Guía para la fabricación de compuestos FRP con resinas Vipel resistentes a la corrosión

Transcripción

1 Líder mundial en tecnología de la resina Resinas resistentes a la corrosión Guía para la fabricación de compuestos FRP con resinas Vipel resistentes a la corrosión

2 Reconocimientos y créditos Fotos de tapa, en sentido horario desde arriba a la izquierda: PITSA Heil Process Equipment Belco Manufacturing Co. Inc. Tri-Clor, Inc Fotografías de usuarios finales: Beetle Plastics Belco Manufacturing Containment Solutions, Inc. HEE Environmental Engineering Heil Process Equipment JTI Companies PITSA Ram Fiberglass RL Industries, Inc. Tri-Clor, Inc. U.S. Composite Pipe, Inc. Fotografías de la fabricación de materiales y compuestos: Heil Process Equipment JTI Companies Justin Tanks, LLC Plasteel International, Inc. RL Industries, Inc. Hasta donde tenemos conocimiento, la información aquí contenida es precisa. Sin embargo, no asumimos ninguna responsabilidad por la exactitud o la integridad de dicha información. Los datos de esta publicación se obtuvieron mediante prácticas y equipos de aceptación general en la industria. Debido a que los equipos, los materiales y las condiciones ambientales pueden diferir, no podemos garantizar la obtención de los mismos resultados exactos. El usuario de esta publicación es el único responsable de determinar que la información de la guía sea adecuada el uso específico o aplicación final.

3 Índice 1. Introducción...Página 3 2. Selección de un sistema de resinas resistente a la corrosión...página 4 3. Selección de refuerzos...página Catalizadores, promotores y otros aditivos...página Control de calidad de las resinas, y registros...página 20 Tabla 1. Ensayos habituales de control de calidad...página 22 Tabla 2. Generalidades de los equipos de control de calidad...página Manipulación, seguridad y aspectos regulatorios de las resinas... Página Pautas para el procesamiento de compuestos...página Apéndice Formulaciones características y tiempos de gel de las resinas Vipel selectas...página 32 Información sobre las marcas registradas...página 36 Referencia cruzada de resinas anticorrosivas Vipel...Página 37 1

4 1 Introducción 2 Parte de un ventilador Vipel K022-CC Heil Process Equipment

5 1 En función de la experiencia e idoneidad del lector, esta guía puede servir como referencia, manual o herramienta educativa. Su principal objetivo son los fabricantes, quienes pueden beneficiarse con la tecnología de resinas de AOC para fabricar compuestos de polímeros reforzados con fibra (FRP, por sus siglas en inglés) para ambientes corrosivos. Además, puede ser útil para ingenieros, consultores, gerentes de planta y otras personas en puestos directivos, que recomiendan, diseñan o usan compuestos por sus propiedades resistentes a la corrosión. En miles de instalaciones de todo el mundo, los compuestos FRP hechos con resinas AOC han estado combatiendo los altos costos de la corrosión por décadas. Las químicas de Vipel constituyen la norma mundial para las tuberías de agua y cloacas de gran diámetro, tanques subterráneos de almacenamiento de combustible y rehabilitación de cloacas. Las resinas resistentes a la corrosión Vipel se usan también en plantas de procesos químicos, operaciones de extracción de solventes minerales, centrales de generación eléctrica e industrias alimenticias. AOC mantiene su liderazgo en compuestos resistentes a la corrosión con una amplia gama de resinas termoestables Vipel, diseñadas para resistir los ataques corrosivos de químicos, la humedad, los ciclos térmicos y la tensión por fatiga. Ciertos productos Vipel son aptos para el contacto con alimentos, agua potable, productos farmacéuticos y otras sustancias que deban cumplir con normativas regulatorias de organismos tales como la Dirección de Alimentos y Medicamentos (FDA) y el Departamento de Agricultura (USDA) de los EE.UU. Para suplir necesidades específicas, existen resinas Vipel que brindan propiedades ignífugas, de baja generación de humo, de alta resistencia térmica y de elevada resistencia mecánica. Puede usar este manual para encontrar la resina resistente a la corrosión Vipel de AOC que cuenta con las propiedades específicas adecuadas, sin sobredimensionar (ni encarecer) el producto. Como la tecnología de resinas Vipel es parte de un sistema de materiales de ingeniería, esta guía cubre también la selección de refuerzos, los catalizadores y químicos afines, los aditivos para mejorar el rendimiento, los controles de calidad y los registros. Además, aborda importantes temas vinculados a la fabricación, el medio ambiente, la salud y la seguridad. Depurador Vipel K022-CC HEE Environmental Engineering 3

6 2 Selección de un sistema de resinas resistente a la corrosión 4 Parte de una nervadura del revestimiento de una chimenea Vipel K022-AC Tri-Clor

