Fibra de vidrio Es un material fibroso que consta de finos filamentos flexibles de vidrio. Puede presentar varios cortes, características y aplicaciones. Entre las principales fibras de vidrio existentes (y las más comercializadas) se encuentra el tipo E, que tiene una baja conductividad eléctrica.
Las fibras de vidrio tienen sílice como componente principal, aunque llevan varios otros óxidos en su composición, lo que tendrá un impacto en la aplicación final de la fibra. Las fibras textiles se producen a partir de vidrio fundido y se han explotado desde el Antiguo Egipto. Sin embargo, su uso máximo se produjo en el siglo XX, con un amplio uso en la industria textil y como refuerzo para polímeros.
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Resumen sobre fibra de vidrio
- La fibra de vidrio es un material hecho de filamentos de vidrio delgados y flexibles.
- Los tipos de fibras de vidrio se nombran según sus propiedades.
- La fibra de vidrio más vendida es la tipo E.
- El componente principal de la fibra de vidrio es la sílice, SiO2.
- La fibra de vidrio se puede utilizar en la industria textil, como aislante térmico y como refuerzo para polímeros.
- Este material se ha utilizado desde el antiguo Egipto, alcanzando su apogeo en el siglo XX.
¿Qué es la fibra de vidrio?
la fibra de vidrio Es un material formado por finos filamentos flexibles de vidrio. Existen varios tipos de fibra de vidrio, que tienen diferentes características, cortes y aplicaciones. El componente principal de la fibra de vidrio es la sílice, SiO2, aunque otros elementos también pueden ser muy importantes en la composición de la fibra de vidrio resultante.
tipos de fibra de vidrio
Se nombran los tipos de fibra de vidrio. según sus propiedades específicas:
- Y (eléctrico) – baja conductividad eléctrica;
- s (fortaleza) – gran resistencia mecánica;
- W (químico) – gran resistencia química;
- METRO (módulo) – alta elasticidad;
- A (álcali) – alta composición de metales alcalinos;
- D (dieléctrico) – baja constante dieléctrica;
- AIRE (resistente a los álcalis) – alta resistencia alcalina.
La mayor parte de las fibras de vidrio producidas actualmente, alrededor del 90%, es tipo E. A continuación se muestra una tabla que contiene la composición química aproximada de los principales tipos de fibras de vidrio.
Composición química aproximada de las fibras de vidrio (por tipos) | |||||||
Constitucion |
Y |
s |
W |
METRO |
A |
D |
AIRE |
SiO2 |
52-56 |
60-65 |
65 |
53,5 |
71,8 |
72-75 |
58,3-60,6 |
B2O3 |
4-6 |
- |
5 |
- |
- |
21-24 |
- |
Alabama2O3 |
12-15 |
23-35 |
4 |
- |
1 |
0-1 |
0,2 |
Perro |
21-23 |
0-9 |
14 |
13 |
8,8 |
0-1 |
- |
MgO |
0,4-4 |
6-11 |
3 |
9 |
3,8 |
0,5-0,6 |
- |
ZnO |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Tío2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0-2,8 |
ZrO2 |
0,2-0,5 |
0-1 |
- |
2,0 |
- |
- |
18,1-21,2 |
En2O |
0-1 |
0-0,1 |
8,5 |
- |
13,6 |
0,4 |
13,0-14,1 |
k2O |
0-0,2 |
- |
- |
- |
0,6 |
0,4 |
0-2,8 |
leer2O |
- |
- |
- |
3,0 |
- |
- |
- |
Fe2O3 |
0,2-0,5 |
0-0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
0,3 |
- |
F2 |
0,2-0,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Vea también: Silicio: el componente principal del vidrio, la cerámica y la silicona.
¿Para qué se utiliza la fibra de vidrio?
En cuanto a sus aplicaciones, las fibras de vidrio se puede utilizar en varios campos industriales. Una de sus principales aplicaciones es en la producción de materiales compuestos, en los que se utiliza fibra de vidrio. para reforzar polímeros.
Los datos indican que, en 2017, se produjeron en Europa más de 1 millón de toneladas de plástico reforzado con fibra de vidrio, donde se suelen destinados a la construcción y el transporte. Las fibras de vidrio pueden comportarse como materiales resistentes, como el acero, además de ser ligeras (densidad en el rango de 2,5 g.cm-3) y tiene resistencia a la corrosión.
