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Los termoplásticos reforzados con CNF son productos compuestos que combinan las nanofibras de celulosa (CNF) altamente resistentes al calor de Asahi Kasei con varios tipos de plásticos de ingeniería para producir materiales livianos con excelente capacidad de remolienda*.
*Según lo define UL 746A, el término "remolido" se refiere a un producto no contaminado o a un descarte del moldeo, como por ejemplo bebederos o canales que se han recuperado mediante trituración, repaletización y granulación para su uso interno.
Características de la resina reforzada con CNF
Las CNF desarrolladas por Asahi Kasei son fibras de biomasa fabricadas a partir de borra de algodón derivada de plantas no comestibles, que se produce en el proceso de fabricación de aceite de semilla de algodón.
El CNF derivado de la borra de algodón de Asahi Kasei se caracteriza por su superior resistencia al calor en comparación con otros CNF obtenidos de madera y otras fuentes. Esta propiedad permite suprimir la degradación térmica de la fibra durante el amasado a alta temperatura requerido para los compuestos de resina, lo que permite mantener el efecto de refuerzo del CNF durante su mezcla con la resina.
Las nanofibras de celulosa (CNF) son más pequeñas y suaves que las fibras de carbono (CF) y las fibras de vidrio (GF). Esta característica ayuda a reducir el desgaste de las boquillas en las impresoras 3D y previene el desgaste de los materiales de contraparte cuando se utilizan en piezas deslizantes.
El CNF de alta resistencia térmica de Asahi Kasei se caracteriza por una mínima degradación térmica y rotura de fibras durante el reafilado. Esta característica garantiza que, incluso al repeler repetidamente los productos moldeados por inyección (amasados y peletizados), se produzca un mínimo deterioro de las propiedades físicas del compuesto de resina.
Al dispersar altamente los CNF en la resina, se forma una red de CNF y propiedades tixotrópicas* en el estado fundido de la resina.
*Tixotropía: Propiedad en la que la viscosidad es alta bajo cizallamiento y baja bajo cizallamiento alto.
Esta característica garantiza que, por ejemplo, en el modelado con impresora 3D, el material fluya fácilmente durante la descarga de la boquilla, lo que mejora la adhesión entre capas. Por el contrario, tras la descarga, la viscosidad aumenta rápidamente, garantizando la estabilidad del modelo. Además, en aplicaciones de extrusión de perfiles, mejora la extruibilidad de las resinas cristalinas, que anteriormente presentaban dificultades debido a su baja viscosidad durante la fusión.
Estamos desarrollando materiales de moldeo 3D que contienen entre un 5 y un 10 % de CNF en poliamida y tienen excelente deformación, precisión dimensional, apariencia, resistencia y resistencia al calor.
Este material se caracteriza por su alta resistencia térmica y excelente precisión de moldeo, comparable a la de los filamentos disponibles comercialmente. Además, a pesar de ser una resina reforzada con fibra, presenta una superficie lisa y puede utilizarse en diversas aplicaciones, como prototipos y piezas mecánicas.
Estamos desarrollando un material para impresoras 3D que permite el moldeo de materiales blandos con baja contracción y deformación, que antes eran difíciles de moldear, mediante la adición de CNF.
Los productos fabricados con este material pueden expresar una gama más amplia de suavidad que los materiales blandos disponibles comercialmente y son adecuados para materiales de amortiguación y sábanas.
También presenta una mayor resistencia a la hidrólisis que los filamentos de poliuretano disponibles comercialmente.
Las propiedades tixotrópicas del CNF permiten la extrusión de resinas cristalinas en formas irregulares, lo que ha sido difícil en el pasado debido a su baja viscosidad.
Esta característica permite una baja deformación y una extrusión de paredes delgadas y, dado que la forma se puede mantener en el estado fundido, se espera que acelere el proceso de extrusión.
¿Qué es la extrusión de perfiles?
Un proceso de moldeo en el que la resina fundida se extruye directamente desde una matriz de extrusión para producir continuamente productos largos con una forma de sección transversal constante.
Ejemplos de productos: rieles, juntas de puertas, tubos, piezas de transporte, piezas de ascensores, muebles, etc.
| Tasa de adición de CNF | No | 1% | 3% | 5% | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Peso específico | 23°C | g/cm³ | 1.40 | 1.41 | 1.41 | 1.41 |
| Esfuerzo de tracción | 23°C | MPa | 55 | 58 | 63 | 69 |
| Elongación por tracción | 23°C | % | 53 | 32 | 13 | 7 |
| Módulo de tracción | 23°C | MPa | 2490 | 2940 | 3370 | 3930 |
| Resistencia a la flexión | 23°C | MPa | 81 | 88 | 95 | 102 |
| Módulo de flexión | 23°C | MPa | 2550 | 2770 | 3200 | 3730 |
| Resistencia al impacto Charpy | 23°C | kJ/m² | 8 | 4 | 3 | 4 |
| DULC | 1,80 MPa | °C | 86 | 94 | 104 | 119 |
| Coeficiente de expansión lineal | MD/TD | ppm/°C | 116/115 | 108/113 | 94/117 | 81/117 |
Molding Condition: Compliant with ISO 294
Test piece: ISO 20753 type A1
Mold temp.=80°C
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