7 Responsabilidad del fabricante La mayoría de los fabricantes garantizan los materiales, la fabricación y el cumplimiento con las normas correspondientes. Pero, por lo general, excluyen la resistencia a la corrosión o el rendimiento. La composición química y el proceso están bajo el control del usuario, no del fabricante. Si bien la mayoría de los usuarios acepta esta situación, el fabricante tiene la responsabilidad final en la selección de las resinas correctas. Los fabricantes de resinas brindan los datos de las propiedades físicas clave de las resinas, las regulaciones, la resistencia a la corrosión laminar, el proceso de laminado y el sistema de curado. 2 Diseño de un tanque de enjuague PITSA Normalmente, la selección de resinas para equipos resistentes a la corrosión depende del ambiente químico y de la temperatura de servicio. Otros factores que pueden influenciar la selección: Los usuarios experimentados especifican resinas particulares o genéricas en base a experiencias anteriores con equipos FRP en sus plantas. Al redactar especificaciones para industrias y procesos particulares, las empresas de ingeniería tienden a especificar varias resinas en base a la sugerencia de proveedores y fabricantes de resinas. Los requisitos mecánicos y estructurales pueden ser más importantes que la exposición a los químicos. Si no hay datos históricos de resistencia química o de exposición, es necesario ensayar las resinas candidatas en el laboratorio. Para quien toma las decisiones, el aspecto económico es más importante que el rendimiento a largo plazo o el ciclo de vida útil. El fabricante controla la selección en base a la inexperiencia del usuario o a la satisfacción con compras anteriores. AOC tiene el compromiso de proporcionar al fabricante y a sus clientes la mejor información posible, para guiarlos en la selección de sistemas de resinas con la máxima confianza en el rendimiento de los equipos. Lo que el fabricante debe saber La selección confiable de resinas exige información exacta y completa sobre el uso del equipo en cuestión. Cuando el cliente depende del fabricante para seleccionar la resina, se necesita información detallada de la operación. El fabricante debe exigir tales datos aun cuando el cliente especifica claramente una resina en particular y consulta sobre la aceptabilidad de resinas alternas. Con frecuencia, el usuario indica el nombre de un sistema de resinas y proporciona un detalle de la construcción laminar para una aplicación en particular. Estos requerimientos pueden basarse en experiencias anteriores o en recomendaciones del fabricante de resinas, del proveedor de productos químicos o del fabricante del equipo. El fabricante siempre debe verificar el origen de la selección y la aceptabilidad de sistemas alternos. Si el usuario no aporta información clara, el fabricante debe confirmar por escrito lo estipulado por el usuario, y eximir a su compañía de la responsabilidad en la selección. El fabricante meticuloso desea hacer el mejor trabajo posible para el cliente. Esto solo se logra con información completa y precisa sobre el proceso químico y las condiciones de operación. El cumplimiento del fabricante con las normas de Máxima Tecnología de Control Disponible (MACT) de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de los EE.UU. para la industria de plásticos reforzados estipula la responsabilidad en el consumo de resinas de acuerdo al contenido de Contaminantes Peligrosos del Aire (HAP). Para las resinas resistentes a la corrosión, los HAP controlados son los monómeros del estireno y del metil metacrilato. 5

8 Recomendaciones del fabricante Cuando el usuario, el especificador o el dueño dependan de la recomendación del fabricante para la selección del sistema de resinas, el usuario debe indicar todos los aspectos de la aplicación y del proceso. Algunos datos de la siguiente lista de factores relativos a la aplicación y el proceso no afectan la selección de resinas de manera directa, pero ejercen una clara influencia en el diseño. Para seleccionar el sistema adecuado de resinas apropiado, determine lo siguiente: El nombre común y, cuando sea posible, el nombre químico de la sustancia a la cual el compuesto va a estar expuesto. Por ejemplo, ácido muriático es el nombre común del ácido clorhídrico. Este tipo de información suele encontrarse en la Hoja de Seguridad del agente. La concentración de cada uno de los componentes químicos. En corrientes de desechos u otras mezclas, es imperativo averiguar el nombre químico y la concentración de cada componente. El peso específico de cada solución o mezcla química. El ph, si es un sistema acuoso. El rango normal de temperatura de operación. Debe conocerse todo aumento previsible de temperatura a causa de las alteraciones en el proceso o de otras condiciones anormales. La temperatura máxima de uso (que no es lo mismo que la temperatura máxima de diseño). Consulte los datos específicos de temperatura de deflexión térmica de las resinas en las hojas de datos de AOC. Los valores de presión o vacío. En el caso de los tanques, es importante saber si el llenado será por presión, como en el caso de los camiones cisterna. En los sistemas de ventilación cerrada, debe indicarse claramente la caída de presión que soporta el equipo. El tiempo de exposición al agente, si esta no es continua. En ciertos casos inusuales, el período de exposición previsto es breve. Por ejemplo, el laminado solo soporta salpicaduras ocasionales. Los caudales: el rango de caudales de entrada y de salida. Si es necesario contar con protección ignífuga. Esto debe quedar claramente expresado, junto con la clasificación de dispersión de llama y los requisitos para el humo. La ubicación de la instalación (interior o exterior). Si es exterior, deben conocerse los rangos anuales de temperatura ambiente, los vientos locales, la carga de nieve y los requisitos sísmicos. Los requisitos de aislamiento y calefacción. Esto es particularmente importante cuando es necesario contar con protección anticongelante o de otra índole. Si se usan serpentines de calefacción, debe mantenerse una separación adecuada en las toberas de entrada y salida, a fin de evitar sobrecalentamientos localizados. Los requisitos de agitación y recirculación. La presencia de equipos de agitación en tanques puede afectar considerablemente el diseño. Deben indicarse todas las cargas, como el peso muerto, la potencia, el torque y los momentos de flexión. Las mezcladoras con entrada lateral deben contar con un soporte independiente. La recirculación no debe interferir con los orificios normales de llenado, salida o desbordamiento. Otras cargas mecánicas, como las plataformas o los pasillos, que deba soportar el equipo. Los requisitos para procesos alimenticios y farmacéuticos. Cuando corresponda, debe indicarse el uso en procesos alimenticios y farmacéuticos. Las técnicas de limpieza y esterilización pueden ser más severas que la exposición química. La aplicación de materiales compuestos en estos procesos debe resistir el contacto con alimentos, así como los materiales y las técnicas de limpieza y esterilización particulares. AOC ofrece resinas que cumplen con las exigencias de la Dirección de Alimentos y Medicamentos (FDA) de los EE.UU. Consulte la información específica en las hojas de datos de las resinas AOC. La descripción del proceso, cuando en el tanque se lleva a cabo una reacción, como la neutralización. Cuando haya reacciones exotérmicas, deben describirse los rangos de temperatura, desde el comienzo hasta el punto máximo, y las metodologías para evitar que se superen los límites de temperatura de operación. Además, el rango de tiempo puede ser importante para evitar los choques térmicos. 6

