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Fibra |
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Fibra o fibra (del latín fibra [1] ) es una sustancia natural o artificial que es significativamente más larga que ancha. [2] Las fibras se utilizan a menudo en la fabricación de otros materiales. Los materiales de ingeniería más resistentes a menudo incorporan fibras, por ejemplo, fibra de carbono y polietileno de peso molecular ultra alto .
Las fibras sintéticas a menudo se pueden producir a un precio muy bajo y en grandes cantidades en comparación con las fibras naturales, pero para la ropa, las fibras naturales pueden brindar algunos beneficios, como la comodidad, sobre sus contrapartes sintéticas.
Las fibras naturales se desarrollan o se presentan en forma de fibra, e incluyen las producidas por plantas, animales y procesos geológicos. [2] Se pueden clasificar según su origen:
Las fibras sintéticas o químicas son fibras cuya composición química, estructura y propiedades se modifican significativamente durante el proceso de fabricación. En la moda, una fibra es una hebra o hilo de material largo y delgado que se puede tejer o tejer en una tela. [4] Las fibras sintéticas se componen de fibras regeneradas y fibras sintéticas.
Las fibras semisintéticas se fabrican a partir de materias primas con estructura polimérica de cadena larga natural y solo se modifican y degradan parcialmente mediante procesos químicos, a diferencia de las fibras completamente sintéticas como el nailon (poliamida) o el dacrón (poliéster), que el químico sintetiza a partir de compuestos de bajo peso molecular mediante reacciones de polimerización (formación de cadenas). La primera fibra semisintética es la fibra regenerada de celulosa, el rayón . [5] La mayoría de las fibras semisintéticas son fibras regeneradas con celulosa.
Las fibras de celulosa son un subconjunto de fibras artificiales, regeneradas a partir de celulosa natural . La celulosa proviene de varias fuentes: rayón de fibra de madera de árbol, fibra de bambú de bambú, seacell de algas , etc. En la producción de estas fibras, la celulosa se reduce a una forma bastante pura como una masa viscosa y se forma en fibras por extrusión. a través de hileras. Por lo tanto, el proceso de fabricación deja pocas características distintivas del material de origen natural en los productos terminados.
Algunos ejemplos de este tipo de fibra son:
Históricamente, el diacetato y el triacetato de celulosa se clasificaron bajo el término rayón, pero ahora se consideran materiales distintos.
Los sintéticos provienen completamente de materiales sintéticos como los productos petroquímicos , a diferencia de las fibras artificiales derivadas de sustancias naturales como la celulosa o las proteínas. [6]
La clasificación de las fibras en plásticos reforzados se divide en dos clases: (i) fibras cortas, también conocidas como fibras discontinuas, con una relación de aspecto general (definida como la relación entre la longitud de la fibra y el diámetro) entre 20 y 60, y (ii) fibras largas, también conocidas como fibras continuas, la relación de aspecto general está entre 200 y 500. [7]
Las fibras metálicas pueden extraerse de metales dúctiles como el cobre, oro o plata y extruirse o depositarse a partir de otros más frágiles, como el níquel, el aluminio o el hierro.
Las fibras de carbono a menudo se basan en polímeros carbonizados oxidados y por pirólisis como el PAN , pero el producto final es carbono casi puro.
Carburo de silicio fibras, donde los polímeros básicos no son hidrocarburos , pero polímeros, donde aproximadamente el 50% de los átomos de carbono están reemplazados por átomos de silicio, los llamados poli-carbo- silanos . La pirólisis produce un carburo de silicio amorfo, que incluye principalmente otros elementos como oxígeno, titanio o aluminio, pero con propiedades mecánicas muy similares a las de las fibras de carbono.
La fibra de vidrio , hecha de vidrio específico, y la fibra óptica , hecha de cuarzo natural purificado , también son fibras artificiales que provienen de materias primas naturales, fibra de sílice , hecha de silicato de sodio (vidrio soluble) y fibra de basalto hecha de basalto fundido.
Las fibras minerales pueden ser particularmente fuertes porque están formadas con un número bajo de defectos superficiales, el amianto es uno de los más comunes. [8]
Microfibras también conocidas como fibras microdenier. Las fibras acrílicas, nailon, poliéster, lyocell y rayón se pueden producir como microfibras. A principios de la década de 1980 en Japón, se inventaron las microfibras. En 1986, Hoechst AG de Alemania produjo microfibras en Europa. La fibra llegó a los Estados Unidos en 1990 por DuPont. [9]
Las microfibras en los textiles se refieren a fibras de sub-denier (como el poliéster estirado a 0,5 denier). Denier y Dtex son dos medidas de rendimiento de fibra basadas en peso y longitud. Si se conoce la densidad de la fibra, también tiene un diámetro de fibra; de lo contrario, es más sencillo medir los diámetros en micrómetros. Las microfibras en fibras técnicas se refieren a fibras ultrafinas (vidrio o termoplásticos fundidos por soplado ) que se utilizan a menudo en la filtración. Los diseños de fibra más nuevos incluyen la extrusión de fibra que se divide en varias fibras más finas. La mayoría de las fibras sintéticas son redondas en sección transversal, pero los diseños especiales pueden ser huecos, ovalados, en forma de estrella o trilobulares.. El último diseño proporciona propiedades ópticamente reflectantes. Las fibras textiles sintéticas a menudo se rizan para proporcionar volumen en una estructura tejida, no tejida o de punto. Las superficies de fibra también pueden ser opacas o brillantes. Las superficies opacas reflejan más luz, mientras que las brillantes tienden a transmitir luz y hacen que la fibra sea más transparente.