Las fibras de vidrio también juegan un papel importante para filtración y aislamiento (térmico o acústico). El rendimiento térmico de la fibra de vidrio está relacionado no solo con la baja conductividad térmica del vidrio, sino también con la baja densidad del material, que permite atrapar la masa de aire, aportando así propiedades aislantes, aportando la fibra la estructura.
Para la filtración, el área superficial de las fibras así como el tamaño de los espacios entre ellas son factores importantes. La forma de fabricar la fibra con el diámetro adecuado puede potenciar los aspectos filtrantes y aislantes de este material.
¿Cómo se obtiene la fibra de vidrio?
Ellos existen dos procesos principales fuentes para la producción de fibra de vidrio. Uno de ellos es la fabricación de lana de fibra de vidrio., utilizado para el aislamiento térmico. En este proceso, una corriente de vidrio fundido se seca en una máquina rotativa, que consta de un recipiente metálico circular con orificios en la pared, que gira a una velocidad de 2000-3000 RPM y una temperatura de 900-1100°C.
Los chorros de vidrio que salen del giratorio son detenidos por corrientes de aire de alta velocidad que los transforman en finas fibras (con un diámetro inferior a 10 µm), con una longitud de varios centímetros.
Otra forma de producir fibra de vidrio esa través del proceso continuo. Aquí, el objetivo es producir filamentos con fines de refuerzo, con un diámetro pequeño (entre 9-25 µm). Con respecto a la longitud, Las fibras generalmente se producen en paquetes con hilos (una colección de cientos a miles de fibras) de unos 10 km de largo.
En este proceso, el vidrio fundido pasa a través de orificios muy finos en una placa de platino (o rodio) mediante extrusión. El vidrio sale de los agujeros con una temperatura en el rango de 1150-1300 °C, dependiendo de la composición química del material. Es habitual utilizar vapor de agua y aire puro para enfriar el vidrio que sale por los agujeros. Las fibras se retiran a una velocidad de 1000 m/min o incluso más.
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¿Cómo surgió la fibra de vidrio?
La posibilidad de obtener fibras de vidrio se conoce desde la antigüedad, incluso antes de que se conocieran las técnicas de soplado de vidrio. Muchos jarrones egipcios se fabricaban envolviendo adecuadamente las fibras de vidrio en arcilla.
El interés de la industria textil por la fibra de vidrio surgió mucho más tarde. el físico francés René-Antoine Ferchault de Réaumur produjo, en 1713, tejidos decorados con finos hilos de vidrio.. Un famoso pero raro uso de la fibra de vidrio al inicio de su relación con la industria textil fue cuando se utilizaba para la fabricación de un vestido usado por una actriz, en 1893, en la Exposición Colombina de Chicago para llamar la atención en una exposición de anteojos.
Los procesos de fabricación de fibra de vidrio en los moldes actuales se iniciaron en la primera mitad del siglo XX. La fabricación de fibras textiles de vidrio por el método en el que se pasan a través de orificios finos comenzó en la década de 1930 en los Estados Unidos y comenzó en 1939 en Alemania. Ya en 1939, gracias a los esfuerzos de Owens-Illinois Glass Co., de Newark, Ohio, EE. UU., se ha mejorado el proceso de fabricación de fibra de vidrio, haciéndolo significativamente más viable en términos económicos.
A pesar de la expansión durante el resto del siglo XX, en la década de 1990, la industria comenzó a declinar, exigiendo vías de racionalización por parte del sector, deshaciéndose de maquinaria e instalaciones obsoletas, lo que hizo desaparecer casi por completo a los pequeños productores.
Actualmente, la industria de la fibra de vidrio busca una mayor mecanización, reduciendo costos de mano de obra y utilizando menos energía. La mayoría de las pequeñas empresas se han fusionado en la parte de los grandes productores.
credito de imagen
[1] Humphery/Shutterstock
Fuentes
MARTYNOVA, E.; CEBULLA, H. Fibras de vidrio. En: Fibras Inorgánicas y Compuestas: Producción, propiedades y aplicaciones. Gorra. 7. PAG. 131-163. Reino Unido: Elsevier, 2018.
JONES, F. R.; HUF, N. t Estructura y propiedades de las fibras de vidrio. En: Manual de propiedades de tracción de fibras textiles y técnicas. Gorra. 15. PAG. 529-573. Cambridge, Reino Unido: Woodhead Publishing Limited, 2009.
JONES, F. r Fibras de vidrio. En: Fibras de alto rendimiento. Gorra. 6. PAG. 191-238. Cambridge, Reino Unido: Woodhead Publishing Limited, 2001.
Por Stefano Araújo Novais
Profesor de química
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-de-vidro.htm