9 Líder mundial en tecnología de la resina Guía de resinas Vipel resistentes a la corrosión Resinas resistentes a la corrosión La exposición a temperaturas elevadas durante breves lapsos no afecta la integridad del producto, siempre que no se supere la temperatura de distorsión por calor de la resina curada. Sin embargo, deben conocerse la máxima temperatura del proceso y el tiempo de exposición a tal temperatura. Cuando no se indica el uso específico, el fabricante debe consultar a AOC. La información antes indicada debe enviarse a: Corrosion Product Leader AOC 950 Highway 57 East Collierville, TN Teléfono: (901) Fax: (901) Guía de resinas resistentes a la corrosión AOC AOC cuenta con una guía de resinas resistentes a la corrosión, tanto impresa como digital su sitio web especializado www. corrosionresins.com. Normalmente, a partir de la información de la sección anterior es posible seleccionar una resina adecuada de la guía. La temperatura indicada en la guía es el valor máximo al que la resina ha exhibido un comportamiento adecuado en el laboratorio, en otro proceso similar o en el campo. Consulte los datos específicos de temperatura de deflexión térmica de las resinas en las hojas de datos de AOC. A solicitud del cliente, es posible ensayar los ambientes que no han sido probados anteriormente. La durabilidad no debe interpretarse como la conservación plena de todas las propiedades visuales y físicas, sino más bien como una expectativa de rendimiento de una estructura diseñada y fabricada correctamente. La resistencia de las resinas Vipel a los ambientes químicos indicados en la guía fue determinada según la norma ASTM C581 o posterior. Por lo general, el ensayo de inmersión ASTM C581 es más exigente que las condiciones reales del proceso. La lista no es válida para mezclas de agentes distintos, a menos que se indique explícitamente. Contiene agentes químicamente declarados y ciertas marcas comerciales de químicos, cuya composición química no ha sido declarada de manera precisa. El botón Asesor en corrosión ( Corrosion Advisor ) en el sitio web proporciona un enlace directo para enviar un correo electrónico con esta información al Jefe de Productos Resistentes a la Corrosión. Opciones para la selección de resinas El fabricante tiene varias opciones que pueden influir en el proceso de selección de resinas. Los ambientes químicos menos hostiles ofrecen más alternativas. Cuando los procesos son más rigurosos, las posibilidades se reducen. Más aún, el sistema de resinas escogido debe contar con características razonables de procesamiento en las diferentes operaciones de moldeo y fabricación que se utilicen. Las resinas Vipel de AOC que aparecen en esta guía son adecuadas para los procesos habituales de aplicación manual, rociado y bobinado de filamentos, utilizados principalmente en la fabricación de tanques, tuberías, ductos y otros equipos resistentes a la corrosión. Sigue a continuación una breve descripción de las tecnologías disponibles de resinas. Par asistir al fabricante con información más detallada, el apéndice de esta guía contiene las formulaciones características y los tiempos de gel de resinas Vipel selectas. El soporte técnico de AOL también puede ayudar a los fabricantes a desarrollar formulaciones para procesos de molde cerrado tal como el moldeo por transferencia de resina, el moldeo ligero por transferencia de resina y la infusión de resina. PRECAUCIÓN: Muchas aplicaciones y procesos químicos enumerados en esta guía hacen referencia a las NOTAS en la columna adyacente al producto químico. Esas notas forman parte de las recomendaciones, y deben cumplirse estrictamente. Las notas indican los requisitos específicos de cada aplicación en cuanto a los 7

10 materiales de velo, los sistemas de curado, la fabricación de revestimientos, el espesor y el poscurado. 8 Tecnologías de resinas AOC fabrica una amplia gama de productos resistentes a la corrosión, que consta de vinilésteres y poliésteres. Las resinas viniléster contienen Bisfenol A epóxico y Novolac epóxico. Entre los poliésteres se encuentran los productos isoftálicos, tereftálicos y cloréndicos. Los vinilésteres se venden en los mercados de productos químicos, papel y pasta, farmacéuticos, minería, generación eléctrica, alimentos y de alta pureza. Los vinilésteres y poliésteres se usan para el tratamiento de aguas de uso local y de desechos, y para una amplia gama de procesos químicos y alimenticios en general. La alta resistencia a la tracción del viniléster con Bisfenol A proporciona una elevada dureza y resistencia al impacto. Vinilésteres La mayoría de las resinas viniléster se entregan sin promotor, a fin de que el fabricante cuente con la máxima flexibilidad en la formulación para suplir los requisitos del proceso y de curado. Los fabricantes con menos experiencia deben estudiar cuidadosamente las formulaciones proporcionadas y consultar con el Jefe de Productos de AOC, para recibir orientación en el desarrollo de sistemas de curado acelerado. Tanque de doble laminado Vipel F010 RL Industries Los vinilésteres epóxicos con Bisfenol A son ideales para todos los procesos, y compatibles con la mayoría de los materiales de velos y de refuerzo. Estas resinas poseen también los sistemas de promotor y catalizador de mayor flexibilidad. Estas resinas son confiables para trabajar con sistemas especializados, como el curado BPO/DMA para procesos con hipoclorito de sodio. Existen otros sistemas aptos para partes gruesas y delgadas, donde son importantes el tiempo de gel y la flexibilidad de las temperaturas exotérmicas. Las resinas de la serie Vipel F010 son las más utilizadas para los procesos corrosivos. El contenido de estireno de las Vipel F010 es relativamente bajo, y ayuda a que los fabricantes cumplan con los requisitos de MACT. Ductos de calefacción, ventilación y aire acondicionado de alta resistencia Vipel K022-AA Ram Fiberglass Las Vipel F007 tienen un contenido de estireno aún más bajo, y son una alternativa posible. Las Vipel F010 tienen una excelente resistencia a la corrosión en la mayoría de los ambientes químicos más rigurosos. Las Vipel F017 son de viniléster epóxico elastomérico, y se utilizan para imprimación y donde se necesite dureza inherente. Las resinas viniléster epóxicas con Bisfenol A e ignífugas Vipel K022 son para equipos ignífugos y resistentes a la corrosión. La serie Vipel K022 abarca varias tecnologías: La serie Vipel K026-AA cumple con los requisitos del código de dispersión de llama y humo Clase I según la norma ASTME 84 sin el uso de sinergéticos. Esta versión tiene el peso específico más alto. La serie Vipel K022-AC cumple con los requisitos del código de dispersión de llama Clase I según la norma ASTM E84 sin el uso de sinergéticos. Es recomendable para el revestimiento de chimeneas. La serie Vipel K022-CC cumple con los requisitos del código de dispersión de llama Clase I según la norma ASTM E84, con el agregado de 1,5% de trióxido de antimonio. Es adecuada para una amplia gama de aplicaciones. La serie Vipel K022-CN cumple con los requisitos del código de dispersión de llama Clase I, según la norma ASTM E84. Contiene productos sinergéticos de antimonio. Su principal uso es en piezas estructurales. La serie Vipel K022-E cumple con los requisitos del código de dispersión de llama Clase I según la norma ASTM E84, sin el agregado de sinergéticos. Este producto está diseñado para procesos de infusión.

