Tejido De Carbono (refuerzo)
keny_aam11 de Junio de 2012
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Tejido de carbono
(refuerzo)
El tejido de fibras de carbono procede
de una mezcla de polímeros, el
más utilizado es el PAN (poliacrilonitrilo)
que por ser la materia prima se
llama precursor y que normalmente
se combina con otros polímeros: metil
acrilato, metil metacrilato, vinil
acetato y cloruro de vinilo, todos
derivados del petróleo, que es carbono1
concentrado, proveniente de
restos de materia orgánica (fósiles).
En particular, el PAN es una fibra de
plástico formada por largas cadenas
de moléculas de carbono, oxigeno,
nitrógeno e hidrógeno en forma de
escalera. Cuando se calienta el PAN
en correctas condiciones de temperatura,
las cadenas de moléculas de carbono
se juntan mientras los demás
elementos se separan, los átomos de
carbono del polímero cambian de estructura.
estable de anillos fuertemente unidos
que soportan los unos a los otros.
Mediante un nuevo calentamiento,
los anillos se juntan en ‘listones’ de
hexágonos de átomos de carbono
muy flexibles, a diferencia del grafito,
cuya estructura permanece plana.
La unión flexible de los listones evita
que se deslicen, como pasa en la
estructura plana del grafito, lo que
resulta en un notable incremento en
la resistencia del material.
Los hilos de PAN son trefilados en filamentos
cinco veces más delgados que
un cabello humano y están compuestos
entre 92 y 100 por ciento de átomos
de carbono, según sean las propiedades
que se busquen. En síntesis,
la fibra de carbono se produce por la
quema controlada del oxígeno, nitrógeno
y otros elementos diferentes al
carbono de la fibra precursora, dejando
solo el carbono en el material.
Algunos fabricantes también utilizan
precursores de rayón, proveniente
de la celulosa y precursores de alquitrán,
relativamente más baratos que
el PAN pero menos efectivos. Cada
tipo de precursor tiene su técnica de
procesado pero, en general, todos
siguen una misma secuencia, teniendo
como base el proceso de fabricación
con PAN, se pueden distinguir
las siguientes etapas:
• Estabilización: durante esta fase
las fibras de PAN son sometidas a
Entre 5 y 10 micras mide un
filamento de carbono, cinco
veces más delgado que un
cabello humano.
Foto: www.eltamiz.com
temperaturas entre los 200ºC y 300
ºC mientras que son estiradas y alargadas
a través de un horno de oxidación,
con el fin de darles la orientación
molecular requerida para que
puedan tener estabilidad dimensional
y de esta manera evitar que se
fundan en el siguiente proceso.
• Carbonización: una vez las fibras
han adquirido estabilidad, son sometidas
a temperaturas superiores
a los 1.000ºC bajo una atmósfera
inerte, es decir, en la que ningún
agente externo interfiere en el
proceso. Durante este periodo de
calentamiento los átomos de nitrógeno
e hidrógeno desaparecen y
los anillos hexagonales de carbono
puro se orientan a lo largo de toda
la longitud del hilo.
• Grafitización: es un nuevo tratamiento
de calentamiento a temperaturas,
por encima de 2000ºC, el
tamaño de los cristales de carbono
aumenta y mejora la orientación de
los anillos en la fibra.
• Tratamiento de superficie: finalmente,
la fibra pasa a través de una
...