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Compuestos reforzados con fibras

Estos compuestos mejoran la resistencia, carga de rotura, la rigidez, la relación resistencia/peso, por la introducción de fibras fuertes, rígidas y frágiles, en una matriz más blanda y dúctil. El material de la matriz transmite los esfuerzos a las fibras y proporciona tenacidad y ductilidad al compuesto, mientras las fibras soportan la mayor parte de la fuerzao tensión aplicada.

Una característica de estos compuestos respecto a los endurecidos por dispersión es que la resistencia del compuesto aumenta tanto a temperatura ambiente como a elevadas temperaturas.

Se suelen emplear una gran cantidad de materiales reforzados. Desde la antigüedad se conoce el refuerzo de la paja en el adobe y en nuestros días está extendido el refuerzo de acero enestructuras, así como el refuerzo de fibras de vidrio sobre polímeros, fibras de boro o carbono, de propiedades excepcionales de resistencia o diminutos monocristales cerámicos denominados whiskers desarrollados para este objetivo.

Los materiales de refuerzo presentan morfologías muy variadas con orientaciones características como las señaladas en la figura. Las fibras cortas suelen tener unaorientación aleatoria, para fibras continuas se produce la orientación anisotrópica deliberada. Las fibras pueden disponerse como telas o tejidos o ser producidas en forma de fibras largas. También se puede cambiar la orientación en las capas alternadas de fibras largas.

Figura 15.25. Morfologías de compuestos reforzados con fibras. a) Fibras continuas unidireccionales. b) Fibras discontinuasorientadas al azar. c) Fibras ortogonales o tejidos. d) Fibras en capas múltiples.

Propiedades de las matrices.
Estos materiales son generalmente tenaces y dúctiles para transmitir las cargas a las fibras y evitar que las grietas causadas por fibras rotas se propaguen a todo el compuesto. La matriz debe ser resistente con el fin de contribuir a la resistencia total del compuesto. La temperatura detrabajo del compuesto viene limitada por la de la matriz.
Fibra de vidrio
El término fibra de vidrio proviene de la expresión inglesa “fiber glass”, que ha sido adoptada de modo casi textual a nuestro idioma español. Con dicha frase se hace referencia a una suerte de entelado. La fibra de vidrio se obtiene gracias a la intervención de ciertos hilos de vidrio muy pequeños, que al entrelazarse vanformando una malla, patrón o trama. Por otra parte, cabe mencionarse que estos hilos son obtenidos mediante el paso (que se lleva a cabo industrialmente) de un vidrio líquido a través de un elemento o pieza sumamente resistente, que además debe contar con diminutos orificios. A dicho elemento se lo conoce con el nombre de “espinerette”. Posteriormente a esta acción, se debe proceder a un enfriado,que es lo que permite solidificar el entelado, lo cual dará como resultado un producto que será lo suficientemente flexible como para poder realizar un correcto entretejado, es decir, una tela o malla. Asimismo, a esta fibra de vidrio se la puede emplear para producir otro tipo: la óptica.
Características del vidrio
El vidrio se caracteriza por ser un material de alta dureza, transparente yfrágil. Mientras se encuentra fundido es manuable o maleable. Su temperatura de fundición es a los 1250 ºC. En su composición se encuentran el sílice (arena o cuarzo tienen gran cantidad de este material, su fórmula química es Si - O 2 ), carbonato de sodio (Na 2 - CO 3 ) y cal (Ca - CO 3 )
Compuesto de fibra de vidrio-resina
En el caso puntual de la fibra, su composición es la siguiente. Lamisma es el resultado de la unión de la malla de vidrio con una resina epoxi. Esta última es, a su vez, líquida en un comienzo, aunque luego pasa a solidificarse y a mantener la forma final o aquella que había sido adquirida previamente del molde utilizado. Sin embargo, para que esa resina se pueda solidificar en un periodo de tiempo fijo, hay que acelerar la reacción química. Esto se efectúa mediante...