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Ciencia y tecnología de los materiales

FIBRA DE VIDRIOY FIBRA DE CARBONO

Equipo:García Viveros Brenda BereniceGonzales García EdgarHernández Aburto LilianaHernández santos Fca. GuadalupeSolano Herrera Paris

FIBRA DE CARBONO

Historia

En 1958, Roger Bacon creó fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro Técnico de la Union Carbide Parma

En la década de 1960, un proceso desarrollado por Akio Shindo de la Agencia de Ciencia Industrial Avanzada y Tecnología de Japón, con poliacrilonitrilo (PAN) como materia prima

El alto potencial de la fibra de carbono fue aprovechado en 1963 en un proceso desarrollado en el Establecimiento Real de aeronaves en Hampshire, Reino Unido.

Durante la década de 1970, los trabajos experimentales para encontrar materias primas alternativas llevaron a la introducción de fibras de carbono a partir de una brea de petróleo derivadas de la transformación del petróleo.

Propiedades físicas

Se clasifica con un material ligero debido a su baja densidad (1.750 Kg/m^3)

Es conductor eléctrico y de baja conductividad térmica.

Resistencia a las variaciones de temperatura.

Fácil de pintar o recubrir con otros productos para mejorar su apariencia física.

Según sus propiedades mecánicas se pueden clasificar en:

Fibras de ultra-alto módulo elástico (UHM). Son aquellas que presentan un módulo de elasticidad superior a 500 GPa.

Fibras de alto módulo elástico (HM).

Presentan un módulo de elasticidad superior a

300 GPa.

Fibras de alta fuerza elástica (HT).

Presentan valores de resistencia a la tensión

superiores a 3 GPa.

Fibras de módulo elástico intermedio (IM)

Presentan valores de módulo de tensión

superiores a 300 GPa.

Fibras de bajo módulo elástico

Son fibras de carbono con valores bajos de

módulo y resistencia a la tensión.

Según la orientación de fibras, se clasifican en:

UNIDIRECCIONALES

Fibras en única dirección

BIDIRECCIONALES

Entramado de fibras en dos direcciones a 90°

Ventajas

UNIDIRECCIONAL Alta fuerza y rigidez en una

única direccion

Bajo peso de las fibras

Uso extendido

Precio reducido

BIDIRECCIONAL Fuerza y rigidez en dos

direcciones

Características de manejo muy buenas

Posibilidad de mezclar fibras

Pesos reducidos de entre 20 a 1000 g/m^2

Mayor precio que las unidireccionales

La fibra también tiene uso en la filtración de gases a alta temperatura, como electrodo de gran superficie e impecable resistencia a la corrosión, y como un componente anti-estático.

La fibra de carbono no solo presenta alta resistencia a la tensión sino tambien a la corrección al ataque de asidos y solventes orgánicos, por lo que es aplicado en tuberías y tanques a presión en la industria química y petrolera.

Obtención de la Fibra de Carbono

En este primer paso se introduce el poliacrilonitrilo (PAN, 60% C) a un horno de calentamiento (198 °c – 310 °c) a medida de que este pasa mas tiempo (.5 horas hasta 2) en el horno el material comienza a cambiar de color.

Aquí el oxigeno proveniente del aire se une con los átomos de carbono pasando de una cadena lineal a una escalonada, la cual es mucho mas resistente después de este proceso de estabilización la fibra sale con un 68%p

En el primer calentamiento la fibra sale con un contenido muy alto de carbono pero para tener una fibra al 100% es necesario someterla a un calentamiento (1100-2200 °c) en ausencia de oxigeno para evitar la combustión, el calor obliga a los átomos de hidrogeno y nitrógeno a desprenderse y tener una fibra de carbono y lo que queda son cadenas cristalizadas de átomos de carbono.

En este proceso la temperatura define las propiedades finales de la fibra asi como si elasticidad, rigides,

Estructura de la fibra de carbono en un contenido alto de carbono.

Después de la obtención de la fibra esta es sometida a un baño electroquímico la cual raspa la superficie, se hace mas confiable para ser usada en aleaciones.

Al cabo de esto se lleva a un proceso textil (preformas) en el cual las fibras son entretejidas en una tela para proporcionar resistencia, la tela es colocada un molde en especifico, se aplica una resina y se cocina en un autoclave este cuece la fibra y la resina formando una armazón dura.

Aeronáutica: en fuselajes y alas principalmente.

Automovilística: en monocascos, llantas, volantes, etc.

Naval: mástiles y cascos.

Deporte de alta velocidad

Construcción: refuerzos estructurales, mayor capacidad de carga en puentes y edificios, reparación de estructuras dañadas.