11 Los vinilésteres epóxicos de Bisfenol A de alto entrecruzamiento son variantes únicas de la química básica de los vinilésteres. La serie Vipel F080 está formada por vinilésteres epóxicos de alto rendimiento, que proporcionan una gran resistencia a la corrosión tanto a álcalis como a ácidos, y con buenos valores térmomecánicos. 2 La serie Vipel F083 es una versión con bajo contenido de estireno (<35%), que brinda una excepcional resistencia a la corrosión frente a químicos oxidantes tales como los ácidos a altas temperaturas. La serie Vipel K023 cumple con los requisitos del código de dispersión de llama Clase I según la norma ASTM E84, sin el agregado de sinergéticos. Es un producto ignífugo, de bajo contenido de estireno (<35%). Torre para depuración húmeda Vipel F085 Heil Process Equipment La Vipel F086 cuenta con la misma resistencia a la corrosión a una TDC de 166 C (330 F) La serie Vipel K095 cumple con los requisitos del código de dispersión de llama y humo Clase I, según la norma ASTM E84, sin el uso de sinergéticos. Poliésteres no saturados Los poliésteres fumarato de Bisfenol A, como el Vipel F282, se usan ampliamente en procesos que soportan corrosión. Muchos usuarios han usado exitosamente estas resinas durante más de 30 años, y las prefieren frente a los vinilésteres. Las temperaturas de distorsión por calor son ligeramente mayores que las de los vinilésteres básicos, aunque su resistencia a la tracción es menor. Ductos para control de olores Vipel F010 JTI Technologies Los vinilésteres epóxicos Novolac brindan una resistencia única en ámbitos agresivos, donde la durabilidad de los vinilésteres es limitada. Las resinas viniléster epóxicas Novolac de Vipel son altamente reactivas y muy sensibles a las variaciones en los sistemas de curado. Si bien son compatibles con la mayoría de los materiales de velo y de refuerzo, la reactividad y las temperaturas exotérmicas exigen que el laminador sea más hábil y experimentado. Las Vipel F085 aportan resistencia a temperaturas elevadas [temperatura de distorsión por calor (TDC): 149 C (300 F)] y mayor resistencia a ciertos solventes. Los poliésteres cloréndicos ignífugos, como el Vipel K190, están diseñados para brindar una excelente resistencia térmica y a la corrosión frente al cloro disuelto y los ácidos oxidantes. La serie Vipel K 190 cumple con los requisitos del código de dispersión de llama y humo de Clase I según la norma ASTM E84, con el agregado de 3% de trióxido de antimonio. NO es recomendable usar resinas cloréndicas en ambientes cáusticos. Las resinas poliéster isoftálicas generalmente son adecuadas para procesos químicos leves con temperaturas constantes de operación inferiores a 82 C (180 F). Los poliésteres isoftálicos Vipel son adecuados para soluciones ácidas y cáusticas débiles, con un ph de 2 a 10 a distintas temperaturas. Estas resinas son adecuadas para muchos usos en agua y tratamientos de desechos, tales como alumbre, cloruro férrico, coagulantes, agua 9

12 potable, aguas de desecho municipales y emulsiones poliméricas acuosas. Consulte las recomendaciones específicas en la guía de resinas resistentes a la corrosión de AOC. Las resinas isoftálicas son considerablemente más económicas que las viniléster, y son más fáciles de trabajar en ciertas operaciones de fabricación. Debido al bajo costo, suelen usarse en las capas estructurales de ámbitos poco exigentes, detrás de las barreras anticorrosivas internas de resinas de alta calidad. Las resinas isoftálicas normalmente están preactivadas, y poseen tiempos razonables de gel para la mayoría de las aplicaciones manuales y por rociado que utilizan sistemas de curado con peróxido de MEK a temperatura ambiente. La ausencia de requisitos de medición ni de activación por parte del fabricante reduce el costo. El poliéster isoftálico Vipel F701 es una clásica resina de ácido isoftálico / anhídrido maleico 1:1 con excelentes características de manipulación y procesamiento. El Vipel F701 se usa ampliamente en diversos ambientes ligeramente corrosivos, como recipientes de almacenamiento, tuberías, instalaciones de agua potable y alimenticias, equipos de control de la polución, conductos y otras aplicaciones. La serie Vipel K733 son resinas isoftálicas ignífugas. La serie Vipel K733-A cumple con los requisitos del código de dispersión de llama Clase I según la norma ASTM E84, sin el agregado de sinergéticos. La serie Vipel K733-B necesita el agregado de 1,5% de trióxido de antimonio para cumplir con los requisitos del código de dispersión de llama Clase I según la norma ASTM E84. Sección de tanque aplanada para despacho Vipel F737 PITSA Los productos de la serie Vipel F701-S contienen menos estireno, a fin de cumplir con MACT. Las Vipel F737 y Vipel F739 son resinas poliéster isoftálicas elásticas. Poseen también excelentes características de manipulación y procesamiento, son ideales para ambientes acuosos y son productos probados para muchas aplicaciones con tuberías de gran diámetro, como las tuberías de entrada y salida de centrales eléctricas. La Vipel F707 es una versión con neopentilglicol (NPG), que se adhiere a ciertas clases de PVC. Para esta propiedad, deben efectuarse ensayos de adherencia. Cabezal de tubería de agua de enfriamiento Vipel F737 Beetle Plastics La Vipel F764 es una resina isopoliéster de alto entrecruzamiento que cumple con los requisitos 1316 y 1746 del laboratorio Underwriters Laboratories (UL) para equipos de almacenamiento subterráneo. La norma UL 1316 abarca los tanques de almacenamiento subterráneo completamente hechos con materiales compuestos, y que contienen derivados del petróleo, alcoholes, y mezclas de alcohol y gasolina. La norma UL 1746, Partes II y III, corresponde a los tanques de acero protegidos con un laminado externo de material compuesto polimérico. 10

