Investigación De Materiales COMPOSITES

ABSTRACT

Las fibras naturales han sido usadas para el refuerzo de polímeros, como alternativa sustentable. En esta investigación se estudió, las características físicas de la combinación de panel de fibra de madera pigmentada, el cual se identifica por su proceso único de teñido y así la unión con una resina especial que proporciona una consistencia perfecta y óptima que brindan características mecánicas, material que evoluciona a tablero de fibra de densidad media o (MDF). Se hizo una comparación de la fibra natural con la fibra de vidrio, dentro y fuera del compuesto, para finalmente proponer todas las ventajas y propiedades positivas que convierten a Valchromat en un material más adecuado con respecto al ambiente y determinados procesos de manufactura.

ÍNDICE

ABSTRACT 2

ÍNDICE 3

INTRODUCCIÓN 4

HISTORIA 8

CLASIFICACION DE LOS MATERIALES COMPUESTOS 10

PROCESOS DE FABRICACIÓN 12

LA MARCA 16

CARACTERÍASTICAS 17

PRESENTACIÓN 18

RESPONSABILIDAD CON EL MEDIO AMBIENTE 19

APLICACIONES 20

PRODUCCIÓN 22

VENTAJAS 23

PUNTOS DE VENTA Y PRECIOS 24

MAQUILA 25

UBICACIÓN 26

BIBLIOGRAFÍA 28

INTRODUCCIÓN

De acuerdo con el diccionario de la Real Academia de la lengua un material se define como [1] –“Perteneciente o relativo a la materia”, o bien “elemento que entra como ingrediente en algunos compuestos”.

Los materiales compuestos surgen de la necesidad de obtener materiales con una combinación de propiedades que difícilmente se encuentren en los materiales simples. Tales como cerámicos, maderas, plásticos o metales. En la vida diaria, diversas industrias requieren cada vez más características mecánicas que un material simple por sí solo, jamás podría desempeñar, por esta razón se “diseña” un material compuesto según la aplicación deseada.

Para comprender la constitución de dichos materiales se debe conocer que se caracterizan de estar formados por dos componentes bien diferenciados, que son el material continuo y discontinuos, esto quiere decir que siempre habrá uno en mayor proporción, que el otro, al material continuo se le nombra matriz y al discontinuo que usualmente es más fuerte se le llama refuerzo. Se le puede definir como material compuesto, aquel material que conste de dos o más materiales de diferente familia y que puedan ser separados mecánicamente. [2]

Otro tema que se trata en esta investigación es sobre las fibras naturales como parte de los materiales compuestos. Se conoce que las fibras naturales han sido de gran utilidad para el desarrollo de materiales compuestos en las últimas décadas. El uso de fibras naturales en materiales compuestos se ha incrementado considerablemente durante los últimos años debido a las ventajas que estos materiales presentan con respecto a las fibras sintéticas como refuerzo. Los materiales compuestos laminados de matriz polimérica y refuerzo con fibras naturales han tomado lugar de manera paulatina en aplicaciones estructurales. El rango de valores para las propiedades del compuesto que es posible conseguir a partir de la selección de los materiales para la fibra y la matriz y su arreglo dentro de la estructura constituye el aspecto de mayor interés para su selección [3].

Adicionalmente, el uso de fibras naturales también aborda el problema del exceso de residuos en ciertas industrias o bien la necesidad de aprovechar el material vegetal disponible en algún lugar dado. Por otra parte, los modelos de comportamiento mecánico del material y su nivel de elaboración son los que determinan el diseño de productos con estos materiales, y aún más, el diseño del material mismo para su aplicación.

Esta investigación tiene por objetivo dar a conocer qué son los materiales compuestos laminados de matriz polimérica con refuerzo de fibra natural,, cómo es que se forman, qué estructura tienen, así como también un acercamiento a un material llamado Valchromat, cuál es la necesidad de generar este compuesto y con qué procesos se obtiene, sus ventajas de utilización y una comparación con su competencia.

MATERIALES COMPUESTOS Y LA RELACIÓN ENTRE MATRIZ Y REFUERZOS

Un material compuesto posee una matriz que es la que brinda propiedades físicas y químicas y se encarga de transmitir las cargas al refuerzo, protege el material y brinda cohesión Permite determinar el acabado superficial, es decir de la matriz depende el aspecto visual del material.

Al ser sometido al material en compresión, la matriz soporta el esfuerzo, en tracción, la matriz transfiere las cargas hacía las fibras, y así para que esta relación funcione se requiere una excelente adhesión entre matriz y refuerzo.

