Esteras

Published Oct 11, 20
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Otras propiedades muy apreciables en la fibra de carbono son la resistencia a la corrosi�n, al fuego e inercia qu�mica y la conductividad el�ctrica. Ante variaciones de temperatura conserva su forma. Es un caso com�n de metonimia, en el cual se le da al todo el nombre de una parte: el nombre de las FC que refuerzan la matriz de resina.

En la mayor�a de los casos, las FC permanecen como carb�n no graf�tico. El t�rmino fibra de grafito solo est� justificado, cuando las FC han sido sometidas a un tratamiento t�rmico de grafitizaci�n (2000-3000 �C),que les confiere un orden cristalino tridimensional, observable mediante rayos X. La cristalograf�a de rayos X nos permite conocer la estructura exacta de cada tipo de FC.

El grafito, la mina de l�piz, es todo lo contrario: blando y fr�gil. Es un al�tropo del carbono. A nivel at�mico no podemos comprender las diferencias entre la fibra de carbono y el grafito, pero la estructura es diferente: observamos muchos cambios en la superposici�n de las fibras y las cintas en la FC y en el grafito.

Este electr�n libre explica que el grafito es una de las pocas estructuras no met�licas que conducen la electricidad (tejido de carbono 200 - 245 g / m2). La fibra de carbono tambi�n es conductora. La fibra de grafito cristaliza en el sistema exagonal,el panal de abeja. La mayor�a de las fibras no son de grafito sino de carbono,obtenidas a menor temperatura.

El carbono forma parte de toda la qu�mica org�nica y de 20 millones de mol�culas conocidas, de las cuales el 79 por ciento las clasificamos como org�nicas. El �tomo de carbono tiene 6 electrones, con la particularidad de que puede formar 4 enlaces covalentes con otros �tomos, con lo cual adquiere una geometr�a de tetraedro, que nos recuerda al diamante.

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Un m�todo com�n de obtener filamentos de carbono es la oxidaci�n y pir�lisis t�rmica del PAN (poliacrilonitrilo), un pol�mero usado para crear muchos materiales sint�ticos. Como todos los pol�meros, el PAN forma largas cadenas de mol�culas, alineadas para hacer el filamento continuo. Cuando se caliente el PAN en correctas condiciones de temperatura, las cadenas PAN se juntan lado a lado, para formar cintas de grafeno (tejido de carbono 200 - 245 g / m2).

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Es el resultado de los trabajos de Shindo, a principio de los a�os 60 en Jap�n, posteriormente continuados por Watt, en Inglaterra y Bacon y Singer en EE.UU.. Normalmente se mezcla el PAN con algo de metil acrilato, metil metacrilato, vinil acetato y cloruro de vinilo. El PAN o su copol�mero es hilado utilizando la t�cnica de hilado h�medo.

El primer paso es estirar el pol�mero de forma que quede paralelo a lo que ser� el eje de la fibra y se oxida a 200-300 �C en aire, un proceso ,que a�ade ox�geno a la mol�cula de PAN y crea la estructura hexagonal - tejido de carbono 200 - 245 g / m2 - esteras Compositesplaza.com España. El pol�mero que antes era blanco, ahora es negro.

La mesosfase l�quida cristalina de alquitr�n se utiliza para obtener fibras de alto m�dulo. esteras de carbono Compositesplaza.com. tejido de carbono 200 - 245 g / m2. Petr�leo, carb�n mineral y policloruro de vinilo son las fuentes comunes del alquitr�n. Desde 1980 se obtienen FC a partir de breas de mesofase de alto m�dulo para aplicaciones que requieren fibras de muy altas prestaciones.

Las fibras basadas en el PAN tienen di�metros que oscilan entre 5 y 7 micras. Y las del alquitr�n 10-12 micras. Para ganar una regata, hace falta que el casco(el flotador)sea lo m�s ligero posible. De ah� la necesidad de un casco con fibra de carbono. Abajo,la orza de plomo,contrapesa a la vela,y equilibra al velero.

