El material de refuerzo constituye la estructura de soporte del producto de FRP, y determina fundamentalmente sus propiedades mecánicas. Su uso también contribuye a reducir la contracción del producto y a aumentar su temperatura de deformación térmica y su resistencia al impacto a bajas temperaturas.
En el diseño de productos de PRFV, la selección de los materiales de refuerzo debe considerar plenamente el proceso de moldeo, ya que el tipo, el método de colocación y la cantidad de dichos materiales influyen considerablemente en el rendimiento del producto y determinan, fundamentalmente, su resistencia mecánica y módulo de elasticidad. El rendimiento de los productos pultruidos varía según el material de refuerzo utilizado.
Además, al tiempo que se cumplen los requisitos de rendimiento del producto en el proceso de moldeo, también se debe considerar el costo y seleccionar materiales de refuerzo económicos en la medida de lo posible. Generalmente, el roving de fibras de vidrio sin deshilacharse es más económico que los tejidos de fibra; el costo deesteras de fibra de vidrioSu permeabilidad alcalina es menor que la de la tela y su impermeabilidad es buena, pero su resistencia es baja. La fibra alcalina es más barata que la fibra libre de álcalis, pero a mayor contenido de álcalis, menor es su resistencia a los álcalis, a la corrosión y a las propiedades eléctricas.
Los tipos de materiales de refuerzo de uso común son los siguientes:
1. Mecha de fibra de vidrio sin torsión
Utilizando un agente de apresto reforzado, sin torsiónmecha de fibra de vidrioSe puede dividir en tres tipos: seda cruda torcida, mecha sin torcer directa y mecha sin torcer a granel.
Debido a la tensión desigual de los filamentos retorcidos, es fácil que se comben, lo que crea un bucle suelto en el extremo de alimentación del equipo de pultrusión, lo que afecta al buen desarrollo de la operación.
La mecha directa sin torsión tiene las características de buena agrupación, rápida penetración de resina y excelentes propiedades mecánicas de los productos, por lo que actualmente se tiende a utilizar más mecha directa sin torsión.
Las mechas a granel mejoran la resistencia transversal de productos como las mechas rizadas y las mechas texturizadas por aire. Este tipo de mecha combina la alta resistencia de las fibras largas continuas con el volumen de las fibras cortas. Es un material resistente a altas temperaturas, con baja conductividad térmica, resistente a la corrosión, de gran capacidad y con alta eficiencia de filtración. Algunas fibras se aglomeran en monofilamento, lo que también mejora la calidad superficial de los productos pultruidos. Actualmente, las mechas a granel se utilizan ampliamente tanto en China como en el extranjero como hilos de urdimbre y trama para tejidos decorativos e industriales. También se emplean para fabricar materiales de fricción, aislamiento, protección o sellado.
Requisitos de rendimiento para mechas de fibra de vidrio sin torsión para pultrusión:
(1) No hay fenómeno de voladizo;
(2) La tensión de la fibra es uniforme;
(3) Buen agrupamiento;
(4) Buena resistencia al desgaste;
(5) Hay pocas cabezas rotas y no es fácil esponjarla;
(6) Buena humectabilidad e impregnación rápida de la resina;
(7) Alta resistencia y rigidez.
2. Estera de fibra de vidrio
Para que los productos de FRP pultruidos tengan la resistencia transversal suficiente, se deben utilizar materiales de refuerzo como estera de fibra cortada, estera de fibra continua, estera combinada y tejido de hilo sin torsión. La estera de fibra continua es uno de los materiales de refuerzo transversal de fibra de vidrio más utilizados actualmente. Para mejorar la apariencia de los productos,estera de superficiea veces se utiliza.
La estera de fibra continua se compone de varias capas de fibras de vidrio continuas dispuestas aleatoriamente en círculo, unidas mediante adhesivos. El fieltro superficial es una fina capa similar al papel, formada por la disposición aleatoria y uniforme de fibras cortadas de longitud fija, unidas también con adhesivo. Su contenido de fibra oscila entre el 5 % y el 15 %, y su espesor entre 0,3 y 0,4 mm. Este material proporciona una superficie lisa y estética al producto, además de mejorar su resistencia al envejecimiento.
Las características de la estera de fibra de vidrio son: buena cobertura, fácil saturación con resina y alto contenido de adhesivo.
Requisitos del proceso de pultrusión para la estera de fibra de vidrio:
(1) Posee alta resistencia mecánica
(2) Para las esteras de fibra cortada unidas químicamente, el aglutinante debe ser resistente a los efectos químicos y térmicos durante la inmersión y el preformado para garantizar una resistencia suficiente durante el proceso de formación;
(3) Buena humectabilidad;
(4) Menos pelusa y menos cabezas rotas.
Estera cosida de fibra de vidrio
estera compuesta de fibra de vidrio
3. Esterilla de superficie de fibra de poliéster
El fieltro de fibra de poliéster es un nuevo tipo de material de refuerzo en la industria de la pultrusión. En Estados Unidos existe un producto llamado Nexus, ampliamente utilizado en productos pultruidos como sustituto.esteras de superficie de fibra de vidrioTiene buena eficacia y bajo coste. Se ha utilizado con éxito durante más de 10 años.
Ventajas del uso de esteras de tejido de fibra de poliéster:
(1) Puede mejorar la resistencia al impacto, la resistencia a la corrosión y la resistencia al envejecimiento atmosférico de los productos;
(2) Puede mejorar el estado de la superficie del producto y hacer que la superficie del producto sea más lisa;
(3) Las propiedades de aplicación y tracción del fieltro de superficie de fibra de poliéster son mucho mejores que las del fieltro de superficie de vidrio C, y no es fácil que se rompan los extremos durante el proceso de pultrusión, lo que reduce los accidentes de estacionamiento;
(4) Se puede aumentar la velocidad de pultrusión;
(5) Puede reducir el desgaste del molde y mejorar su vida útil.
4. Cinta de tela de fibra de vidrio
En algunos productos pultruidos especiales, para cumplir con ciertos requisitos de rendimiento específicos, se utiliza tela de vidrio con un ancho fijo y un espesor inferior a 0,2 mm, cuya resistencia a la tracción y a la flexión son muy buenas.
5. Aplicación de tejidos bidimensionales y tridimensionales
Las propiedades mecánicas transversales de los productos compuestos pultruidos son deficientes, y el uso de trenzado bidireccional mejora eficazmente la resistencia y la rigidez de los productos pultruidos.
Las fibras de urdimbre y trama de este tejido no están entrelazadas entre sí, sino con otro material tejido, por lo que es completamente diferente de la tela de vidrio tradicional. Las fibras en cada dirección se encuentran colimadas y no se doblan, por lo que la resistencia y rigidez del producto pultruido son mucho mayores que las de un compuesto de fieltro continuo.
En la actualidad, la tecnología de trenzado tridimensional se ha convertido en el campo de desarrollo tecnológico más atractivo y activo en la industria de los materiales compuestos. Según los requisitos de carga, la fibra de refuerzo se teje directamente para formar una estructura tridimensional, cuya forma coincide con la del producto compuesto que la compone. El tejido tridimensional se utiliza en el proceso de pultrusión para superar el cizallamiento interlaminar de los productos de pultrusión de fibra de refuerzo tradicionales. Presenta las desventajas de una baja resistencia al cizallamiento y una fácil delaminación, pero su rendimiento entre capas es óptimo.
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Fecha de publicación: 23 de julio de 2022
