Cargas minerales

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Las cargas minerales, también denominadas “fillers”, consisten en un conjunto de materia mineral, homogénea o con distintos componentes, de una misma o con distintas granulometrías, que responde a una determinada formulación. Suponen un componente fundamental en las formulaciones para composites de matriz polimérica. La selección de las cargas minerales apropiadas, así como su proporción respecto a la resina, tendrá una influencia directa en las propiedades del producto final. Los “fillers” condicionaran todo el proceso productivo, al influir en la viscosidad, el tiempo de gel, el tiempo de curado, etc…

Si quieres saber más sobre cargas minerales para materiales compuestos de matriz polimérica, a continuación te damos las claves para poder seleccionar la más adecuada para tu proyecto.

Cargas minerales para la producción de composites

Las cargas minerales son partículas sólidas, orgánicas o inorgánicas, que se añaden a la resina o al gel coat. La utilización de cargas minerales (fillers) en la producción de composites poliméricos tiene por objetivo básicamente:

- aportar las propiedades físico-mecánicas requeridas al producto final. La composición mineral y la proporción óptima de las cargas minerales respecto a la resina vendrá determinada por los requisitos y normas que deberá cumplir el producto final. Gracias a la combinación de distintos minerales podremos entre otros:
  - modificar las propiedades mecánicas: dureza, abrasión, flexión, etc …
  - aligerar o incrementar el peso del producto final
  - mejorar las propiedades conductoras o antiestáticas
  - mejorar la resistencia al fuego
- en el caso de las dolomitas, abaratar el coste de la mezcla al ser estas generalmente el componente más económico de la formulación

Tanto la composición mineral como la proporción con respecto a la resina, incidirán directamente en la forma de ejecución del proceso productivo ya que las cargas minerales:

- - determinan la viscosidad de la mezcla
  - afectan a la catálisis
  - pueden provocar contracciones durante el curado de la pieza
  - pueden afectar al color del producto final así como a otros aspectos estéticos
  - determinan las propiedades mecánicas y superficiales del producto final

Las cargas minerales, por tanto, son en gran medida responsables, de la forma de afrontar y organizar la fabricación de composites poliméricos.

Elección de los fillers adecuados para nuestro proyecto

A la hora de elegir la carga mineral más adecuada para nuestro proyecto, deberemos tener en cuenta los siguientes aspectos:

- el tamaño de las partículas (granulometría). Las partículas muy gruesas tendrán tendencia a irse al fondo de la mezcla. Por el contrario, las partículas demasiado finas pueden llegar a no dispersarse en la mezcla. Deberemos, por tanto, elegir el tamaño de partículas óptimo para nuestra formulación para evitar la decantación de la masa.
- la forma de la partícula (molturado). Si la partícula es como una pelota de golf, la resina se pegará fácilmente. Si por el contrario, la partícula es como una pelota de ping pong, será mucho más complicada su perfecta unión con la resina.
- la pureza de las partículas. En el caso de productos de masa homogénea pigmentada como el solid surface, es fundamental evitar la presencia de partículas contaminantes que puedan generar puntos negros en la superficie de la pieza.
- silanización

El aporte del silano a una carga mineral nos permitirá conseguir:

- - mayor translucidez
  - mayor resistencia al choque térmico de la pieza acabada
  - reducción de la dispersión térmica
  - menor viscosidad
  - tiempo de gel y curado más corto
  - mejor resistencia al vapor de agua
  - excelentes propiedades superficiales
  - mayor resistencia mecánica y química

En caso de composites poliméricos donde la capa exterior será un gel coat, la elección de la carga mineral adecuada se reducirá únicamente a:

- - cumplir las propiedades físico-mecánicas requeridas por el producto final
  - abaratar en lo posible el coste de la mezcla

Utilización del trihidrato de alúmina (ATH)

El trihidrato de alúmina (ATH) es una carga mineral que se obtiene por la digestión de la bauxita mediante el proceso Bayer. El ATH está químicamente combinado con tres moléculas de agua y tiene una alta temperatura de fusión. Debido a las propiedades físicas de este mineral, se ha convertido en una materia prima básica en la formulación de multitud de materiales compuestos: cauchos, poliuretanos, poliéster, siliconas, termoplásticos, cables, etc. cuando se trata de mejorar la resistencia al fuego.

Las ventajas de la utilización del trihidrato de alúmina son:

- - propiedades importantes como retardante de fuego y supresor de humos. En condiciones de incendio, el vapor de agua se libera a través de una reacción endotérmica que actúa para enfriar la superficie y desplazar el oxígeno requerido para la combustión. La barrera de carbón de óxido de aluminio resultante dificulta aún más la combustión y reduce la densidad del humo. Por esa razón, el trihidrato de alúmina se está convirtiendo en el retardante de llama más utilizado del mercado. Se trata de un mineral respetuoso con el medio ambiente. Su descomposición térmica se produce a unos 200 ° C, lo que lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones de plásticos y caucho.
  - excelente resistencia química y propiedades físicas. En combinación con la Bohemita nos permite mejorar la resistencia al rayado, brillo y a las manchas. Es especialmente resistente frente a los ácidos. Debido a estas altas prestaciones se ha convertido en una materia prima fundamental para la fabricación de productos tipo solid surface. Si quieres saber más sobre la producción de solid surface, haz click aquí.

Formulación para composites de última generación

Con la proliferación de composites de matriz polimérica destinados a nuevas aplicaciones, la formulación de cargas minerales específicas se ha convertido en una ciencia. En función de los requisitos a cumplir por estos nuevos compuestos poliméricos es conveniente seleccionar las cargas minerales adecuadas. Basándonos en una estrecha colaboración durante los últimos años con nuestros socios estratégicos, podemos ofrecer a nuestros clientes un departamento técnico especializado en la formulación y combinación de cargas minerales (fillers). La participación en el desarrollo de composites específicos nos ha permitido adquirir una experiencia reconocida y valorada en el sector. Si necesita mejorar las prestaciones de su producto o bien quiere crear un nuevo composite, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

Un buen ejemplo de nuestros desarrollos de cargas minerales en el campo de los composites poliméricos son nuestras cargas de bajo peso. Se trata de formulaciones en base a distintos minerales que consiguen disminuir el peso de un composite hasta un 40% sin disminuir las propiedades físico-mecánicas del producto final. Esto se traduce en unos menores costes de transporte y otras ventajas en la manipulación, tiempos de montaje, etc…

Conclusiones sobre cargas minerales

La selección de las cargas minerales apropiadas, así como su proporción respecto a la resina, tendrá una influencia directa tanto en las propiedades del producto final como en el propio proceso productivo. En el caso de materiales compuestos recubiertos con gel coat, buscaremos simplemente cargas minerales económicas que nos aseguren los requisitos físico-mecánicos del producto final. En el caso de necesitar aportar propiedades ignifugas a nuestros composites, los ath son la solución ideal. AITANA CHEMICALS ofrece a sus clientes un departamento técnico especializado en la formulación y combinación de cargas minerales (fillers). Gracias a la experiencia adquirida a lo largo de los años, y el apoyo de nuestro socio tecnológico, podemos desarrollar cargas minerales para proyectos específicos.

Si quiere estar permanentemente informado sobre todo lo referente a las cargas minerales, lea nuestros últimos artículos sobre este tema aquí.