Telecomunicaciones: ordenadores portátiles, teléfonos, trípodes, carcasas,

Equipos de audio, brazos de robot

Maquinaria textil

Industria química y nuclear

Medicina

Aplicaciones

Actualmente

La demanda global de materiales compuestos de fibra de carbono se valoró en aproximadamente EE.UU. $ 10,8 mil millones de dólares en 2009, el cual disminuyó 10.8% respecto al año anterior. Se espera que llegue en EE.UU. a 13,2 mil millones de dólares en 2012 y que aumente a 18,6 mil millones de dólares en EE.UU. en 2015 con una tasa de crecimiento anual del 7% o más. Las demandas más fuertes provienen de las industrias aeronáutica y aeroespacial, de la energía eólica, así como de la industria automotriz.

FIBRA DE VIDRIO

Primeras fibras de vidrio

Fundicion de un extremo de una varilla de vidrio

La gota sujetada a una rueda giratoria

1713 Reaumur muestra la tela de vidrio a la Academia de ciencias de París

1929 Rosengarth crea el vidrio centrifugado

1938 owens- Illinois y Corning-Glass para producir fibra a nivel industrial

Historia

Manufactura

•Buena resistencia al ataque de soluciones acidas y quimicas•Contenido de alcalisis: 8%- 15 %•No resiste al aguaVidrio A•Desarrollado para aplicaciones electricas•Vidrio de Boro silicato contenido de alcalisis menor de 0.8%•Inatacable por el aguaVidrio E (R)•Mayor resistencia a la tracción •Tres veces mas caro que el vidrio EVidrio S (AR)•Desarrollado para buena resistencia a productos químicosVidrio C

Clasificación de fibras de vidrio

Composiciones de fibras de vidrio

Alta resistencia a la tensión

Incombustible

Biológicamente inerte

Excelente resistencia a la intemperie y a gran cantidad de agentes químicos

Excelente estabilidad dimensional

Baja conductividad térmica

propiedades

Usos 

• Productos de manualidad o de bricolaje. • Fabricación de piezas del mundo náutico (tablas de surf , windsurf,

lanchas y veleros)• En la realizacion de cables de fibra optica usados en telecomunicaciones

(transmicion de señales liminicas)• Para reforzar el plástico (que tiene como finalidad muchas veces

la construcción de tanques)

En la industria petrolera Los productos de Fibra de Vidrio se utlizan en la operatividad

de Plataformas Petrolerasen aplicaciones como la construcción de tuberia de resina reforzada con fibra de vidrio para recolección y transporte de hidrocarburos líquidos y gaseosos y fluidos corrosivos; así como en conexiones y accesorios a base de Polímeros Reforzados con Fibra de Vidrio en redes de agua contra incendio.

Material compuesto

obtenido al hacer fluir vidrio fundido a través de una pieza de agujeros muy finos

constituidas en su mayor parte por óxidos de silicio. SiO2

Empresas Productoras de Fibra de CarbonoEmpresa País Se especializa en:Hexcel Estado Unidos Es el mayor productor de fibra de carbono

en los EE.UU.

Cytec Rusia, Estados Unidos, Australia, Brasil. Productos químicos y compuestos de Carbono para el sector aeroespacial.

Zoltek Estado Unidos, México, Hungría. Fabricación y comercialización de comercial de fibra de carbono. (Coches ligeros y exploración de petróleo.)

Mitsubishi Rayon Co. Japón Fabrica palos de golf con fibra de carbono.

SGL Technologies Alemania, Estados Unidos y Japón La cartera de la compañía va de carbono y grafito materiales de fibras de carbono y materiales compuestos.

Toray Industries Inc Japón Uno de los segmentos de negocio de Toray es de fibra de carbono y materiales compuestos.

Empresas Productoras de Fibra de Vidrio

Empresa País Se especializa en:STABILIT España y Alemania Distribución y comercialización de

laminados plásticos, principalmente reforzados con fibra de vidrio.

Regarsa Holanda Tejidos técnicos en fibra de vidrio y revestimientos vinílicos.

LAPSOLITE, S. A. DE C. V. México (Origen en Inglaterra) Piezas Náuticas, cables de fibra óptica y piezas automotrices

ESCOprem S.L. España Fabricación piezas técnicas,: palas de aerogeneradores, prototipos de veleros de regata.Interiorismo de coches de tren restaurados.

Normas Reguladoras

Normas Reguladoras

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx/2011/12/fibra-de-vidrio.html

http://www.plastiquimica.cl/pdf/Fibras.pdf

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.mx/2011/12/fibra-de-vidrio.html

http://www.magentart.com/Moldes-Resinas-y-Arte/Proyectos.php?/fibra-de-vidrio/&id=9

http://www.ehowenespanol.com/fibra-vidrio-info_265287/

Referencias