13 La Vipel F744 es una versión de alto entrecruzamiento, diseñada principalmente para tanques subterráneos de combustible hechos de material compuesto, pero que puede usarse en cualquier aplicación que necesite resistencia a una amplia gama de solventes, químicos y soluciones ácidas. Estas resinas cumplen con los requisitos de las normas 1316 y 1746 del laboratorio Underwriters Laboratories (UL) para aplicaciones de almacenamiento subterráneo. 2 Oficinas de venta Líder mundial en tecnología de la resina Sección de interceptador de alcantarillado Vipel F701 U.S. Composite Pipe Norteamérica Fax: northamerica@aoc-resins.com América Latina Fax: latinamerica@aoc-resins.com Medio Oriente Fax: middleeast@aoc-resins.com Europa Fax: europe@aoc-resins.com Guía de selección de productos Resinas resistentes a la corrosión Vipel Resinas resistentes a la corrosión India india@aoc-resins.com Asia/Australia Fax: asia@aoc-resins.com Tanques de almacenamiento subterráneo Vipel F774 Containment Solutions Las resinas poliéster tereftálicas son químicamente similares a las isoftálicas, y proporcionan una resistencia a la corrosión que compite bien con estas. En vista de que las tereftálicas, por lo general, exhiben una mayor temperatura de distorsión por calor y una mayor elongación que las isoftálicas, las primeras suelen recomendarse en lugar de las segundas, excepto cuando se necesita resistencia a los rayos UV. La principal diferencia química entre una y otra es el tipo de ácido (tereftálico o isoftálico) que se usa para crear la resina poliéster base. La Vipel F713 es una resina estándar tereftálica / maleica 1:1, con excelentes características de manipulación y procesamiento. Guía de selección de productos La Guía de Selección de Productos AOC está diseñada para asistir a los fabricantes en la selección de la resina Vipel que mejor supla sus requisitos de resistencia y valor. Enumera y describe los productos según el tipo de resina y la denominación de la serie de productos. Cuenta también con una referencia cruzada a las resinas AOC resistentes a la corrosión, que indica las resinas similares de otros fabricantes. Esta tabla puede ayudar al fabricante a seleccionar la resina o resinas de AOC adecuadas cuando las especificaciones permitan la alternativa similar o equivalente. La referencia cruzada también está aparece en el apéndice de esta publicación. Si desea contar con una copia actualizada de la guía, consulte a un especialista en corrosión de AOC o descargue una copia desde 11

14 3 Selección de refuerzos Roving tejido de fibra de vidrio 12

15 La selección de refuerzos no es tan complicada como la de resinas. El proceso químico puede afectar la selección del velo para las superficies expuestas, así como el tipo de vidrio del roving para pistola y las mallas utilizadas en las capas interiores adyacentes a la superficie. Los estándares de la industria, las especificaciones de los proyectos, los procesos de fabricación y las técnicas de aplicación suelen estipular el resto de los refuerzos utilizados. a 0,015 pulgadas) por pliegue o capa. Como se indicó en la guía de selección de resinas resistentes a la corrosión, ciertas condiciones agresivas exigen la presencia de dos (2) pliegues o capas de velo. Velos superficiales 3 Malla de filamentos discontinuos Velo de vidrio C Mallas de filamentos discontinuos Normalmente, los filamentos de estas mallas son de fibra de vidrio tipo E o ECR de 3,8 cm (1,5 pulgadas) de longitud. Las mallas suelen proveerse en rollos con densidades de 225 a 600 g/m 2 (0,75 a 3,0 onzas/ pie 2 ) y anchos de 7,6 cm a 304 cm (3 a 120 pulgadas). Para los laminados resistentes a la corrosión, las más comunes son las de 225 a 450 g/m 2 (0,75 a 1,5 onzas/ pie 2 ). Los aglutinantes que se aplican a los filamentos discontinuos para mantener la malla unida deben ser compatibles con el sistema de resinas utilizado. Velo sintético El objetivo de los velos superficiales es proporcionar un pequeño refuerzo [0,25 mm a 0,76 mm (0,01 a 0,03 pulgadas) de espesor] a las capas ricas en resina de las superficies expuestas de equipos resistentes a la corrosión, a fin de reducir las fisuras y el agrietamiento de la resina. El velo más utilizado es el de fibra monofilamento de vidrio tipo C o ECR. Los velos sintéticos de poliéster u otras fibras artificiales, como el Nexus, se usan en ambientes químicos que atacan la fibra de vidrio. En ciertos ámbitos rigurosos suelen preferirse los velos especiales. El peso y el espesor de los pliegues del velo determinan el espesor de la capa de refuerzo. Habitualmente, la capa superficial resultante posee del 90 al 95% de resina por peso. Los velos típicos generan un espesor de 0,25 0,38 mm (0,010 Aplicación manual de malla de fibra de vidrio Algunas mallas de filamentos discontinuos, si bien son compatibles con la mayoría de las resinas resistentes a la corrosión, con ciertas resinas viniléster pueden exhibir un fenómeno visual denominado destello y jack straw. Aunque esto no incide estructuralmente en el laminado, puede afectar el rendimiento químico a largo plazo en ambientes agresivos. La presencia de destellos y de jack straw puede causar el rechazo de algunos clientes. 13

