Aumento en la flexibilidad de un sistema fenólico tipo resol para sustituir uno epóxico empleado en abrasivos recubiertos en Abracol S. A.

Abstract

RESUMEN: Desde su invención en 1907, las resinas fenólicas han sido uno de los sistemas poliméricos más destacables, debido a la fácil obtención de su materia prima, bajo costo, alta estabilidad y baja inflamabilidad. Estas resinas presentan diversas aplicaciones industriales, particularmente en el segmento de los materiales abrasivos (rígidos y flexibles), refractarios y de fricción, en el sector automotriz y aeroespacial; su relevancia en el mercado mundial se refleja en la producción, cuya cifra supera las 6 millones de toneladas/año. En el presente trabajo, la formulación de una mezcla adhesiva basada en una resina líquida fenol-formaldehído (PF) tipo resol para emplearse como agente aglutinante y de revestido del grano abrasivo en un papel de lija ha sido desarrollada. Usando Tributil Citrato (TBC) como plastificante en una concentración del 2 %, el sistema en estudio emuló adecuadamente los resultados obtenidos con el sistema epóxico actual que se espera sustituir en Abracol S. A. Las propiedades químico-físicas, térmicas y mecánicas de las diferentes resinas fueron estudiadas usando técnicas de caracterización como lo son la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), la calorimetría diferencial de barrido (DSC) y la cromatografía de permeación en gel (GPC), junto con ensayos de dureza elástica, viscosidad, tolerancia al agua y tiempo de gel. En particular, se encontró que con una aplicación promedio de 40 g/m2 de mezcla sobre el soporte de papel, el proceso permite entregar un papel de lija con ángulos de flexión idóneos. Este trabajo propone además, la posibilidad de reducir las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COVs) al adoptar un sistema base agua.

ABSTRACT: Since their invention in 1907, phenolic resins have been one of the most outstanding polymeric systems, due to the ease of obtaining their raw material, their low cost, high stability and their low flammability. These resins have various industrial applications, particularly in the segment of abrasive materials (rigid and flexible), refractory and friction materials, in the automotive and aerospace sectors; the relevance in the world market is reflected in their production, which exceeds 6 million tons/year. In the present work, the formulation of an adhesive mixture based on a liquid resole-type phenol-formaldehyde (PF) resin to be used as a binder and coating agent for abrasive grains in a sandpaper has been developed. Using Tributyl Citrate (TBC) as a plasticizer at a concentration of 2 %, the system under study adequately emulated the results obtained with the current epoxy system that is expected to be replaced at Abracol S. A. The physicochemical, thermal and mechanical properties of the different resins were studied using characterization techniques such as Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and gel permeation chromatography (GPC), as well as elastic hardness, viscosity, water tolerance and gel time tests. As a demonstration case, it was found that the application of 40 g/m2 mixture on the paper support allows ideal bending angles in sandpaper. This work also proposes the possibility of reducing emissions of volatile organic compounds (VOCs) by adopting a water-based system.