FIBRA DE VIDRIO

FIBRA DE VIDRIO

INTRODUCCION

La fibra de vidrio, tal como lo indica su nombre, es un material que consiste en numerosos y extremadamente finas fibras de vidrio.

Los fabricantes de vidrio, a lo largo de la historia, han experimentado con fibras de vidrio, pero la fabricación en masa de fibra de vidrio, sólo fue posible con la invención de maquinaria de herramientas más finas. En 1893, Edward Drummond Libbey exhibió un vestido en la Exposición Mundial Colombina (Feria Mundial de Chicago) con la incorporación de fibras de vidrio con el diámetro y la textura de las fibras de seda. Este fue usado por primera vez por la actriz de teatro popular de la época Georgia Cayvan. Las fibras de vidrio también puede ocurrir naturalmente, como el pelo de Pele (es un término geológico de hilos o fibras de vidrio volcánico que se forman cuando pequeñas partículas de material fundido son lanzados al aire en erupciones volcánicas).

La lana de vidrio, lo que se conoce comúnmente hoy como "fibra de vidrio", sin embargo, fue inventado en 1938 por Russell Games Slayter de Owens-Corning como un material para ser utilizado como aislante. Se comercializa bajo el nombre comercial de Fiberglass, que se ha convertido en una marca registrada generalizada.

La fibra de vidrio se utiliza comúnmente como material aislante. También se utiliza como agente de refuerzo para muchos productos poliméricos, para formar un material compuesto muy fuerte y ligero denominado plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV). La fibra de vidrio tiene propiedades comparables a los de otras fibras como las fibras de polímeros y de carbono. Aunque no es tan fuerte o tan rígida como la fibra de carbono, es mucho más barata y mucho menos frágil.

FORMACIÓN DE FIBRAS

La fibra de vidrio se forma cuando el vidrio es extruido en muchos filamentos de diámetro pequeño adecuado para el procesamiento textil. La técnica de calefacción y moldeo de vidrio en fibras finas se conoce desde hace milenios, sin embargo, el uso de estas fibras para aplicaciones textiles es más reciente. Hasta entonces se conocía las fibras de hilos cortados. La primera producción comercial de fibra de vidrio fue en 1936. En 1938, Owens-Illinois Glass Company y Corning Glass Works se unieron para formar Owens-Corning Fiberglass Corporation. Cuando las dos compañías se unieron para producir y promover la fibra de vidrio, introdujeron en el mercado las fibras de vidrio de filamentos continuos. Hoy en día, Owens-Corning sigue siendo el mayor productor de fibra de vidrio en el mercado.

Los tipos de fibra de vidrio más comúnmente utilizados son principalmente de vidrio E (vidrio de alumino-borosilicato con menos del 1% p/p de óxidos alcalinos, principalmente para plástico reforzado con fibra de vidrio), pero también se utilizan: vidrio A (vidrio cálcico con un poco o nada de óxido de boro), vidrio E-CR (con silicato alumino-cálcico, con menos del 1% p/p de óxidos alcalinos, tiene alta resistencia a los ácidos), vidrio C (vidrio sódico-cálcico con alto contenido de óxido de boro, que se utiliza, por ejemplo, para fibra de vidrio de primera necesidad), vidrio D (vidrio borosilicato con alta constante dieléctrica), vidrio R (vidrio aluminosilicato sin MgO y CaO para altos requerimientos mecánicos), y vidrio S (vidrio aluminosilicato sin CaO, pero con alto contenido de MgO para alta resistencia).

ESTRUCTURA QUÍMICA

La base de la fibra vidrio grado textil es la sílice (SiO2). En su forma más pura que existe como un polímero, (SiO2)n.

No tiene verdadero punto de fusión, pero se ablanda hasta los 2000°C, en donde empieza a degradarse. A 1713°C, la mayoría de las moléculas pueden moverse libremente. Si el vidrio es extruido y se enfría rápidamente a esta temperatura, será incapaz de formar una estructura ordenada. En el polímero se forman grupos SiO4 que se configuran como un tetraedro con el átomo de silicio en el centro, y los cuatro átomos de oxígeno en las esquinas. Estos átomos forman una red vinculadas en las esquinas compartiendo los átomos de oxígeno.

Los estados vítreo y cristalino de la sílice (vidrio y cuarzo) tienen niveles similares de energía sobre una base molecular, que también implica que la forma cristalina es extremadamente estable. Con el fin de inducir la cristalización, debe ser calentado a temperaturas superiores a 1200°C durante largos periodos de tiempo.

A pesar de que la sílice pura es un vidrio perfectamente viable para la fibra de vidrio, este debe ser trabajado en temperaturas muy altas, lo cual es un inconveniente a menos que estas propiedades químicas específicas sean necesarias. Al ser enfriado rapidamente la sílice se ve impedida de formar una estructura ordenada, es decir, presenta un estado amorfo.

Este es el vidrio que se emplea para lentes en telescopios y cosas por el estilo. Posee muy buenas propiedades ópticas, pero es quebradizo. Lo habitual es introducir impurezas (ejemplo: carbonato de sodio) en el vidrio en forma de otros materiales para bajar su temperatura de trabajo. Además esto nos brinda un vidrio más resistente, con una estructura similar a ésta:

Estos materiales también imparten otras propiedades a los cristales, que pueden ser beneficiosas en distintas aplicaciones. El primer tipo de vidrio utilizado para la fibra fue vidrio sodio-cálcico o vidrio A. este no es muy resistente a los álcalis. Un nuevo tipo, vidrio E, entonces fue formulado, que es un vidrio de alumino-borosilicato que prácticamente no tiene constituyente alcalino (<2%). Esta fue la primera formulación del vidrio utilizado para la formación de filamentos continuos. El vidrio E todavía constituye la mayor parte de la producción de fibra de vidrio en el mundo. Sus componentes, en particular, pueden variar ligeramente en porcentaje, pero debe estar dentro de un rango específico. La letra E se utiliza, ya que originalmente era de aplicaciones eléctricas. El vidrio S es una formulación de alta resistencia de uso cuando la resistencia a la tracción es la propiedad más importante. El vidrio C fue desarrollado para resistir el ataque de sustancias químicas, la mayoría de los ácidos que destruyen el vidrio E. El vidrio T es una variante de América del Norte de vidrio C. El vidrio A es un término industrial para vidrio roto, a menudo botellas, hechas en fibra. El vidrio AR es un vidrio resistente a los álcalis (Alkali-Resistant). La mayoría de las fibras de vidrio tienen limitada solubilidad en agua, pero son muy dependientes del pH. Los iones cloruro también atacan y disuelven las superficies del vidrio E.

Los vidrios E en realidad no se derriten, sino que se ablandan, el punto de reblandecimiento

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