Julián Rodríguez (2011) señaló que “En la actualidad, el ámbito arquitectónico se está empezando a dar cuenta de las grandes ventajas que presentan los materiales sintéticos. Hasta ahora, éstos habían sido vistos como elementos meramente estéticos, sin profundizar en el estudio y el análisis de las distintas variantes que ofrecen. Las investigaciones de estos materiales por parte de otras industrias condujeron a la aparición de los “Compuestos Estructurales”. (P. 95). [4]

Los refuerzos normalmente suelen ser fibras o partículas, (Callister, 2009) , los define como la fase discontinua que segrega a la matriz para conferir al compuesto alguna propiedad que la matriz no posee, se utiliza para incrementar la resistencia y rigidez mecánica, pero también, se emplean refuerzos para mejorar el comportamiento, a las altas temperaturas o resistencia a la abrasión.

Los refuerzos de fibras funcionan como materiales que presenten una elevada resistencia y rigidez junto con una baja densidad. Aquí intervienen muchos factores que afectan estos esfuerzos, como son la forma de las fibras, la geometría de los extremos, los módulos elásticos y de cortante respectivos de la fibra y la matriz y la resistencia de la interfase matriz-refuerzo (2013, ¶ 3, Cap. 9.2.1.)

Existen fórmulas para el cálculo de la longitud de fibra adecuada a las necesidades que se requiera sobre el compuesto, sin embargo, se puede afirmar que las mejores propiedades de los materiales compuestos se consiguen cuando las fibras están uniformemente distribuidas.

HISTORIA

HISTORIA

El concepto de material compuesto, es tan antiguo como la naturaleza misma. Un ejemplo es la madera, en la cual las fibras de celulosa se unen mediante una matriz de lignina. (A. Besednjak, 1992 ¶ 3). En siglo XX, en 1907, el químico belga Leo Baekeland obtuvo por primera vez una resina termoestable. Baekeland calentó y aplicó presión en un recipiente especial a un fenol y un formaldehido para obtener una resina líquida que polimerizó y tomó la forma del recipiente. Su nombre, la baquelita. A lo largo de las tres primeras decidas de este siglo se van incorporando el resto de las matrices: las fenólicas, que fueron las primeras en desarrollarse industrialmente para aplicaciones de aislamiento, armamento y bisutería, la resina poliéster y epoxi. [13] (Morris, 1989, p. 39).

Los primeros materiales compuestos eran fibras de vidrio combinadas con matrices fenólicas y poliésteres para aplicaciones eléctricas.

Los materiales se desarrollaron en paralelo con las matrices, ya que como hemos dicho las fibras ya eran conocidas y los tratamientos superficiales de las fibras para que tuvieran la adherencia necesaria para su combinación con las matrices no presentaron excesivas dificultades. Por lo tanto los primeros materiales compuestos eran fibras de vidrio combinadas con matrices fenólicas y poliésteres para aplicaciones eléctricas, embarcaciones y placas onduladas.

Los primeros métodos de fabricación fueron los moldeados por contacto a mano. En 1910, se estaban fabricando mediante este método un número elevado de estructuras donde los requerimientos mecánicos no eran elevados, pero había problemas de formas, peso o aislamiento eléctrico y por lo tanto, este tipo de materiales comenzaba a ser una alternativa para suplir al, acero, hormigón, aluminio o madera.

La inyección con matrices termoestables data de 1940, como una variación de la inyección de materiales termoplásticos.

En 1951 aparecen las primeras patentes de métodos automatizados como la pultrusión, que es un proceso productivo de conformado de materiales plásticos termorrígidos para obtener perfiles de plástico reforzado, de forma continua, sometiendo las materias primas a un arrastre y parado por operaciones de impregnado, conformado, curado y corte, este proceso se caracteriza por un buen acabado superficial.

La producción arranca en 1956. Desde entonces ha ido en aumento la producción de perfilería para una larga lista de sectores productivos. Por primera vez, se disponía comercialmente de materiales compuestos estructurales ya que la fiabilidad de este proceso, así como la elevada resistencia del perfil lo hacía idóneo para aquellos casos donde no solo era importante el peso en el aislamiento eléctrico sino también los requerimientos mecánicos. En paralelo a la pultrusión aparecen otros procesos utilizados hoy en día como el SMC, o pre-impregnados de un material compuesto por fibras de vidrio, resinas de poliéster y cargas que se conforman mediante

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