Las fibras muy cortas y / o irregulares se han denominado fibrillas. La celulosa natural , como el algodón o el kraft blanqueado , muestra fibrillas más pequeñas que sobresalen y se alejan de la estructura principal de la fibra. [10]
Las fibras se pueden dividir en sustancias naturales y artificiales (sintéticas), sus propiedades pueden afectar su desempeño en muchas aplicaciones. Hoy en día, los materiales de fibra sintética están reemplazando a otros materiales convencionales como el vidrio y la madera en una serie de aplicaciones. [11] Esto se debe a que las fibras artificiales se pueden diseñar química, física y mecánicamente para adaptarse a la ingeniería técnica particular. [12] Al elegir un tipo de fibra, un fabricante equilibraría sus propiedades con los requisitos técnicos de las aplicaciones. Hay varias fibras disponibles para seleccionar para la fabricación. Estas son las propiedades típicas de las fibras naturales de muestra en comparación con las propiedades de las fibras sintéticas.
Tipo de fibra | Diámetro de la fibra (en) | Gravedad específica | Fuerza de Tensión (Ksi) | Modulos elasticos (Ksi) | Alargamiento a la rotura (%) | Absorción de agua (%) |
Fibra de madera (Pulpa Kraft) | 0,001-0,003 | 1,5 | 51-290 | 1500-5800 | N / A | 50-75 |
Musamba | N / A | N / A | 12 | 130 | 9,7 | N / A |
Coco | 0,004-0,016 | 1.12-1.15 | 17.4-29 | 2750-3770 | 10-25 | 130-180 |
Sisal | 0,008-0,016 [15] | 1,45 [15] | 40-82,4 | 1880-3770 | 3-5 | 60-70 |
Bagazo de caña de azúcar | 0,008-0,016 | 1.2-1.3 | 26,7-42 | 2175-2750 | 1.1 [16] | 70-75 |
Bambú | 0,002-0,016 | 1,5 | 50,8-72,5 | 4780-5800 | N / A | 40-45 |
Yute | 0,004-0,008 | 1.02-1.04 | 36,3-50,8 | 3770-4640 | 1,5-1,9 | 28,64 [17] |
Hierba de elefante | 0,003-0,016 [18] | 0,818 [18] | 25,8 | 710 | 3.6 | Coger |
a Adaptado de ACI 544. IR-96 P58, referencia [12] P240 y [13] b N / A significa propiedades que no están disponibles o no son aplicables |
Tipo de fibra | Diámetro de la fibra (0,001 pulg.) | Gravedad específica | Resistencia a la tracción (Ksi) | Módulo de elasticidad (Ksi) | Alargamiento a la rotura (%) | Absorción de agua (%) | Punto de fusion (℃) | Trabajo máximo Temp (℃) |
Acero | 4-40 | 7.8 | 70-380 | 30.000 | 0,5-3,5 | nulo | 1370 [19] | 760 [19] |
Vidrio | 0,3-0,8 | 2.5 | 220-580 | 10,400-11,600 | 2-4 | N / A | 1300 | 1000 |
Carbón | 0,3-0,35 | 0,90 | 260-380 | 33,400-55,100 | 0,5-1,5 | nulo | 3652-3697 [20] | N / A |
Nylon | 0,9 | 1,14 | 140 | 750 | 20-30 | 2.8-5.0 | 220-265 | 199 |
Acrílicos | 0,2-0,7 | 1.14-1.18 | 39-145 | 2.500-2.800 | 20-40 | 1.0-2.5 | Descomponer | 180 |
Aramida | 0,4-0,5 | 1,38-1,45 | 300-450 | 9.000-17.000 | 2-12 | 1.2-4.3 | Descomponer | 450 |
Poliéster | 0,4-3,0 | 1,38 | 40-170 | 2500 | 8-30 | 0.4 | 260 | 170 |
Polipropileno | 0.8-8.0 | 0,9 | 65-100 | 500-750 | 10-20 | nulo | 165 | 100 |
Polietileno Bajo Elevado | 1.0-40.0 | 0,92 0,95 | 11-17 50-71 | 725 | 25-50 20-30 | nulo nulo | 110 135 | 55 sesenta y cinco |
a Adaptado de ACI 544. IR-96 P40, referencia [12] P240, [11] P209 y [13] b N / A significa propiedades que no están disponibles o no son aplicables |
Las tablas anteriores solo muestran las propiedades típicas de las fibras, de hecho, hay más propiedades que se podrían referir de la siguiente manera (de la a a la z): [14]
Resistencia al Arco, Biodegradable , Coeficiente de Expansión Térmica Lineal , Temperatura de Servicio Continuo, Densidad de Plásticos , Temperatura de Transición Dúctil / Quebradiza , Elongación en la Rotura, Elongación en el Rendimiento, Resistencia al Fuego, Flexibilidad, Resistencia a la Radiación Gamma, Brillo, Temperatura de Transición del Vidrio , Dureza , Temperatura de deflexión térmica , contracción, rigidez , máxima resistencia a la tracción , aislamiento térmico , dureza , transparencia , resistencia a la luz ultravioleta, resistividad de volumen, Absorción de agua, Módulo de Young
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