Es una fibra sintética constituida por finos filamentos de
5–10 μm de diámetro y compuesto principalmente por carbono. Cada filamento de
carbono es la unión de muchas miles de fibras de carbono. Se trata de una fibra
sintética porque se fabrica a partir del poliacrilonitrilo. Tiene propiedades
mecánicas similares al acero y es tan ligera como la madera o el plástico. Por
su dureza tiene mayor resistencia al impacto que el acero.
En 1958, Roger Bacon creó fibras
de alto rendimiento de carbono en GrafTech International Holdings, Inc. Estas
fibras se fabricaban mediante el calentamiento de filamentos de rayón hasta
carbonizarlos. Este proceso resultó ser ineficiente, ya que las fibras
resultantes contenían sólo un 20% de carbono y tenían malas propiedades de
fuerza y de rigidez.
Proceso
de fabricación
El
proceso de fabricación de la fibra de carbono comienza cuando los productores
procesan materias primas en hebras finas de carbono. Comienzan con una base de
alquitrán de hulla, que se utiliza para hacer productos de gama baja de fibra
de carbono. Para productos de alta calidad, los fabricantes comienzan con un
material de base de poliacrilonitrilo, que consiste en propileno y amoníaco.
Después este material base se calienta múltiples veces, para cambiar
drásticamente estructuras. Finalmente, el material se transforma en una cadena
de moléculas de carbono.
Estas
moléculas de carbono se mezclan con otros productos químicos y llevan acabo un
proceso conocido como hilado en húmedo. Durante el hilado en húmedo, la mezcla
de carbono líquido pasa a través de una matriz conocida como una tobera de
hilatura, que cuenta con muchos pequeños agujeros. La hilera forma el material
en largos filamentos delgados de carbono. Mediante la combinación de estos
filamentos con epoxi u otras resinas, los fabricantes pueden producir CFRP.
Las
fibras se calientan inicialmente a alrededor de 590°F (300°C) en aire y bajo
tensión, en una etapa conocida como la oxidación, o la
estabilización. Esto elimina las moléculas de hidrógeno a partir de las fibras
y la convierte en una forma más estable mecánicamente. A continuación, se
calientan a alrededor de 1830°F (1000°C) en ausencia de oxígeno en una etapa
conocida como la carbonización. Esto elimina más material sin
carbono, dejando a la mayoría de carbono.
Propiedades
*Conductor
electrico y de alta conductividad térmica.
*Muy
elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.
*Elevado
precio de producción.
*Resistencia
a agentes externos.
*Gran
capacidad de aislamiento térmico.
*Resistencia
a las variaciones de temperatura, conservando su forma.
*Bajo
peso.
*Alta
resistencia.
*Dentro
de un compuesto, la orientación de las propias fibras también es importante. En
función de esto, el material puede ser más fuerte en una dirección determinada
o igual de fuerte en todas las direcciones.
Usos
Tiene
muchas aplicaciones en la industria aeronáutica y automovilística, al igual que
en barcos y en bicicletas, donde sus propiedades mecánicas y ligereza son muy
importantes. También se está haciendo cada vez más común en otros artículos de
consumo como patines en línea, raquetas de tenis, edificios, ordenadores
portátiles, trípodes y cañas de pesca e incluso en joyería
IDENTIFICACIÓN
POR SOLUBILIDAD
Es resistente a la disolución y ataque
químico, incluso en los contenidos acidificados del tracto digestivo.
PRUEBA
DE COMBUSTIÓN
Las
partículas sólidas incandescentes son las que dan a la Flama sus colores, desde
el rojo obscuro a los 600-800 oC, el naranja y el amarillo en los 1100-1200 oC,
hasta llegar al blanco deslumbrante por encima de los 1500 oC.
Países
productores
Estados Unidos, Japón y Europa Occidental
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