Las fibras de un sistema compuesto son el componente portador más importante y, por tanto, son responsables de las propiedades estructurales de resistencia a la tracción y deformación por alargamiento. Casi todas las fibras que se utilizan hoy en día son sólidas y tienen una sección transversal circular; por lo general, cuanto menor es el diámetro, mayor es la resistencia de la fibra.
Estas fibras, antes de ser combinadas con resinas, tienen la apariencia de simples tejidos. Su asociación con sistemas de resina da lugar a compuestos extremadamente ligeros con altas características mecánicas superiores a las de otros materiales como el metal o la madera. Así, las características mecánicas de un compuesto de fibra y resina están dominadas por la contribución de las fibras en el conjunto.
Los cuatro factores principales que influyen en la contribución de las fibras en un compuesto son:
• Las propiedades básicas de las propias fibras • La superficie de interacción entre la fibra y la resina • La cantidad de fibra en el compuesto/composite • La orientación de las fibras en el compuesto
Propiedades básicas de las fibras y otros materiales más comunes utilizados en ingeniería:
Material (Std)
Tensile Strengh (GPa)
Tensile Modulus (g/cc)
Typical density Modulus
Elongation to break (%)
Fibra de Carbono
3500
400
1.8
1.5
Amarida / Kevlar
3100
120
1.5
2.5
Fibra de Vidrio
2400
85
2.5
4.8
Aluminio
400
1069
2.7
nd
Acero
450
200
7.8
nd
Acero inoxidable
800
106
7.8
nd
Nota: Propiedades comunes de los materiales; todos los datos deben utilizarse sólo como ejemplos, no son especificaciones.
Comparación simplificada de las principales fibras:
Fibra de Carbono
Fibra Aramida / Kevlar
Fibra de Vidrio
Tensile strength
A
A
C
CTensile modulus
A
B
C
Compressive strength
A
C
B
Compressive modulus
A
B
C
Impact strength
C
A
B
Interlaminar shear
A
B
A
Density
B
A
C
Tension fatigue
A
B
C
A = La Mejor B = Media C = La peor
La función de las resinas
La función principal de las resinas en los compuestos avanzados, a menudo denominadas polímeros, es unir las fibras entre sí, creando una transferencia de carga entre ellas y protegiendo al mismo tiempo las fibras de la autoabrasión y de los factores externos. Se pueden clasificar en dos tipos, los termoplásticos y los termoestables, según el efecto del calor en sus propiedades.
Otras propiedades de las resinas:
• Protege las fibras del entorno exterior, de la corrosión por productos químicos y de la oxidación. • Mantiene las fibras en la orientación correcta para soportar las cargas especificadas. • Distribuye las cargas a lo largo del laminado. • Crea resistencia para evitar la propagación de grietas.
En los composites, las resinas más comunes son el poliéster, el viniléster y el epoxi, siendo el epoxi la resina de excelencia más utilizada en los composites avanzados. Estas resinas termoendurecibles no deben fundirse ni «remoldarse» después del curado, ni por temperatura ni por presión.
Tipos de fibras y resinas
La función de las fibras
Las fibras de un sistema compuesto son el componente portador más importante y, por tanto, son responsables de las propiedades estructurales de resistencia a la tracción y deformación por alargamiento. Casi todas las fibras que se utilizan hoy en día son sólidas y tienen una sección transversal circular; por lo general, cuanto menor es el diámetro, mayor es la resistencia de la fibra.
Estas fibras, antes de ser combinadas con resinas, tienen la apariencia de simples tejidos. Su asociación con sistemas de resina da lugar a compuestos extremadamente ligeros con altas características mecánicas superiores a las de otros materiales como el metal o la madera. Así, las características mecánicas de un compuesto de fibra y resina están dominadas por la contribución de las fibras en el conjunto.
Los cuatro factores principales que influyen en la contribución de las fibras en un compuesto son:
• Las propiedades básicas de las propias fibras
• La superficie de interacción entre la fibra y la resina
• La cantidad de fibra en el compuesto/composite
• La orientación de las fibras en el compuesto
Propiedades básicas de las fibras y otros materiales más comunes utilizados en ingeniería:
Nota: Propiedades comunes de los materiales; todos los datos deben utilizarse sólo como ejemplos, no son especificaciones.
Comparación simplificada de las principales fibras:
A = La Mejor B = Media C = La peor
La función de las resinas
La función principal de las resinas en los compuestos avanzados, a menudo denominadas polímeros, es unir las fibras entre sí, creando una transferencia de carga entre ellas y protegiendo al mismo tiempo las fibras de la autoabrasión y de los factores externos. Se pueden clasificar en dos tipos, los termoplásticos y los termoestables, según el efecto del calor en sus propiedades.
Otras propiedades de las resinas:
• Protege las fibras del entorno exterior, de la corrosión por productos químicos y de la oxidación.
• Mantiene las fibras en la orientación correcta para soportar las cargas especificadas.
• Distribuye las cargas a lo largo del laminado.
• Crea resistencia para evitar la propagación de grietas.
En los composites, las resinas más comunes son el poliéster, el viniléster y el epoxi, siendo el epoxi la resina de excelencia más utilizada en los composites avanzados. Estas resinas termoendurecibles no deben fundirse ni «remoldarse» después del curado, ni por temperatura ni por presión.
Comparación simplificada de resinas
A = La Mejor B = Media C = La peor