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Una FC 3k (3000 filamentos)es 3 veces m�s resistente que una de solo 1k, pero tambi�n pesa 3 veces m�s. Con esa hebra se teje una tela de FC.Para conseguir una fibra de alta resistencia se recurre al tratamiento t�rmico de carbonizaci�n: el PAN se calienta a 2500-2000 �C en atm�sfera sin ox�geno, se alinean las cadenas del pol�mero hasta formar hojas de grafeno, cintas delgad�simas ,bidimensionales, y se logra una resistencia a la tracci�n de 5 - tejido de carbono 200 - 245 g / m2.

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La naturaleza nos da lecciones en el uso de materiales compuestos. Si calentamos el PAN a 2500-3000 �C conseguimos la resistencia m�xima de la FC: 531 000 N/mm2. Ahora es el momento de tejer la fibra, para formar l�minas y tubos, que ser�n luego impregnados en una resina epoxi en un molde.



Hay varios tipos de fibras, a partir de las temperaturas de tratamiento:Es la m�s r�gida y requiere una temperatura mayor de tratamiento. Su m�dulo de elasticidad supera los 300 y aun los 500 GPa. Mejor todav�a, el monocristal de �grafito� tiene un m�dulo de 1050 GPa. El m�dulo de elasticidad 390 GPa es 70 veces superior al de las aleaciones de aluminio.

Es la m�s econ�mica y de estructura is�tropa. La rigidez es menor que en las anteriores; la temperatura de tratamiento es m�s baja. Se comercializa como fibras cortas. Tiene una velocidad de adsorci�n 100 veces superior a la de los carbones cl�sicos activados. Se obtiene mediante carbonizaci�n y activaci�n f�sica y qu�mica de distintos precursores: breas, ray�n, poliacetatos, etc.

La fibra se presenta en forma de fieltros o telas. Esta fibra se obtiene mediante un proceso catal�tico de dep�sito superficial qu�mico en fase de vapor (en ingl�s: VGCF vapour ground carbon fibres). tejido de carbono 200 - 245 g / m2. Por su variedad de tama�os son un puente entre la FC convencional y la nanofibra. La elecci�n de la matriz afecta profundamente a las propiedades del producto acabado.

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El utiliz� como precursor hebras de bamb� carbonizadas, que en el vac�o de la bombilla se pon�an incandescentes y lograban durar 1200 horas. La l�mpara de Edison ten�a un rendimiento de 2 l�menes/Watio. Edison no utiliz� ninguna matriz, para lograr un producto terminado. Fue una excepci�n. Lo normal es usar una matriz de resina y un molde.

Se adhieren al molde delgadas hojas de FC, que toman la forma de la barca. Alineamos las fibras del tejido en la direcci�n m�s conveniente, porque las fibras son anisotr�picas. Impregnamos la tela de FC con resina. Sobre la resina colocamos otra tela de FC impregnarla con resina, y as� sucesivamente sobreponiendo telas de FC y capas de resina.

El ala delta del X-32 realizada en FC - tejido de carbono 200 - 245 g / m2.Foto Boeing X-32. Es f�cil ver que hay mucha mano de obra especializada. Cuanto m�s intensas son las cargas que soportar� el producto, por ejemplo: una pala de helic�ptero, mayor cuidado pondremos en alinear correctamente la direcci�n de la fibra. Finalmente calentar la pieza, o curarla al aire.

Si en el molde hay burbujas de aire, la resistencia final quedar� reducida. Las matrices son termoestables o termopl�sticas. La fibra no se usa por s� misma, sino para reforzar matrices, por ejemplo: la ya citada resina epoxy u otros pl�sticos termoestables. En algunas aplicaciones la matriz es termopl�stica. Estos pol�meros son pl�sticos que curados por calor, u otros medios, se transforman en un producto infusible e insoluble - tejido de carbono 200 - 245 g / m2.

El 65 por ciento de las matrices termoestables son poli�steres insaturados. La mayor ventaja del termoestable es que tienen una viscosidad muy baja, y se pueden introducir en las fibras a baja presi�n. La impregnaci�n de las fibras inicia el curado qu�mico, que produce una estructura s�lida, es un proceso realizado isot�rmicamente.

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Published Feb 01, 21
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