16 Roving tejido, mantas especiales El roving tejido [814 g/m 2 (24 onzas/yarda 2 )] es el refuerzo suplementario más usado para las capas estructurales de aplicación manual y rociado en laminados resistentes a la corrosión. Por lo general, estos materiales se colocan entre capas de malla de filamentos discontinuos o de equivalentes para rociado, para evitar los pliegues tejidos adyacentes. Una práctica aceptada en la industria es alternar pliegues de malla o pliegues cortados con estos refuerzos. Las mantas unidireccionales se utilizan para proporcionar resistencia en una dirección. En general, las mantas unidireccionales tienen las fibras de vidrio en sentido transversal (a través del ancho del rollo) y las hebras reticulares en el sentido de la trama (el largo del rollo). Estas mantas suelen colocarse en estructuras bobinadas con filamentos para añadir resistencia longitudinal o axial, particularmente donde el ángulo de enrollado es amplio (casi circunferencial). Estos materiales están disponibles en diversos anchos, de 10,2 a 305 cm (4 a 120 pulgadas), en función del tipo de producto, el proceso de trenzado o tejido y la maquinaria. Mantas combinadas Estas mantas son una combinación de mallas de filamentos discontinuos con roving tejido o mantas bidireccionales en un solo rollo. Existen muchas opciones de peso y ancho. La más común es una malla de 450 g/m 2 (1,5 onzas/pie 2 ) unida a un roving tejido de 814 g/m 2 (24 onzas/yarda 2 ) o a una manta bidireccional de 610 g/m 2 (18 onzas/yarda 2 ). Estos materiales especiales son adecuados para juntas externas de tuberías, tanques y ductos. Ciertas especificaciones limitan o prohíben el uso de este tipo de refuerzos, y exigen una autorización previa por escrito. Roving tejido Roving para pistola El roving para pistola es una fibra continua apta para cortar con una pistola de corte convencional. Se entrega en un paquete sin centro llamado torta o bola. La densidad del material se especifica como rendimiento, y se expresa en longitud / peso. Los rendimientos habituales son de 423 a 463 m/kg (210 a 230 yardas/libra). En general, los rovings para pistola son de vidrio tipo E. También hay rovings tipo ECR, que brindan una mejor resistencia química en ambientes agresivos. Manta unidireccional Las mantas bidireccionales son similares al roving tejido, excepto que estos se mantienen unidos mediante hebras reticuladas que no son de vidrio. Esto mantiene el roving del laminado final recto, y tiende a aumentar las propiedades físicas en comparación con el roving tejido. Roving para pistola Como en el caso de las mallas de filamentos discontinuos, el aglutinante del roving debe ser compatible con el sistema de resinas que se utilice. El aglutinante del roving afecta también los atributos de procesamiento tales como la facilidad de corte, la caída de fibras de la corriente de vidrio de resina, el grado de acumulación de estática y la catenaria. 14

17 Probablemente, características más importantes son la impregnación y la dispersión después de que el roving ha sido cortado y rociado en la pieza con la resina. La calidad final del laminado depende del grado en que se elimine el aire atrapado. La facilidad de eliminación del aire durante la dispersión afecta de manera directa las posibilidades de que el trabajador logre una calidad aceptable. de vidrio tipo E. También hay rovings tipo ECR, que brindan una mejor resistencia química en ambientes agresivos. Los aglutinantes o acabados de los rovings para bobinado deben ser compatibles con el sistema de resinas que se utilice. El aglutinante afecta las características de impregnación, de procesamiento y de manipulación. 3 Proceso de bobinado de filamentos Proceso automático de rociado Rovings para bobinado de filamentos Los rovings para bobinado deben ser resistentes a la rotura de fibras, ya que se traccionan de la bobina en una cántara a través de varios ojales de guía hacia el baño de impregnación o el cabezal aplicador. Algunos sistemas impregnan el roving en un baño previo de resina, mientras que otros aplican la resina al mandril. En ambos casos, las características de manipulación desde la bobina de roving hacia la pieza son muy importantes. Una vez que el roving llega a la pieza, la impregnación, la tensión de la cinta y la uniformidad de la banda multiroving afectan el espesor, la densidad y la relación vidrio / resina del laminado ya curado. Rovings para bobinado de filamentos en una cántara Los rovings para bobinado, al igual que los rovings para pistola, son fibras continuas que se suministran en tortas o bolas. El peso se especifica como rendimiento, y se expresa en longitud / peso. Los rendimientos habituales son de 227 a m/kg (113 a 675 yardas/libra). En general, este producto es 15

18 4 Catalizadores, promotores y otros aditivos 16 Agregado de promotor a una resina no activada

19 En general, los procesos de moldeado abierto utilizan sistemas de curado a temperatura ambiente. A la resina que se adquiere preactivada o mezclada por el fabricante se le añade un catalizador, y utiliza promotores, aceleradores y otros aditivos que aportan características específicas al curado. Mediante el uso cuidadoso y experto de estos aditivos, pueden adaptarse selectivamente el tiempo de gel, el tiempo de gel en el punto exotérmico máximo y la temperatura. El apéndice de esta guía proporciona los tiempos de gel característicos de las resinas Vipel y las formulaciones detalladas de distintas resinas, a fin de que el fabricante cuente con la máxima flexibilidad para estipular el comportamiento del curado. Cada formulación indica el catalizador, el promotor, el acelerador y todo otro aditivo preferente para lograr los tiempos de gel y de curado. El MEKP (peróxido de metil etil cetona) es el iniciador de peróxido orgánico más utilizado. En Norteamérica, el contenido activo de oxígeno del MEKP suministrado por los proveedores ronda el 9%. En los iniciadores de peróxido orgánico, este porcentaje varía según la región. Los fabricantes deben consultar el contenido activo de oxígeno con su proveedor. Para lograr el curado a temperatura ambiente de la mayoría de las resinas viniléster y poliéster, el MEKP se utiliza generalmente con el promotor naftenato de cobalto (CoNAP) y con aceleradores DMA/DEA. La concentración de isómeros y las variaciones en el oxígeno activo del MEPK pueden flexibilizar aún más el curado con ciertos sistemas de resinas y promotores. Hay varias versiones de MEKP. Por ejemplo, en algunas, el contenido de dímeros es bajo, mientras que en otras es alto. En las resinas viniléster, el iniciador de preferencia es el de MEKP con alto contenido de dímeros. Ejemplos de MEKP con alto contenido de dímeros: Hi Point 90, Lupersox DHD 9 y Norox MEKP 925 H. Ejemplos de MEKP con bajo contenido de dímeros: Luperox DDM-9 y Norox MEKP 9. 4 Catalizador MEKP con dosificador Iniciadores Los iniciadores, llamados con frecuencia catalizadores, inician el proceso de gelificación. Se mezclan con las resinas activadas justo antes de utilizarlas, o se inyectan con una pistola. Cuando sea práctico, lo mejor es agregar los aditivos en el remolino, para que no se adhieran a la pared del recipiente. En los sistemas con equipos de rociado, el iniciador se inyecta en la corriente de la resina activada. PRECAUCIÓN: NUNCA debe mezclarse el iniciador con los promotores o aceleradores. El mejor procedimiento es añadirlo a la resina que ya contiene los promotores o aceleradores. El contacto directo de un iniciador con un promotor o acelerador puede ocasionar una explosión o un incendio. Consulte la manera segura de manipular y almacenar estos productos en las Hojas de Seguridad (MSDS) correspondientes. El CHP (hidroperóxido de cumeno) se usa principalmente con resinas viniléster de alta reactividad, como la Vipel F085, para reducir las temperaturas exotérmicas y la contracción. Funciona muy bien con formulaciones que contienen CoNAP / DMA. Sirve también para algunas otras resinas que necesitan un curado más lento, que producen laminados más gruesos en una sola pasada sin curado intermedio ni puntos de detención exotérmicos. El BPO (peróxido de benzoilo) se provee en polvo, en pasta o como emulsión líquida. Los polvos y las pastas son difíciles de usar y controlar. Cuando sea necesario usar este producto con resinas viniléster Vipel, es preferible utilizar emulsiones con un contenido de BPO activo del 40%. Al calcular la concentración del aditivo BPO, debe tomarse en cuenta el factor de dilución. (Las tablas con los tiempos de gel se basan en un BPO activo al 98%). Para los laminados en contacto con hipoclorito de sodio, es preferible el iniciador BPO con el acelerador DMA, en lugar de los sistemas convencionales de curado con MEKP / CoNAP / DMA. La relación entre el BPO y la DMA es crucial para evitar incongruencias en los tiempos de gel y de curado. Para obtener el curado completo con BPO / DMA es necesario aplicar un poscurado.

