Cómo desarrollamos la AT130 –Lechada epoxi para altas temperaturas

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Antecedentes

El primer paso hacia el desarrollo de la AT130 fue encontrar un endurecedor que pudiera soportar altas temperaturas.

Después de llevar a cabo una amplia investigación, nos propusimos formular AT 130 con endurecedores de tipo amina, adecuados a los fines de alta temperatura. También adquirimos una bomba peristáltica de Tomosada, la mejor de Japón, para realizar pruebas de bombeo internas. Y colaboramos con RDC, un socio fiable, para realizar pruebas mecánicas.

Componentes

Para desarrollar la AT 130 como grout 3K, necesitábamos un agregado adecuado que pudiera aportarle fluidez. Tenía que ser fácil de conseguir y poder mezclarse fácilmente con pigmento verde. La arena de sílice resultó ser la mejor opción de agregado debido a su mayor resistencia a la compresión y la abrasión y mejor conductividad térmica.

También necesitábamos la resina adecuada para dar flexibilidad y robustez a la grout. Las opciones incluían:

  • Bisfenol F
  • Resina de tipo novolaco
  • Bisfenol A/F

En muchos casos, las grouts epoxi se utilizan en entornos de altas temperaturas, pero encontrar la formulación correcta que cumpla con todos los requisitos de proyectos específicos puede ser complicado.
Una grout epoxi para altas temperaturas debe ser capaz de:

  • Soportar temperaturas de funcionamiento de unos 150°C
  • Tolerar ambientes químicos agresivos con aporte de calor
  • Mostrar buenas propiedades mecánicas, incluyendo buena adhesión,
    alta resistencia a la compresión, baja contracción en el secado
  • Ser bombeable siempre que sea posible

Esta documentación técnica describe cómo llegó a desarrollarse la AT130, una grout epoxi para altas temperaturas que cumple con todos estos requisitos.

Estrategia: Hoja de ruta para la AT 130

Para desarrollar la AT130 se utilizó una estrategia de cuatro pasos:

  1. Identificar las mejores relaciones de polimerización entre líquido y endurecedor. Cuanto más alto sea el pico exotérmico, mejor
  2. Probar combinaciones de pigmentos agregados en dichas proporciones
  3. Ensayos mecánicos sobre muestras
  4. Ensayos de fluidez sobre muestras

El primer paso consistió en elaborar las mejores relaciones de polimerización entre líquido y endurecedor. Etiquetamos cada mezcla y probamos el pico exotérmico de cada proporción. Decidimos seleccionar para la siguiente etapa a las que tenían picos T más altos.

A continuación, probamos combinaciones de pigmentos agregados en las proporciones que produjeron picos T más altos. Etiquetamos cada mezcla y la mezclamos con perlas de vidrio o arena de sílice para ver qué agregado producía la mejor mezcla viable.

A continuación, realizamos pruebas mecánicas sobre muestras utilizando las instalaciones de RDC. Etiquetamos cada mezcla, añadimos el agregado y el pigmento apropiados y medimos la resistencia a la compresión de cada muestra.

Finalmente, realizamos pruebas de fluidez en muestras internas utilizando la bomba Tomosada para garantizar que la AT130 fuera bombeable.

Resultados

Tras una prolongada fase de pruebas, concluimos que la mejor formulación para AT130 era YDPN 631 (resina de tipo Novolac) o YDF 170 (Bis F). La sílice y la arena parecían crear la mejor mezcla viable, ya sea como R65 (Minerales i Derivats) o como una mezcla (RDC).Las pruebas mecánicas mostraron que esta formulación tenía una resistencia a la compresión de 80,3 MPa. Las mediciones de la fuerza de flexión se realizarán en breve. También descubrimos que la AT130 era bombeable usando la bomba Tomosada.

Conclusión

Desarrollar una grout epoxi de alta temperatura que pueda resistir ambientes químicos agresivos, con aporte de calor, cuente con buenas propiedades mecánicas y sea bombeable no es tarea fácil. Sin embargo, siguiendo nuestra estrategia de cuatro pasos y realizando pruebas exhaustivas, logramos avanzar en el desarrollo dela AT130.

A medida que continuamos desarrollando AT130, nuestro objetivo es abordar cualquier potencial dificultad que pueda surgir con nuestros proveedores de resina. Al ampliar nuestra gama de proveedores de materias primas, podemos aumentar nuestras opciones de formulación. Además, planeamos programar pruebas mecánicas a altas temperaturas con RDC.

Preguntas frecuentes

  • ¿Cuál es el significado de “3K” en relación con las grouts?

“3K” se refiere a un material de tres componentes en el que una resina líquida, un endurecedor y un agregado se mezclan para producir la grout deseada. Del mismo modo, “2K” denota un material de dos componentes.

  • ¿Cuál es la reacción química que tiene lugar durante la polimerización de resina epoxi?

Cuando se mezcla una resina epoxi con un endurecedor apropiado, se forma una red 3D de nuevos enlaces químicos entre las moléculas que reaccionan. Esto crea un sólido estable y duradero, donde los grupos epoxi reactivos de las cadenas de resina están unidos y entre cruzados por el endurecedor.

  • ¿Qué cambios ocurren durante el entrecruzamiento de las resinas epoxi?

La reacción genera un calor significativo y la mezcla líquida o semilíquida se vuelve muy viscosa; con el tiempo se endurece y se convierte en un sólido. Se debe prestar mucha atención a los cambios de temperatura y a las mediciones de viscosidad.

  • ¿Cómo se mide la temperatura durante el secado de la grout?

Se introduce un termopar especial en la mezcla de secado para medir la temperatura.

  • ¿Cuál es la resistencia a la compresión típica de la grout epoxi Alphatec?

Nuestro producto líder, AT 800, tiene un valor de resistencia a la compresión de alrededor de 100 MPa en comparación con la resistencia a la compresión de una grout de cemento típica, que puede ser de entre 20 y 50 MPa.

  • ¿Por qué es esencial tener múltiples proveedores de materias primas?

En el caso de las grouts epoxi, el mismo producto químico puede comercializarse con diferentes nombres o marcas comerciales (ya sea resina epoxi, endurecedor o aditivo). Por lo tanto, es fundamental tener acceso a las mismas materias primas de diferentes proveedores. Esto permite opciones de formulación más amplias y mitiga los problemas potenciales con un solo proveedor.