Una mirada más cercana a las fibras de vidrio en plástico reforzado

Como comentamos en nuestra última publicación, las fibras de refuerzo se agregan a las resinas plásticas para aumentar la tensión. resistencia y módulo de flexión del material compuesto, así como la temperatura de deflexión térmica del plástico. En esta publicación de blog, analizaremos más de cerca las fibras de vidrio.

Fibras de vidrio se utilizan como agente reforzante para muchos compuestos plásticos. Estos materiales, denominados GRP o plásticos reforzados con vidrio, están formados por muchas fibras finas de vidrio combinadas con una matriz de plástico. Estas fibras se producen mediante un proceso de cinco pasos:

1) Procesamiento por lotes

Los materiales utilizados para fabricar fibra de vidrio son sílice, piedra caliza y carbonato de sodio. La sílice es el material principal utilizado para formar el vidrio, mientras que la carbonato de sodio y la piedra caliza se utilizan para reducir la temperatura de fusión. Se utilizan otros materiales para mejorar diversas propiedades. Por ejemplo, el bórax se usa para hacer que el vidrio sea más resistente a los químicos. Dependiendo del vidrio específico que se esté fabricando, el procesamiento también puede incluir alúmina calcinada, feldespato, nefelina sienita, magnesio, arcilla de caolín y boro. El pesaje de las materias primas juntas en cantidades exactas se denomina lote.

2) Derretimiento

El lote se calienta en un horno llamado antecocina a una temperatura de alrededor de 2500 ° F. La temperatura debe controlarse cuidadosamente para garantizar que se produzca fibra de vidrio de buena calidad.

3) Fibraización

Primero se extruye el vidrio y luego se atenúa. Durante el proceso de extrusión, el vidrio fundido sale del anteproyecto y atraviesa un casquillo con entre 200 y 8.000 orificios muy finos. Se calienta electrónicamente y se enfría mediante chorros de agua cuando los filamentos salen del buje a aproximadamente 1204 ° C / 2200 ° F. La atenuación es el proceso de extraer mecánicamente las corrientes extruidas de vidrio fundido en elementos fibrosos llamados filamentos, cada uno de menos de un cabello humano de diámetro.

4) Recubrimiento

En la etapa de procesamiento final se aplica un recubrimiento químico o apresto.

5) Embalaje

Finalmente, los filamentos recubiertos se juntan en un paquete de 51 a 1624 filamentos que se enrollan en un tambor formando algo que parece un carrete de hilo. Estos tambores se secan en un horno y luego se envían tal cual o se procesan posteriormente, por ejemplo, en fibra, mecha o hilo picados.

Existen varios tipos de fibras de vidrio. El más común es el vidrio E, llamado "E" porque originalmente se usó para aplicaciones eléctricas. Es vidrio de aluminoborosilicato con menos del 1% en peso de óxidos alcalinos. Ahora se utiliza principalmente para reforzar plásticos. E-glass fue la primera formulación de vidrio utilizada para fabricar filamentos continuos y representa la mayor parte de la producción de fibra de vidrio en el mundo. El vidrio E no contiene álcalis y su fabricación representa el uso más grande de boro en el mundo. Es susceptible al ataque de iones de cloruro, por lo que es una mala elección para aplicaciones marinas. Otros tipos incluyen vidrio A o vidrio de cal alcalino con poco o nada de óxido de boro, E-CR-vidrio significa resistente eléctrico / químico con silicato de alumino-cal y menos del 1% en peso de óxidos de alcai. Las fibras de vidrio E-CR presentan una alta resistencia a los ácidos. Otro tipo es el vidrio C, con "C" que significa "resistencia química". El vidrio C está compuesto de vidrio alcalino-calcáreo con alto contenido de óxido de boro que se utiliza para fibras cortadas de vidrio y aislamiento. En T-glass, la "T" significa "aislante térmico" y es una versión norteamericana de C-Glass. Se utiliza como vidrio soplado de grado aislante. Adicionalmente, hay vidrio D o vidrio de borosilicato con una constante dieléctrica baja, vidrio R (“R” para refuerzo) que es vidrio de silicato de aluminio sin MgO y CaO con altos requisitos mecánicos. Por último, el vidrio S o vidrio rígido contiene vidrio de silicato de aluminio sin CaO pero con contenido de MgO y tiene una alta resistencia a la tracción. Se utiliza para construir edificios y como compuesto epoxi para aviones.

Las fibras de vidrio no son conductoras a diferencia de las fibras de carbono. Aunque no son tan fuertes ni rígidos como la fibra de carbono, son mucho más baratos y mucho menos frágiles. La fibra de vidrio aumenta la resistencia a la tracción y el módulo de flexión del compuesto.

Los compuestos de fibra de vidrio se utilizan para fabricar bañeras, botes, tanques de agua y sépticos, tablas de surf, cañas de pescar, partes de automóviles, esquís, tablas de surf, palos de golf, piscinas, aviones, remos, muebles, camas de máquinas de rayos X e incluso los coches en los juegos mecánicos.

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