INVESTIGADORES
NINAGO mario daniel
congresos y reuniones científicas
Título:
Pruebas de adhesión en probetas de poli(ácido láctico) impresas sobre textiles de algodón y poliéster
Autor/es:
ZAMORA JUAN DANIEL; MARIO D. NINAGO; GIAROLI, MARÍA CAROLINA; F. LEONARDO REDONDO
Reunión:
Congreso; 1º CONGRESO PROVINCIAL INTERUNIVERSITARIO DE I + D + i; 2021
Institución organizadora:
1er. CONGRESO PROVINCIAL INTERUNIVERSITARIO DE I+D+i
Resumen:
En los últimos años, la impresión 3D se ha convertido en una tecnología innovadora en varias áreas, permitiendo acelerar el proceso de fabricación de prototipos a partir de un diseño asistido por computadora. Particularmente, la técnica de Modelado por Deposición en Fundido (FDM) consiste en conducir un filamento termoplástico a través de una boquilla de extrusión calefaccionada, que permite su fusión y posterior deposición sobre una base o placa de trabajo. Dentro de este contexto, la impresión 3D pertenece a las tecnologías emergentes que tienen la oportunidad de revolucionar la forma en que se crean productos, principalmente debido a la simplicidad de uso y a su fácil manipulación, permitiendo su incorporación en la cadena productiva de fabricación de productos. En este sentido, la combinación de la impresión 3D directa sobre materiales textiles es útil para obtener nuevos objetos rígidos con flexibilidad incrustada. Un aspecto a tener en cuenta es la mecánica de adhesión entre el material polimérico y la superficie textil. Así, pueden ocurrir diferentes patrones de ruptura de la conexión textil-polímero durante las pruebas de pelado o ?peeling?: delaminación polímero-textil o separación entre las capas de la impresión de polímero. Por lo tanto, el estudio combinado del uso de la impresión directa 3D sobre textiles, surge como una alternativa poco explorada para la fabricación de piezas poliméricas aplicadas a la industria textil. Asimismo, es aplicable en otros usos tecnológicos como vendajes inteligentes, guantes de realidad virtual, ropa deportiva capaz de regular la temperatura corporal, equipos médicos, materiales para la industria automotriz, aeronáutica y accesorios aeroespaciales, entre otros.En este trabajo, se estudió la impresión 3D directa de probetas de poli(ácido láctico) (PLA) sobre sustratos textiles de algodón y de poliéster mediante la técnica de FDM, y posteriormente la capacidad de adhesión entre las probetas de PLA y los textiles. Se utilizó una impresora 3D FDM de monofilamento, cuyos parámetros de impresión fueron: boquilla de impresión de 0,5 mm; espesor de capa 0,2 mm; temperatura de la base de 60 °C; temperatura de la boquilla de 210 °C; velocidad de impresión de 60 mm s-1; 100 % de llenado interno para ángulos o direcciones de impresión de 22°, 45°, 90° y 180°. El filamento de PLA comercial se caracterizó química y térmicamente por Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier-Reflectancia Total Atenuada (FTIR-ATR), Difracción de Rayos X (XRD), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Análisis Termogravimétrico (TGA); mientras que los sustratos textiles fueron caracterizados por FTIR-ATR. Finalmente, mediante ensayos de adhesión (peeling) se determinó la fuerza de adhesión máxima y la energía de separación entre las probetas de polímero y las fibras textiles, para los cuatro ángulos de impresión analizados (22°, 45°, 90° y 180°).Mediante FTIR-ATR, el espectro del PLA comercial mostró bandas de absorción asociadas a las vibraciones simétricas y asimétricas del enlace C-H, presentes en los grupos CH3 del poliéster. A 2980 y 2853 cm-1; a 1084 cm-1 se detectó la banda de absorción de los enlaces C-O-C y finalmente a 1653 cm-1 se observó una señal atribuida a la absorción del grupo carbonilo C=O, típico de poliésteres alifáticos. Por otra parte, el patrón de difracción XRD del filamento presentó tres señales asociadas a la estructura semicristalina ortorrómbica del PLA. En este sentido, se detectaron señales para ángulos 2θ ~ 16,8°, ~ 19,2° y ~ 22,4°, correspondientes a los planos de difracción (110/200), (203) y (015). Finalmente, la caracterización térmica por DSC permitió determinar las temperaturas de transición vítrea (Tg) y de fusión (Tm) del polímero, las cuales presentaron valores próximos a ~ 60 °C y ~ 175 °C, respectivamente; y por TGA se obtuvo la curva de degradación térmica presentando un único evento de descomposición a 378 °C. Por otro lado, la caracterización de los textiles por FTIR-ATR mostró las bandas de absorción típicas de la celulosa para el textil de algodón (1329, 1104 y 898 cm-1), y las bandas de absorción típicas de los poliésteres para el textil de poliéster (2960 y 1720 cm-1). En cuanto a los ensayos de adhesión, los valores de fuerza de adhesión máxima promedio en las diferentes direcciones de impresión oscilan entre 16,01 y 22,91 N para el textil de algodón, y entre 8,76 y 17,58 N para el textil de poliéster, presentando ambos textiles su fuerza máxima para el ángulo de impresión del relleno a 45°, seguida de las direcciones de impresión de 180°, 22° y 90 °. Por otro lado, los valores de la energía de separación promedio para los diferentes ángulos de impresión varían entre 2311,50 y 3166,40 N mm para el textil de algodón, y entre 1340,83 y 2749,67 N mm para el textil de poliéster, obteniéndose el máximo valor para el ángulo de impresión de 45º en ambos textiles. Estas diferencias podrían explicarse considerando una mejor conexión de la superficie entrecruzada entre las fibras a ángulos entre 45° respecto de los otros ángulos. Además, los valores máximos de fuerza de adhesión y de energía de separación, en todas las direcciones de impresión, fueron mayores cuando se empleó como sustrato textil a las fibras de algodón.