Fibras
La fibra es el componente de refuerzo del material compuesto, por lo que las características del PRF, especialmente su resistencia mecánica, rigidez y dureza, van a estar muy determinadas por la fibra utilizada en su fabricación.
Estas son las fibras más utilizadas y sus características más importantes:.
Esta es la fibra más empleada en los PRF, especialmente en aplicaciones industriales, debido a su gran disponibilidad, sus buenas características mecánicas y a su bajo coste.
Existe una gran "variedad de fibras de vidrio" disponibles en el mercado, en las que priman distintas características, entre las que destacan:.
Y, por supuesto, también encontramos vidrios que aúnan dos o más de estas características.
Las diferencias radican básicamente en los silicatos presentes en el vidrio, normalmente un silicato alcalino y uno alcalinotérreo.
Las principales características de la fibra de vidrio son:.
El proceso de fabricación consiste en el estiramiento a muy alta temperatura, por tracción mecánica o por acción de fluidos en movimiento, de una veta de vidrio fundido y su inmediata solidificación.
Para muchas aplicaciones en las que la fibra de vidrio presenta una rigidez insuficiente, es necesario sustituirla por fibras de carbono, siempre que la gran diferencia de precio esté justificada.
Básicamente podemos encontrar tres "tipos" de fibras de carbono en el mercado:.
Proceso de fabricación: las fibras de carbono se fabrican mediante pirólisis controlada y ciclización de precursores de cierta fibra orgánica, el más común de los cuales es el precursor poliacrilonitrilo (PAN) y el alquitrán. El primero es una fibra sintética, con una conversión en fibra entre el 50 y 55%; y el segundo se obtiene de la destilación destructiva del carbón, siendo este relativamente más barato.
Dentro de esta denominación se hallan incluidas otras como las fibras de polietileno de cadena alargada o las fibras de polímeros de líquido termotrópico cristalino, pero nos centraremos en las fibras de aramida, debido a su uso mayoritario y a sus excepcionales características.
Quizás la característica más llamativa de las aramidas es su alta resistencia al impacto, su gran tenacidad y su alta capacidad de absorción de energía, motivos por los cuales es usada incluso en chalecos antibala.
Sin embargo, podemos destacar estas otras "características":.
Y en cuanto a desventajas podemos destacar una baja resistencia a compresión y flexión, pérdidas de resistencia en presencia de humedad y baja adherencia a determinadas matrices, por ejemplo las termoplásticos; además, su precio es elevado en comparación con otras fibras.
La fibra de aramida se fabrica mediante un proceso de extrusión e hilado.
Los tres tipos de fibras anteriores son claramente los más utilizados. Sin embargo podemos referenciar aquí, más brevemente, otras fibras presentes en el mercado, con prestaciones más altas pero con costes prohibitivos en muchos casos.
Estas fibras surgen por la necesidad en sector aeroespacial de refuerzos para altas temperaturas.
Además de esta resistencia, presentan altísimas prestaciones en cuanto a resistencia a tracción y estabilidad química. Sin embargo, su fabricación y manipulación es extremadamente complicada y costosa, por lo que su utilización se he limitado a este sector y a la industria metalmecánica, en hornos de carburizado para tratamientos termoquímicos, los cuales pueden llegar a alcanzar temperaturas de hasta 950 °C (1742 °F).
Dentro de las fibras cerámicas destacan los whiskers: fibras inorgánicas cortas de estructura perfectamente cristalina, con resistencias a tracción entre 3 y 14 GPa y módulos de elasticidad entre 400 y 700 GPa, además de una resistencia a altas temperaturas.
Son fibras obtenidas a partir de la deposición en substrato de wolframio o de carbono, siendo las primeras las más utilizadas, aunque únicamente en el sector espacial, militar o aeronáutico, debido a su elevado coste.
Destacan las siguientes "propiedades":.
Esta fibra ha sido utilizada con éxito como refuerzo de matrices orgánicas y cerámicas. Tiene un coste menos elevado que la de boro, por lo que se está utilizando en mayor medida que éste como refuerzo. El proceso de fabricación es bastante similar al de la fibra de boro. Estas son las "propiedades" más importantes:.
A partir de cristales de cuarzo natural se forman filamentos. Alrededor de 200 filamentos combinados dan lugar a una fibra flexible y con alta resistencia. Se puede utilizar con la mayoría de las resinas. He aquí algunas de sus "propiedades":.
Tienen la desventaja de su densidad y coste, pues son más caras que la fibra de vidrio (a excepción del acero). Estas son las más utilizadas y sus principales "características":.