Propiedades y aplicaciones de la FRP

Fiber reinforced polymer

Propiedades y aplicaciones de la FRP

Pumisacho Gissela

Facultad de Ingeniería Mecánica

Escuela Politécnica Nacional

Quito, Ecuador

gissela.pumisacho@epn.edu.ec

GR2

Abstract—La continua aparición de nuevos materiales, debido al avance científico, es un importante tema de estudio y análisis.  El siguiente articulo parte de investigaciones realizadas de los materiales compuestos conocidos como Fiber reinforced plymer (FRP), para dar a conocer la manera en la que están conformados, y como es que esto determinara sus propiedades. Dando a conocer cual son las más utilizadas a nivel industrial, debido a dichas propiedades.  

Keywords—polimero; fibra; propiedades; aplicaciones; materiales

1.  Introducción

A lo largo de las décadas la ciencia se ha ido desarrollando al servicio del hombre, siendo esta la principal razón por la cual se ha generado una continua aparición de nuevos materiales. Muchos de estos han sido obtenidos de manera natural, mientras que otros han sido creados en laboratorios bajo condiciones controladas. Los materiales compuestos son un claro ejemplo de lo que la ciencia ha venido realizando, ya que estos son obtenidos mediante amplias investigaciones para determinar las variables en las que estos brindaran las mejores propiedades. Uno de estos materiales compuestos es el Fiber reinforced polymer (FRP), el cual fabricado a base de un polímero reforzado con fibra. Existen algunas variaciones de FRP debido principalmente a la naturaleza de la fibra y el polímero que se utilicen. Esos materiales cuentan con ciertas propiedades, que los hacen propicios para múltiples aplicaciones. Es por ello que dependiendo del resultado que se quiera obtener serán adicionados a otros materiales para mejorar sus propiedades. Es de ahí que estos tienen una amplia aplicación en la industria.

1. fiber reinforced polymer

El fiber reinforced polymer (FRP), es una categoría de plástico compuesto, creado a base de un polímero el cual es reforzado con hilos de fibra [5]. Dicho polímero es relativamente débil por lo que, al serle adicionadas fibras o filamentos de algún material resistente, ocasionara que este a su vez aumente su resistencia. Es decir, las propiedades del FRP obtenido dependerán de las del polímero y de la fibra utilizadas, además de la longitud y dirección en la que las fibras se encuentren dentro del polímero, es decir será un material anisotrópico.

Los tipos de fibra más utilizados son carbono, vidrio, aramida y algunos compuestos naturales, mientras que los tipos de polímero por lo general suelen ser plástico termoestable epoxi, viniléster y poliéster.

1. obtención del FRP

Para la obtención del FRP se realizar dos procesos diferentes. El primero es el de obtención de la fibra y el segundo es el de moldeo.

1. Obtencion de la fibra

La fibra generalmente es fabricada en láminas o hilos continuos. Esto se obtiene mediante la extrusión del material a modo de filamentos diminutos los cuales son aptos para el proceso de tejido, trenzado o costura.

• Mediante tejido y costura se pueden obtienen fibras bidimensionales y tridimensionales.
• Mediante trenzado se obtienen fibras planas o tubulares estrechas.

1. Moldeo

El proceso de moldeo consiste en adicional la fibra al polímero. Este puede darse por moldeo compuesto y moldeo en húmedo.

• En moldeo compuesto se adiciona la fibra al polímero antes de someter al material a otros procesos de moldeo.
• En el moldeo en húmedo, se coloca a la fibra en un molde para luego ser adicionado el polímero.

1. Requerimientos del material

Para la fabricación del FRP se realizan distintas pruebas y ensayos, con el fin de determinar si los materiales utilizados son los más óptimos. Estos deben cumplir una serie de requerimientos para ser aptos en la obtención de un FRP con buenas propiedades.

Estos requerimientos son [1]:

• El polímero debe ser capaz de unirse y envolver adecuadamente a la fibra dentro del tiempo de curado.
• Las fibras deben estar exentas de humedad
• Las fibras deben encontrarse separadas unas de otras.
• El polímero debe ser física y químicamente estable, durante el proceso de moldeo

1. propiedades de los FRP

Si bien son cierto en general los FRP se caracterizan por tener buena resistencia y elasticidad, pero sus propiedades varían en cierta medida dependiendo el tipo del polímero y fibra que estén siendo utilizados

1. FRP con fibra de vidrio

Las fibras de vidrio son filamentos elaborados a base de dióxido de silicio. Es una de las opciones más utilizadas en la obtención de FRP debido a su bajo costo. Cuenta con propiedades como [2]:

• Alta resistencia química.
• Es un excelente aislante.
• Alta densidad.
• Alta resistencia a la tracción.

1. FRP con fibra de carbono

Las propiedades del FRP con fibra de carbono, dependerán ampliamente de la dirección en las fibras sean adicionadas. Debido a que son refuerzos unidireccionales. Cuenta con propiedades como [1]:

• Alta resistencia a la tracción.
• Baja densidad.
• Alto módulo de Young.
• Alta resistencia térmica (1500-2000ºC)
• Coeficiente de dilatación nulo.
• Resistencia a la corrosión.
• Resistencia a la fatiga.
• Alta conductividad térmica y eléctrica.

1. FRP con fibra de aramida

La fibra de aramida o más comúnmente conocida como kevlar es obtenida a base de la reacción de una amina y un haluro de ácido carboxílico (aramida). Sus propiedades estarán basadas las proporciones de sus componentes. Pero generalmente cuentan con [1]:

...