Fibra de vidrio.doc

7/30/2019 Fibra de vidrio.doc

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

MATERIA: TECNOLOGIA QUIMICA

TEMA: TERMOPLASTICO REFORZADO

CON FIBRA DE

VIDRIO

CURSO: 5to B

GRUPO # 8


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OBJETIVO :

Conocer el proceso de fabricacin de los termoplstico reforzadoscon fibra de vidrio.


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Introduccin

Los compuestos termoplsticos reforzados de especialidad son utilizados en unagran variedad de industrias, entre ellas la electrnica, mquinas para negocio,automotriz, mdica, electrodomsticos, productos de consumo, manufacturera ymanejo de fluidos.

Las propiedades mecnicas de los termoplsticos reforzados incluyen laresistencia a la rotura, alargamiento a la rotura, esfuerzo de flexin, alargamientode fibras superficiales, mdulo de plasto de formacin, mdulo de elasticidad,resistencia al impacto, elasticidad y dureza, entre otras.

Son deformables a temperaturas lo suficientemente altas, los termoplsticosreforzados tienen una estructura molecular lineal, con o sin cadenas laterales enlas que no se produce una reaccin qumica cuando se calienta y su posteriorsolidificacin, slo sufre un cambio fsico.

Entre sus propiedades fsicas se pueden enumerar: la densidad, la absorcin deagua, aire-humedad relativa y la dureza, debido especficamente a los grupos determinacin.

Una vez entendidos lo bsico, puede ser ms fcil elegir el termoplstico msadecuado para cada aplicacin. Adems de estos compuestos (que se diseanpara un desempeo estructural), es posible crear compuestos que se disean paraconducir electricidad o calor, que reducen la friccin o incrementan propiedades deretardo a la flama o con efectos visuales especiales.


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Composicin

Los plsticos reforzados con fibras (PRF) estn compuestos por un polmero (tambinllamado la matriz) que junto a las cargas y aditivos forman la resina, y unas fibras

determinadas.

Matrices

Podemos clasificar los plsticos bsicamente en termoplsticos y termoestables.Los primeros tienen las macromolculas unidas por fuerzas de baja intensidad,

que pueden ser rotas con un simple calentamiento, dando lugar al plstico fundido.

Matrices termoplsticas

Por otra parte, es posible encontrar matrices termoplsticos reforzadas con altasprestaciones. Estas matrices se han desarrollado con el doble objetivo de obtenermateriales aptos para altas temperaturas que tengan elevada resistencia alimpacto. El resultado de los avances en este campo son matrices ms duras, conmayores resistencias que las termoestables y una menor absorcin de agua.

Adems no tienen un tiempo determinado para su moldeo ni necesitan curado, loque supone menores costes, y el proceso de reciclaje es ms fcil.

Las matrices ms importantes son el polieter eterketona (PEEK), el sulfuro depolifenileno (PPS) y la polieterimida (PEI), y la poliamidaimida (PAI). Suscaractersticas ms relevantes son:
http://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico_termoestablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Plasticos_reforzados_con_fibras.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico_termoestable


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PEEK: El PEEK es un material termoplstico parcialmente cristalino, que ofreceuna combinacin nica de altas propiedades mecnicas, resistencia a latemperatura (rango de temperaturas de trabajo entre -60 C y 250 C) y excelenteresistencia qumica. Otras caractersticas:

- Alto lmite de fatiga y elevada tenacidad

- Muy buena resistencia al desgaste

- Muy buena resistencia al desgaste

- Resistencia intrnseca a la llama

- Muy bajo nivel de humo durante la combustin

- Buenas propiedades dielctricas y de aislamiento elctrico

PPS: Al igual que el anterior, este material presenta propiedades termoplsticasincluso en el material compuesto final. Presenta una resistencia qumica y trmicasobresaliente (232 C continuos) y una excelente resistencia a la bajatemperatura. Adems es inerte a la mayora de los compuestos qumicos en unamplio rango de temperaturas. Requiere alta temperatura para su proceso.

PEI: Caractersticas ms importantes: Resistencia inherente a la llama, baja

emisin de humos, resistencia a altas temperaturas por largo tiempo, estabilidaddimensional, estabilidad qumica e hidroltica.

PAI: Esta matriz se moldea como un material termoplstico pero que tras el postcurado presenta propiedades parcialmente termoestables, lo que permiteaumentar la resistencia a altas temperaturas.

Cargas

En la industria de los materiales compuestos se utilizan diferentes productos que

pueden ser incorporados al material compuesto fibra-resina para aportarcaractersticas particulares o reducir el coste del mismo. En general, establecemosla distincin entre cargas y aditivos segn la cantidad: las cargas siempre seutilizan en mayores cantidades que los aditivos.

Podemos dividir las cargas en dos grandes grupos, las reforzantes y las noreforzantes, que buscan la disminucin del costo global del material compuesto.


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Cargas reforzantes

Entre las cargas reforzantes, las ms utilizadas son las microesferas de vidrio,cuyo inters principal reside en su geometra que reparte regularmente losesfuerzos de las piezas, evitando de esta forma las concentraciones de tensiones.