20 Iniciadores mezclados El Trigonox 239A es un ejemplo de una mezcla patentada de iniciadores que puede reducir la formación de espuma en algunas resinas viniléster. Promotores y aceleradores Habitualmente, el promotor CoNAP (naftenato de cobalto) es una solución al 6% en un solvente orgánico. Hay también hay versiones al 12%. Las formulaciones del apéndice de esta guía se basan en una solución de CoNAP al 6%. La DMA (N,N dimetilanilina) se utiliza como acelerador junto con el promotor CoNAP cuando se utilizan iniciadores con MEKP o CHP, o por sí sola con BPO. Se proporciona normalmente como líquido 100% activo, aunque hay versiones al 10%. En ciertos sistemas de alta reactividad, la DEA (N,N dietilanilina) puede ser sustituida por la DMA para prolongar los tiempos de gel y reducir las temperaturas exotérmicas. Con cuanto a la salud, la DEA es ligeramente más segura que la DMA. Consulte la información actualizada en las MSDS Baño de resina para el bobinado de filamentos Inhibidores y retardadores del tiempo de gel El TBC (catecol butílico terciario) es un inhibidor que suele agregarse al monómero estireno para prolongar su vida útil cuando se almacena en cilindros. Cuando se agrega TBC con estireno a una mezcla de resinas activadas, el tiempo de gel de la resina y el curado pueden verse alterados. El TBC comercial suele ser un inhibidor activo al 85%, y debe utilizarse con mucha precaución. Una cantidad muy pequeña puede afectar considerablemente los tiempos de gel y de curado. El agregado de pequeñas cantidades se controla mejor utilizando una solución al 5 o 10% en estireno, y corrigiendo las formulaciones en consecuencia. PRECAUCIÓN: Debe evitarse el contacto con la piel de las soluciones de TBC. Consulte las hojas de seguridad. La 2,4-pentanodiona (2,4-P) es un prolongador o retardador del tiempo de gel para resinas viniléster; sin embargo, también es un promotor de las resinas poliéster. Es adecuada para obtener tiempos de gel prolongados, ya que su efecto sobre el curado final es ínfimo. Es eficaz en sistemas iniciadores con MEKP y CHP, pero no con BPO. El uso de 2,4-P debe ser cuidadoso. Consulte las instrucciones de manipulación en las hojas de seguridad. El apéndice de esta publicación contiene tablas con formulaciones cuyos tiempos de gel se han regulado con 2,4-P. Otros aditivos para resinas Es posible añadir otros químicos y productos a las resinas para cumplir con las exigencias específicas de los usuarios. Los fabricantes deben estudiar la información apropiada y consultar a un representante técnico de AOC y al proveedor de aditivos para conocer las consecuencias del uso de un aditivo en particular sobre el rendimiento o el procesamiento de una resina. Estos son los aditivos de resinas más utilizados, que, a diferencia de los catalizadores, promotores e inhibidores, no afectan directamente el curado: Los absorbentes de rayos ultravioletas se agregan para resistir la degradación que provocan las exposiciones prolongadas a la luz solar. Se utilizan en la parte exterior de los laminados, y donde lo solicite el comprador. La mayoría de las especificaciones definen la cantidad y el tipo de absorbente. De manera alternativa, pueden respetarse las recomendaciones de los fabricantes de absorbentes de rayos UV. Normalmente, estos productos se añaden a la mano final, pero pueden agregarse en menor cantidad a la capa estructural. Es posible agregar productos sinergéticos a las resinas ignífugas, para cumplir con las especificaciones de dispersión de llama. Los aditivos sinergéticos ignífugos más usados son los óxidos de antimonio. Estos productos se usan con las resinas halogenadas para mejorar las propiedades ignífugas. El agregado a resinas no halogenadas no mejora de manera considerable la resistencia al fuego. El trióxido de antimonio siempre ha sido el producto más común, y debe agregarse 18

