materiales compuestos

MATERIALES COMPUESTOS
Definición
Se entiende por materiales compuestos aquellos formados por dos o más materiales distintos sin que se
produzca reacción química entre ellos.
En todo material compuesto se distinguen dos componentes:
- la MATRIZ, componente que se presenta en fase continua, actuando como ligante
- el REFUERZO, en fase discontinua, que es el elemento resistente.Ejemplos sencillos y conocidos por todos de materiales compuestos son el hormigón y los neumáticos.
Clasificación
Una primera clasificación es la que analiza el tipo de matriz, distinguiéndose los siguientes tipos:
- materiales compuestos de matriz METÁLICA o MMC (METAL MATRIX COMPOSITES),
- materiales compuestos de matriz CERÁMICA o CMC (CERAMIC MATRIX COMPOSITES),
- materiales compuestos dematriz de CARBON
- materiales compuestos de matriz ORGÁNICA o RP (REINFORCED PLASTICS) y dentro de
estos, son los más utilizados:
- los CFRP (CABON FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales compuestos de fibra de
carbono con matriz orgánica,
- los GFRP (GLASS FIBER REINFORCED PLASTICS) o materiales compuestos de fibra de
vidrio con matriz orgánica.
En lo que a los refuerzos se refiere,los hay de dos tipos:
- FIBRAS, elementos en forma de hilo en las que la relación L/D > 100,
- CARGAS, el resto, utilizadas en elementos de poca responsabilidad estructural.
Tal y como se han resaltado, los materiales compuestos más utilizados son los de matriz orgánica y
refuerzos en forma de fibras. En los siguientes apartados se analizan con más detalle ambos tipos de
componentesMatrices orgánicas
Antes de describir los distintos tipos de matrices orgánicas, conviene repasar cuales son las funciones que debe cumplir la matriz. Estas son:
- Dar estabilidad al conjunto, transfiriendo las cargas al refuerzo.
- Proteger al refuerzo del deterioro mecánico y químico. Visual Graphics Group 2- Evitar la propagación de grietas.
Para todo ello, se debe dar una buenaadherencia entre la matriz y el refuerzo.
Las matrices orgánicas (más vulgarmente conocidas como plásticos) pueden ser:
- TERMOPLÁSTICOS, usadas en aplicaciones de bajos requisitos, aunque se están empezando a
emplear termoplásticos avanzados para altas prestaciones.
- ELASTOMEROS, utilizadas en neumáticos y cintas transportadoras,
- DUROPLASTICOS o TERMQESTABLES, las más empleadas en materialescompuestos de altas
prestaciones.
Entre los duro plásticos, también denominados RESINAS (todos ellos necesitan un proceso de curado
para alcanzar su estructura reticulada) encontramos los siguientes tipos de materiales para matrices:
- EPOXIS, que son las de uso más general en altas prestaciones, con una temperatura máxima de
uso en torno a los 170'.
Como ejemplo, podemos citar la M18de CIBA (HEXCEL).
- BISMALEIMIDAS (BMI), para altas temperaturas (hasta 250º), utilizada, por ejemplo en los
bordes de ataque de las alas del Eurofighter-2000.
o Ejemplo: 5250 de CYTEC.
- POLlAMIDAS (P1), también para aplicaciones de altas temperaturas, en el entorno de los 300º.
- FENOLICAS, resistentes al fuego. Utilizadas, por ejemplo, en mamparas contra incendios y
panelesinteriores de aviones.
- POLIÉSTERES, poco usados por sus bajas características mecánicas. Además, absorben
mucha agua y se contraen al curar.
- CIANOESTERES, utilizadas en aplicaciones radioeléctricas (antenas), ya que presentan baja
absorción de humedad y buena "tangente de pérdidas" (característica radioeléctrica de los
materiales).
Ejemplo: RS3 de YLA.
Fibras.
Los principales tipos defibras utilizados como refuerzo, en lo que al material que las compone se
refiere, son:
- FIBRAS DE VIDRIO, de gran resistencia a tracción, duras, resistentes al ataque químico y flexibles.
Se elaboran a partir de la sílice (del 50% al 70% de su composición) y se le añaden otros
componentes en función de las propiedades deseadas, distinguiéndose:
- VIDRIO-E, para aplicaciones generales....