Polimeros

Poliéster:

El poliéster (C10H8O4) es una categoría de elastómeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal. Los poliésteres que existen en la naturaleza son conocidos desde 1830, pero el término poliéster generalmente se refiere a los poliésteres sintéticos (plásticos), provenientes de fracciones pesadas del petróleo.

Obtención de la Fibra:

Materia Prima

El poliéster es un termino químico que se puede dividir en poli que significa muchos y éster que es una base química orgánica el ingrediente principal utilizado en la fabricación de poliéster es el etileno que se deriva del petróleo y el proceso químico que produce el ácido de poliéster se denomina polimerización

Ácido teraftálico: HOOC COOH etilenglicol (etano diol)

Obtención

El poliéster se obtiene por policondesación del ácido Teraftálico con etilenglicol a una temperatura de 260 ° C. El poliéster es fabricado por un de varios métodos, se utilizan dependiendo la forma que tendrán, las cuatro formas básicas son:

Fibra corta

Filamento

Cable

Relleno de fibra

Fabricación de los hilos.

Polimerización

Para formar el poliéster el Tereftalato se hace reaccionar con el etilenglicol en presencia de un catalizador a una temperatura de 150-210° C.

La quimia resultante forma un monómero, el alcohol que se combina con el ácido a una elevada temperatura, el poliéster recién formado es fundido y extruido a través de la hilera o tobera para formar largas cintas.

Extruccion del poliéster

Secado

Después de que el poliéster es sometido a la polimerización, las cintas largas se dejan secar hasta que se vuelven quebradizas, este material se corta en pequeños chips para formar la fibra corta.

Por Fusión

Las fibras de poliéster se estiran en caliente para orientar las moléculas y lograr una mejoría en su resistencia, elongación y propiedades, también es posible hacer modificaciones a la sección transversal de la fibra ya que tiene la capacidad de tomar la forma de los orificios de la tobera.

Las virutas del polímero se funden para formar un jarabe, la solución se pone en un recipiente de metal llamado tobera y es estrujado atreves de los orificios para formar el hilo.

La maquinaria relacionada con el proceso:

Extrusora: Se encarga de moldear por flujo continuo, con presión o empuje pasando por un molde de tornillo caliente encargado en darle la forma deseada.

Tobera: Boquilla de metal que tiene agujeros finos a través de la cual se fuerza una solución de hilado para formar un filamento.

Fibra de Carbono:

La fibra de carbono (fibrocarbono) es un material formado por fibras de 5-10 micras de diámetro, compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbono están unidos entre sí en cristales que son más o menos alineados en paralelo al eje longitudinal de la fibra. La alineación de cristal da a la fibra de alta resistencia en función del volumen (lo hace fuerte para su tamaño). Varios miles de fibras de carbono están trenzados para formar un hilo, que puede ser utilizado por sí mismo o tejido en una tela.

La principal aplicación es la fabricación de «composites» o materiales compuestos, en la mayoría de los casos —aproximadamente un 75%— con polímeros termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxi, de tipo termoestable aunque también puede asociarse a otros polímeros, como el poliéster o el viniléster.

Las propiedades de las fibras de carbono, tales como una alta flexibilidad, alta resistencia, bajo peso, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica, las hacen muy populares en la industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, deportes de motor junto con muchos otros deportes. Sin embargo, son relativamente caros en comparación con las fibras similares, tales como fibras de vidrio o fibras de plástico, lo que limita en gran medida su uso.

Las fibras de carbono generalmente se combinan con otros materiales para formar un compuesto. Cuando se combina con una resina plástica es moldeada para formar un plástico reforzado con fibra de carbono (a menudo denominado también como fibrocarbono) el cual tiene una muy alta relación resistencia-peso, extremadamente rígido, aunque el material es un tanto frágil. Sin embargo, las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito para formar compuestos carbono-carbono, que tienen una tolerancia térmica muy alta.

Proceso de obtención

Cada filamento de carbono es producido a partir de un polímero precursor. El polímero precursor es comúnmente rayón, poliacrilonitrilo (PAN) o una resina derivada del petróleo. Para los polímeros sintéticos como el rayón o el PAN, el precursor es primeramente hilado en filamentos, mediante procesos químicos y mecánicos para alinear los átomos de polímero para mejorar las propiedades físicas finales de la fibra de carbono obtenida.

Las composiciones de precursores y de los procesos mecánicos utilizados durante el hilado pueden variar entre los fabricantes. Normalmente se mezcla el PAN con algo de metil acrilato, metil metacrilato, vinil acetato y cloruro de vinilo. Después de embutición o hilatura en húmedo (a veces también se emplea la técnica de hilado fundido), las fibras de polímero se calientan para eliminar los átomos que no sean de carbono (carbonización), produciendo la fibra de carbono final. Las fibras de carbono pueden ser sometidos a un tratamiento de mejorar las cualidades de manejo, luego son enrolladas en bobinas. Las bobinas se utilizan para suministrar a máquinas que producen hilos de fibra de carbono o tejido.

Usos y aplicaciones

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