÍFICAS
CON UNA ESTRUCTURA DE CELDA ABIERTA: EXCELENTESESPUMAS ESTRUCTURALES PARA ABSORCIÓN DE SONIDO O
PRODUCCIÓN DE FILTROS.
ESTRUCTURAS CELULARES BIMODALES & 100% ABIERTA. RATIO ANISOTROPÍA: 2.3 – 2.5
� Combinación de un 100% de celda abierta y elevadas propiedades mecánicas específicas. � El uso de la ruta ICM junto con nanorefuerzos ha facilitado la generación de una nueva clase de materiales:
Espumas de polipropileno de celda abierta con elevada respuesta mecánica.
Perpendicular
ANICELL SOLUTIONS
PRODUCCIÓN DE ESPUMAS ESTRUCTURALES BASADAS EN POLIPROPILENOPP HMS + NANOPARTÍCULAS + Proceso de producción novedoso = MATERIAL NO ENTRECRUZADO & BAJA DENSIDAD
MODULO ELASTICIDAD
EspumasPVC
reticuladas
AniCell CC (Celda Cerrada)
AniCell OC (Celda Abierta)
PU rígido
Los productos ANICELL son COMPLETAMENTE RECICLABLESLa ruta ICM no implica entrecruzamiento del polímero aunque ni auncuando se generan materiales con densidades de 90 kg/m3
ANICELL se basa en un POLÍMERO “COMODITY”, POLIPROPILENO DE ALTA RESISTENCIA EN FUNDIDO
RESPUESTA MECÁNICA COMPARABLE a aquella de productoscomerciales basados en espumas de PVC reticulado o PU rígido.
ANICELL SOLUTIONS
PRODUCCIÓN DE ESPUMAS ESTRUCTURALES BASADAS EN POLIPROPILENOPP HMS + NANOPARTÍCULAS + Proceso de producción novedoso = MATERIAL NO ENTRECRUZADO & BAJA DENSIDAD
MODULO ELASTICIDAD
EspumasPVC
reticuladas
AniCell CC (Celda Cerrada)
AniCell OC (Celda Abierta)
PU rígido
Los productos ANICELL son COMPLETAMENTE RECICLABLESLa ruta ICM no implica entrecruzamiento del polímero aunque ni auncuando se generan materiales con densidades de 90 kg/m3
ANICELL se basa en un POLÍMERO “COMODITY”, POLIPROPILENO DE ALTA RESISTENCIA EN FUNDIDO
RESPUESTA MECÁNICA COMPARABLE a aquella de productoscomerciales basados en espumas de PVC reticulado o PU rígido.
ESPUMAS & SU CIRCUNSTANCIA = DENSIDAD & ESTRUCTURA CELULAR
APLICACIONES TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN
AHORRO DE MATERIA PRIMA & COSTES PROPIEDADES
DENSIDADDENSIDAD RELATIVAESTRUCTURA CELULAR
LA ESTRUCTURA CELULAR- MOTIVANDO LA EVOLUCIÓN
METODOLOGÍAS DE CARACTERIZACIÓN &
MODELIZACIÓN AVANZADAS
[email protected] POLIMÉRICOSREFUERZOS/AGENTES NUCLEANTES (NANO, MICRO, …)AGENTES ESPUMANTESAPLICACIONESTECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓNPARA GENERAR MATERIALES CELULARES AVANZADOS
Profesor Miguel Angel Rodríguez-PérezEmail: [email protected]
CELLMAT LABORATORYDPTO. FÍSICA DE LA MATERIA CONDENSADA
FACULTAD DE CIENCIASPASEO DE BELÉN, 7
47011, VALLADOLID—ESPAÑATELÉFONO: +34 983 423572
FAX: +34 983 423192http://www.cellmat.es
Dr. Cristina Saiz Arroyo Email: [email protected]
CELLMAT TECHNOLOGIES S.L.CENTRO DE TRANSFERENCIAS Y
TECNOLOGÍAS APLICADAS (CTTA)PASEO DE BELÉN 9A, OFICINA 105
47011, VALLADOLID-ESPAÑA
TELÉFONO:+34 983 189 [email protected]