Como la relacin superficie/volumen es mnima, no influyen mucho en laviscosidad de la resina, por lo que se pueden usar en porcentajes altos. Puedenser macizas o huecas, y tienen un dimetro comprendido entre 10 y 150 micras.

En algunos casos concretos pueden emplearse otros tipos de microesferas, concaractersticas superiores a las de vidrio pero considerablemente ms caras:

- Microesferas huecas de carbono: densidad de 120 kg/m y dimetro entre 5 y150 micras.

- Microesferas huecas orgnicas (epoxi, fenlicas, poliestireno o cloruro de

vinilo/acronitrilo): densidad entre 100 y 500 kg/ m y diam. entre 10 y 800 micras yprestaciones sensiblemente menores.

Cargas no reforzantes

Entre las cargas no reforzantes, las ms utilizas son de origen mineral y seincorporan a la resina en proporciones compatibles con las caractersticasbuscadas y el precio, que generalmente es bajo, debido a que estas cargas sonsimplemente extractos de rocas o minerales. Las ms utilizadas son carbonatos,silicatos y slices.

Adems hay otra serie de cargas no reforzantes, entre las que destacan por suuso extendido las siguientes:

- Cargas ignfugas: hidrato de aluminio, xido de antimonio, boratos de zinc,productos orgnicos variados

- Cargas conductoras (de la electricidad o del calor): Polvos metlicos,microesferas metalizadas, negro de humo, filamentos metlicos muy finos

Aditivos

Los aditivos son sustancias empleadas en los PRF en menor cantidad que lascargas con el objeto de incrementar las prestaciones del material. Cada tipo deaditivo tiene generalmente la propiedad de intervenir en una sola caractersticaespecfica, por lo que es comn emplear ms de un tipo de aditivo conjuntamente,siempre que sean compatibles. Sin embargo es necesario advertir que siempleamos demasiados aditivos a la vez corremos el riesgo de modificar otraspropiedades del polmero base, por lo que es conveniente limitar el nmero deaditivos utilizados en una misma matriz.


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Estos son los tipos de aditivos ms empleados:

- Lubrificantes: interno (modifica las fuerzas de cohesin intermoleculares,diminuyendo la viscosidad de la resina sin alterar sus propiedades) o externo

(aflora a la superficie de la resina para reducir su tendencia a pegarse a losmoldes).

- Agentes antiestticos: empleados en resinas incapaces de dispersar las cargasinicas que se puede dar sobre la superficie del producto durante la fabricacin.

- Agentes antioxidantes: garantizan unas prestaciones prolongadas del materialfrente a la accin de los rayos UV y del ozono.

- Agentes que modifican las propiedades mecnicas: se trata de Monocerosaadidos durante la fabricacin del compuesto polimrico de base y que influyen

en un parmetro especfico (p.e. la rigidez del material) manteniendo casiinvariables las dems caractersticas.

- Agentes retardantes de la llama e ignfugos.

- Conservantes: impiden que el material sea ataca por microorg., insectos oroedores.

- Pigmentos: preparados a partir de productos insolubles, en forma slida, deorigen mineral u orgnico

- Colorantes: compuestos solubles en agua o disolvente orgnico que se utilizanpoco debido a su mala resistencia qumica.

- Pastas colorantes: son dispersiones de pigmentos en un soporte pastoso, defcil incorporacin y dispersin en la resina.

Fibras

La fibra es el componente de refuerzo del material compuesto, por lo que lascaractersticas del PRF (especialmente su resistencia mecnica, rigidez y dureza)van a estar muy determinadas por la fibra utilizada en su fabricacin.

Estas son las fibras ms utilizadas y sus caractersticas ms importantes:

Fibra de vidrio

Esta es la fibra ms empleada en los PRF, especialmente en aplicacionesindustriales, debido a su gran disponibilidad, sus buenas caractersticasmecnicas y a su bajo coste.


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Existe una gran variedad de fibras de vidrio disponibles en el mercado, en lasque priman distintas caractersticas, entre las que destacan:

- aislamiento elctrico

- resistencia qumica

- alta resistencia mecnica

- elevado mdulo de elasticidad

- propiedades dielctricas

- transparencia a los rayos X

Y, por supuesto, tambin encontramos vidrios que anan dos o ms de estas

caractersticas. Las diferencias radican bsicamente en los silicatos presentes enel vidrio, normalmente un silicato alcalino y uno alcalinotrreo.

Las principales caractersticas de la fibra de vidrio son:

- Alta adherencia fibra-matriz

- Resistencia mecnica, con una resist. Especfica (traccin/densidad) superior ala del acero.

- Caractersticas elctricas: aislante elctrico, buena permeabilidad. dielctrica,

permeable a las ondas electromagnticas.

- Incombustibilidad. No propaga la llama ni origina humos o toxicidad.

- Estabilidad dimensional (bajo coef. de dilatacin)

- Compatibilidad con las materias orgnicas.

- Imputrescibilidad, insensible a roedores e insectos

- Dbil conductividad trmica (ahorro de calefaccin).

- Excesiva flexibilidad.

- Bajo coste.

El proceso de fabricacin consiste en el estiramiento a muy alta temperatura, por


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traccin mecnica o por accin de fluidos en movimiento, de una veta de vidriofundido y su inmediata solidificacin.

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