21 con un mezclador de alto cizallamiento para garantizar que las partículas se dispersen correctamente en la resina. Es recomendable mezclar con frecuencia para prevenir el asentamiento en la resina. También existen dispersiones líquidas de productos de antimonio, y muchos fabricantes las prefieren. Debido a que las dispersiones líquidas, como la Nyacol APE3040, son solo 40% activas, este factor de dilución debe tenerse en cuenta. La Nyacol es una dispersión del sinergético en una resina que no es resistente a la corrosión. Esto debe tomarse en cuenta para ciertas aplicaciones con corrosión intensa. En general, los óxidos de antimonio no se agregan a la barrera anticorrosiva, por lo cual esto no suele constituir un problema. Ciertas calidades de aditivos y dispersiones de trióxido de antimonio causan alteraciones en el tiempo de gel. Por esta razón, todo producto con óxido de antimonio debe añadirse a la resina justo antes del uso, y los tiempos de gel deben controlarse a diario. Una ventaja importante de usar una dispersión líquida como Nyacol APE3040 es que el laminado queda menos opaco. Por esto, la eliminación de las burbujas de aire de las resinas con Nyacol APE3040 es más sencilla. Los tixótropos como el Cab-O-Sil TS-720 o el Aerosil R 202 pueden agregarse para controlar la viscosidad o para fabricar masillas y pastas. Sin embargo, no es recomendable aplicarlos en resinas para revestimientos anticorrosivos, ya que reducen la resistencia química. Los aditivos resistentes a la abrasión, como el óxido de aluminio, el sílice y el carburo de silicio, pueden agregarse a las resinas para mejorar la resistencia abrasiva de los materiales compuestos. En general, el resto de los aditivos están prohibidos en muchas especificaciones de equipos resistentes a la corrosión. Ocasionalmente, se agregan aditivos conductores inertes, como el grafito o el negro de humo, para cumplir con los requisitos de conductividad eléctrica. Es posible mejorar la resistencia a la abrasión del compuesto utilizando aditivos duros e inertes como el carburo de silicio. Los agentes antiespumantes se aplican a veces para mejorar la liberación de las burbujas de aire que se forman en la resina cuando se utilizan iniciadores de cobalto y MEKP. La formación de espuma es menos habitual cuando se utilizan iniciadores con alto contenido de dímeros que cuando se utilizan los de bajo contenido de dímeros. Entre los ejemplos se encuentran el BYK -A 555 y el Foam Kill. 4 Tres muestras de resina Vipel serie K022-C muestran el efecto de un sinergético sobre la transparencia. La transparente no tiene sinergético. La central contiene 2,5% de Nyacol APE3040. La más opaca contiene 1,5% de trióxido de antimonio. Los pigmentos añaden color inherente a las piezas terminadas. El uso de pigmentos no es muy común en la fabricación de equipos resistentes a la corrosión, y, en muchas especificaciones, están prohibidos para la barrera anticorrosiva, excepto mediante un acuerdo entre el usuario y el fabricante. Para aplicar color, se recomienda utilizar las dispersiones pigmentadas Chroma-Tek de AOC. Los supresores de vapor pueden añadirse a las resinas para reducir las emisiones de estireno y de otros monómeros, y están ganando protagonismo en el cumplimiento de las normas de control de emisiones. Las resinas que contienen estos aditivos deben ensayarse mediante el método de ensayo especificado por MACT, a fin de determinar el índice particular de reducción de emisiones en cada resina. Los fabricantes deben estar al tanto de que estos aditivos pueden afectar la adherencia secundaria, y de que en muchos casos esta propiedad debe ensayarse. Si la adherencia secundaria no representa un inconveniente, pueden utilizarse ceras de parafina. En ciertas aplicaciones que necesitan adherencia secundaria, se han utilizado los BYK-S 740/750. Sin embargo, con este tipo de productos nunca es posible garantizar que la adherencia secundaria sea adecuada. Siempre es mejor esmerilar antes de aplicar laminados secundarios. 19

22 5 Control de calidad de las resinas y registro de datos Ensayo de tiempo de gel 20

23 Mantener un buen registro es el primer paso esencial para garantizar la calidad y uniformidad de las piezas resistentes a la corrosión. Desde la recepción de las materias primas hasta el envío de las piezas terminadas, el fabricante registrar todas las variables que afectan las propiedades mecánicas y físicas de las piezas. Además, debe conservar la información de control de calidad suministrada por los proveedores. Los valores de control de calidad de la Tabla 1. Ensayos habituales de control de calidad, se efectúan con equipos correctamente conservados y calibrados. AOC o el especialista en corrosión de su zona pueden entregar, a pedido, los protocolos detallados de cada procedimiento de ensayo. Además de los ensayos que AOC lleva a cabo antes del envío, se indican otros que el fabricante debe efectuar en forma rutinaria. Tabla 2. La tabla Generalidades de los equipos de control de calidad está dirigida a las operaciones de fabricación de materiales compuestos que puedan necesitar ayuda en la selección de los equipos para estas mediciones. Control de calidad ASME RTP-1 detalla las normas de ensayo para el control de calidad de las materias primas. Es un documento de referencia excelente para todos los fabricantes de productos resistentes a la corrosión. Cada lote de resina debe de estar acompañado de un certificado de análisis de AOC. Si el documento se pierde durante el traslado, se recomienda a los fabricantes obtener una copia de la planta productora de AOC o del distribuidor. Los fabricantes que cuentan con un laboratorio de control de calidad pueden comparar sus resultados con los de AOC. Si advierten diferencias importantes, deben comunicarse con el laboratorio de servicios técnicos de la planta productora de AOC. Registros ASME RTP-1 es también un excelente documento de referencia sobre la gestión de registros. A continuación se detalla la información básica de las resinas que es útil para el registro de datos: 1) Identificación de la resina utilizada en el revestimiento resistente a la corrosión, en la capa estructural y en la mano final. Registrar el número del lote. 2) Cantidad y tipo de promotor, tixótropo, monómero, inhibidor, aditivo UV, supresor de estireno y otros aditivos de la formulación de la resina. 3) Tipo y cantidad de catalizador utilizado en la resina para fabricar el revestimiento anticorrosivo, la capa estructural y la mano final. 4) Temperatura ambiente y de la resina de todas las etapas de la fabricación. 5) Viscosidad y tiempo de gel de la resina. Los tiempos de gel deben controlarse periódicamente para cada aplicación. 6) Cantidad de resina utilizada en la fabricación del revestimiento anticorrosivo, la capa estructural y la mano final. 7) Cantidad de refuerzo. Si se utiliza un refuerzo de vidrio, el contenido de cenizas constituye una buena aproximación de la cantidad de vidrio. 8) Certificado de análisis de AOC y los datos obtenidos por el fabricante. 9) Temperatura y tiempo del poscurado. 10) Ensayos mecánicos efectuados sobre los materiales compuestos terminados. Por ejemplo: resistencia a la flexión, módulo de flexión, resistencia a la tracción, módulo de tracción, proporción vidrio / resina (por quemado destructivo) y dureza Barcol. 11) Otros registros que deben llevarse son el espesor de la barrera anticorrosiva y la porción estructural, los valores de dureza, los cortes, la sensibilidad a la acetona, los efectos visuales, etc. 5 21