Fibra de vidrio
Sus principales propiedades son: buen aislamiento térmico, inerte ante ácidos, soporta altas temperaturas. Estas propiedades y el bajo precio de sus materias primas, le han dado popularidad en muchas aplicaciones industriales. Las características del material permiten que la fibra de vidrio sea moldeable con mínimos recursos, la habilidad artesana suele ser suficiente para la autoconstrucción de piezas de bricolaje tales como kayak, cascos de veleros, terminaciones de tablas de surf o esculturas, etc. Debe tenerse en cuenta que los compuestos químicos con los que se trabaja en su moldeo dañan la salud, pudiendo producir cáncer.
La fibra de vidrio, también es usada para realizar los cables de fibra óptica utilizados en el mundo de las telecomunicaciones para transmitir señales lumínicas, producidas por láser o LEDs. También se utiliza habitualmente como aislante térmico en la construcción, en modo de mantas o paneles de unos pocos centímetros. Se recomienda utilizar fibra de vidrio para la fabricación de artículos que estén expuestos a agentes químicos y degradación por corrosión.
Otro de los usos importantes de la fibra de vidrio es la fabricación de la rejilla de fibra de vidrio, barandales, escaleras marinas, perfiles estructurales, tapas para registros.
La fibra de vidrio, es una fibra mineral elaborada a partir de sílice, cal, alúmina y magnesita. A estas materias se les añaden óxidos diversos y se trituran finamente consiguiendo una masa homogénea, que más tarde se introducen en un horno a 1550° C
El vidrio fundido se extruye y estira, aplicándole un ensimaje y consiguiendo así el filamento.
Grupos:
Existen cinco grupos:
• Tipo E: Es el tipo de fibra más empleado, se caracteriza por sus propiedades eléctricas, representa el 90% de refuerzo para composites.
• Tipo R: Se caracteriza porque tiene muy buenas prestaciones mecánicas, demandándose en los sectores de aviación, espacial y armamento.
• Tipo D: Su principal característica es su excelente poder dieléctrico, por ello su aplicación en radares, ventanas electromagnéticas…
• Tipo AR: Posee un alto contenido en óxido de circonio, el cual le confiere una buena resistencia a los álcalis.
• Tipo C: Se caracteriza por su alta resistencia a agentes químicos.
Características:
- Posee la capacidad de soportar altísimas temperaturas.
- Buena adherencia fibra-matriz.
- Resistencia mecánica específica muy alta.
- Buenas propiedades dieléctricas.
- Incombustibilidad.
- Estabilidad dimensional.
- Buena resistencia a los agentes químicos.
Fabricación:
Son numerosos los procedimientos que conducen a la producción de fibras de vidrio pero, en general, el principio sobre el cual se basan es siempre el mismo: el estiramiento a muy alta temperatura, por tracción mecánica o por acción de fluidos en movimiento de una veta o vena de vidrio fundido y su inmediata solidificación
En todos los métodos de fabricación se distinguen las siguientes fases:
1. Composición-Fusión: Las materias primas, finamente molidas, se dosifican con precisión y se mezclan de forma homogénea. Esta mezcla se funde en un horno, que en el caso del vidrio E, es a una temperatura de 1550ºC.
2. Fibrado: El vidrio fundido es distribuido por canales y alimenta, a unos 1250ºC, a las hileras, que son baños de platino/rodio en forma prismática y agujereada en su base. A la salida de la hilera, el vidrio se estira a gran velocidad y se enfría, primero por radiación y después por pulverización del agua.
3.Ensimado: Para corregir los defectos producidos sobre los filamentos durante el proceso, tales como la abrasión o los ataques del agua, es necesario revestir los filamentos con una fina película (ensimaje), constituida por una dispersión acuosa de diversos compuestos químicos, una vez salen de las hileras. El ensimaje es necesario, ya que sin él, el filamento no se adaptaría a los procesos de transformación.
4.- Bobinado: El conjunto de filamentos se agrupa en una o varias unidades para dar lugar a productos finales (roving directo) o productos intermedios (ovillos), que se bobinan según diferentes formas y geometrías.
5. Secado: Los productos procedentes del bobinado se pasan por diferentes dispositivos de secado, con objeto de eliminar el exceso de agua que se había disuelto en el ensimaje.
Aplicaciones:
Los composites reforzados con fibra de vidrio, tanto fibra continua como discontinua, han encontrado un gran número de aplicaciones, tanto de bajas prestaciones (en paneles de aviones), como en aplicaciones de altas prestaciones o estructurales (en lanzacohetes).
El material de refuerzo más usado en polímeros termoestables es la fibra de vidrio de los cuales, el 90% son de poliéster. Estas resinas de poliéster insaturado reforzadas con fibra de vidrio se utilizan para paneles de automóviles y para prótesis, para fabricación de botes pequeños y componentes de baño y para tuberías, tanques y conductos en los que se requiere una gran resistencia a la corrosión. El uso de estas resinas con refuerzo de fibra de vidrio ha reemplazado a materiales como los termoplásticos de alta resistencia, madera, acero al carbono, vidrio y acrílico, lámina, cemento, yeso, etc. En cuanto a las aplicaciones en las industrias, las que más la utilizan son la automotriz, marina y la construcción.
La mayoría de los productos reforzados con fibra de vidrio se hacen con vidrio tipo E, que tiene buenas características eléctricas y mecánicas y alta resistencia térmica. Si se utiliza tipo R se obtiene una tensión máxima un 30% más alta, así como un módulo elástico un 18% mayor. Sus usos más comunes son en suelos para aviones, palas de helicóptero, envases a presión y en la industria automovilística, donde está sustituyendo a los metales, logrando un sistema menor peso y el consiguiente ahorro de combustible.
A escala mundial, las aplicaciones de la fibra de vidrio como refuerzo son muy numerosas. La construcción y las obras públicas son los mayores campos de aplicación (31%), seguido del sector del transporte (26%).
La aplicación de la fibra de vidrio en materiales eléctricos y electrónicos representa una media mundial del 15%, llegando en Asia a alcanzar en torno al 30%, debido a la fuerte industria de materiales electrónicos (placas de circuitos impresos). La industria naval, el ocio y los bienes de consumo representan una media mundial del 13% pero, gracias a la industria naval, mucho más desarrollada en América del Norte, este índice queda en torno del 20% en este continente.
A equipos industriales y agrícolas corresponden el 10% del total, si bien esta aplicación es mayor en Europa (aproximadamente el 15%), debido al gran uso de sus materiales compuestos en tanques, silos, tuberías, etc.
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