Durante los últimos años se ha incrementado la demanda de materiales ligeros y resistentes,
especialmente en el sector aeronáutico; lo que ha ocasionado que el uso de materiales compuestos de
matriz polimérica haya aumentado en la fabricación de componentes y estructuras. Estas estructuras de
materiales compuestos están fabricadas, por lo general, con resinas termofijas sobre todo por la facilidad
de uso, la baja viscosidad que ofrecen y un bajo costo relativo. Aunque este tipo de resinas tiene como
desventaja una baja capacidad de reparación y no pueden ser reciclados. Debido a estas limitaciones se
ha despertado un renovado interés en la utilización de matrices termoplásticas en la fabricación de
materiales compuestos avanzados, aun cuando tienen viscosidades y temperaturas de procesamiento
más elevadas.
Se desarrolló un material compuesto termoplástico mediante la técnica de prensado en caliente
utilizando la infraestructura y equipos existentes con materiales constituyentes locales. Se eligió una
lámina de 0.5 mm de espesor de polipropileno (PP) como material matriz debido a sus buenas
propiedades mecánicas, bajo costo y disponibilidad en el mercado nacional. Igualmente para el refuerzo,
se seleccionó fibra de vidrio en un arreglo de tejido biaxial tipo tafetán. Para la fabricación de la lámina
de material compuesto se fabricó un molde en aluminio, dentro del cual son colocados preformas de los
materiales constituyentes. El molde es calentado hasta alcanzar la temperatura de fusión del PP,
posteriormente se le aplica una presión de consolidación utilizando una prensa mecánica para forzar al
polímero fundido a embeber las fibras del refuerzo.
El material compuesto resultante fue ensayado para obtener las fracciones volumétricas de los
constituyentes, empleándose la técnica de ignición de resina. Se obtuvieron las propiedades mecánicas
mediante el ensayo de tensión para las orientaciones de [0/90] y [±45]. Las propiedades obtenidas
fueron el módulo de elasticidad, modulo cortante en el plano, relación de Poisson y el esfuerzo máximo.
Los datos obtenidos del material compuesto desarrollado permitirán construir la base de la pirámide de
ensayos y diseñar un sistema que permita fabricar laminados y componentes de material compuesto de
matriz termoplástica.
Over the last years, the demand for lighter and stronger materials has increased, especially in the
aeronautical sector. Therefore, the use of polymer matrix composites has augmented in the components
and structures manufacturing. These composite structures are often made from thermosetting matrixes,
due to their ease of use, low viscosity and relative low cost. But the major drawbacks of thermosetting
resins are their very low reparability and almost null recyclability. This has awakened a renewed interest
in the use of thermoplastic matrixes in fabrication of advanced composites, despite its higher viscosities
and processing temperatures.
A thermoplastic matrix composite has been developed by means of the hot press technique
using the existing facilities with local constituents. For the thermoplastic matrix, a 0.5 mm thick
polypropylene (PP) sheet was selected, due its good mechanical properties, low cost and availability in
the domestic market. The same stands for the reinforcement, which fiberglass (FG) was selected in a
biaxial plain wave arrangement. A die mold tool was designed and made of aluminum to manufacture a
thermoplastic composite lamina. This was achieved by placing the constituents preform into the mold;
then, the mold was heated until the PP melting temperature was reached, afterwards a consolidation
pressure was applied by using a mechanical press to force the melted PP to impregnate the fibers.
The resultant composite was characterized to obtain its constituents’ volume factions by means
of the burn off technique, and then uniaxial tensile tests in the [0/90] and [±45°] orientations were
carried to obtain the modulus, axial-shear modulus, ultimate strength and Poisson ratios of the
manufactured lamina. The data gathered in these tests will be used to construct the composites test
pyramid’s base and to design a system that will permit the fabrication of thermoplastic composite
laminates and component
