CHAPTER 2: SCOPE OF STUDY AND APPLICATION

1 - MATERIALES

La utilización de materiales compuestos en distintas áreas industriales ha tenido un desarrollo elevado en España durante las últimas décadas. Este desarrollo ha estado ligado a la utilización de materiales compuestos (composites) de fibra continua en varios sectores industriales, entre los que destacan el sector aeroespacial, el sector naval y la fabricación de palas eólicas para la producción de energía eléctrica. Otros sectores como el automóvil, ferrocarril, la fabricación de productos deportivos y diversos elementos industriales, civiles o militares han jugado un papel destacado también, pero a mucha distancia en lo referente a cantidades y productos producidos, de los tres sectores indicados anteriormente.

El presente documento se centrará, por tanto principalmente, en las principales áreas indicadas anteriormente y en especial en los sectores aeroespacial, eólico, naval y ferroviario por su actual proyección. En estos sectores, la utilización de materiales compuestos está basada en materiales compuestos de matriz polimérica y fibras continuas de refuerzo principalmente de carbono y vidrio.

Adicionalmente, y no menos importante tanto en cantidad producida, como en el posible valor económico de los residuos, se produce una muy importante cantidad de residuos de materiales auxiliares de fabricación. Estos materiales también serán objecto de estudio en este documento.

1.1 - MATRICES DE REFUERZO POLIMÉRICAS

Las principales matrices de refuerzo utilizadas en la industria española se basan en las siguientes resinas:

• Resinas de poliéster
• Resinas de vinil Ester
• Resinas epoxídicas
• Resinas epoxídicas con aditivos termoplásticos de diversa naturaleza
• Matrices termoplásticas de altas prestaciones (PAEK, PPS, PEI, PES) : muy minoritario
• Otras matrices termoplásticas (PA, PP, …)

1.2 - FIBRAS DE REFUERZO

Las fibras de refuerzo se enmarcan en las siguientes categorías:

• Fibras de Carbono de Modulo Intermedio
• Fibras de carbono de muy Alto Modulo
• Fibras de carbono de Alta Resistencia
• Fibras de Vidrio tipo E
• Fibras de Vidrio tipo S
• Fibras de Poliaramida
• Fibras Cerámicas

1.3 - MATERIALES AUXILIARES DE FABRICACIÓN

Durante el proceso productivo se utiliza una gran cantidad de materiales auxiliares, los cuales se desechan, en la mayoría de los casos, después de un ciclo de polimerización o procesado. Los materiales más importantes son:

• Bolsas de vacío (PA, PET,…)
• Filmes separadores (Polímeros fluorados,..)
• Filmes de compactación (PE,..)
• Cintas de sellado
• Desmoldeantes
• Papeles soportes
• Tejidos aireadores (Tejidos de fibra de vidrio, PET,…)

Estos productos pueden estar contaminados con residuos de polimerización del material compuesto, recortes de producción y materiales sin contaminación, pero que han sufrido un ciclo térmico a alta temperatura.

2 - DESARROLLOS TECNOLÓGICOS

Adicionalmente al estudio de como reciclar o recuperar restos de fabricación y elementos estructurales fabricados con materiales compuestos al final de su ciclo de vida, en el presente documento se dedican varios capítulos a anticipar y describir los actuales desarrollos en matrices poliméricas y fibras de refuerzo, con el fin de desarrollar materiales compuestos sostenibles y reciclables al final de su tiempo de vida y durante el proceso productivo. Siempre considerando como un factor fundamental que estos materiales deben ser reciclables con procesos viables económicamente y por supuesto sostenibles.

Se describirán los desarrollos actuales de fibras naturales (vegetales y minerales) y resinas termoplásticas y termoestables biobasadas, así como resinas termoestables reparables y despolimerizables en determinadas condiciones fisicoquímicas.

Se dedica un capítulo a describir y proponer criterios de diseño y marcado de piezas con el fin último de facilitar el desmontaje final de las estructuras y facilitar su segregación en diversos materiales, evitando la mezcla de materiales de distinta naturaleza y elevar, por tanto, el valor de los residuos

Finalmente, indicar que no es parte de este estudio describir los métodos de fabricación de estructuras de materiales compuestos, pero se ha incluido un capitulo dedicado a las distintas metodologías desarrolladas tanto para reducir, como reutilizar, el residuo de materiales estructurales de alto valor añadido, durante el proceso productivo tanto manual como automático en materiales compuestos.