Fibra (do latín: fibra)[1] é unha substancia natural ou artificial que é significativamente máis longa que ampla.[2] As fibras úsanse a miúdo na fabricación doutros materiais. Os materiais de enxeñaría máis resistentes adoitan incorporar fibras, por exemplo fibra de carbono, e polietileno de peso molecular ultra alto.
Fibras de palma de coco comprimidas en bólas e secadas en Abomey, no Benín.En 2005 prohibiuse todo tipo de fibrocemento con fibras de amianto.[3]
As fibras naturais son filamentos que constitúen o compoñente dos tecidos animais e vexetais e que se presenta xeralmente agrupado en feixes.[4] Inclúen as producidas por plantas, animais e procesos xeolóxicos.[5] Pódense clasificar segundo a súa orixe.
A fibra de madeira, distinta da fibra vexetal, procede de fontes arbóreas. As formas inclúen madeira moída, pasta termomecánica (TMP) e pasta kraft ou sulfito branqueadas ou sen branquear. O kraft e o sulfito refírese ao tipo de proceso de polpa que se usa para eliminar a lignina que une a estrutura orixinal da madeira, liberando así as fibras para o seu uso en papel e produtos de madeira de enxeñaría como o taboleiro de fibras.
As fibras biolóxicas, tamén coñecidas como proteínas fibrosas ou filamentos proteicos, consisten principalmente en proteínas bioloxicamente relevantes e importantes, nas que as mutacións ou outros defectos xenéticos poden provocar enfermidades graves. Os casos inclúen a familia de proteínas do coláxeno,[6] os fibras dos tendóns, as proteínas musculares como a actina, as proteínas celulares como os microtúbulos e moitos outros.
As fibras sintéticas adoitan producirse de forma moi barata e en grandes cantidades en comparación coas fibras naturais, pero para a roupa as fibras naturais poden achegar algúns beneficios, como a comodidade, sobre as súas contrapartes sintéticas. As fibras artificiais ou químicas son fibras cuxa composición química, estrutura e propiedades se modifican significativamente durante o proceso de fabricación. Na moda, unha fibra é un fío de material longo e fino que se pode tecer facendo un tecido.[7] As fibras artificiais consisten en fibras rexeneradas e fibras sintéticas.
Síntese do rayon ou raión. Cando a viscosa entra en contacto co ácido sulfúrico, a celulosa da solución comeza a polimerizar. O ácido sulfúrico reacciona co composto complexo de cobre e disólveo. Fórmanse finas fibras azuis de raión. Despois de certo tempo, o ácido sulfúrico reacciona co composto complexo e elimina os sales de cobre das fibras. As fibras tórnanse incoloras.
As fibras semisintéticas están feitas de materias primas cunha estrutura de polímero de cadea longa naturalmente e só se modifican e degradan parcialmente por procesos químicos, en contraste coas fibras completamente sintéticas como o nailon (poliamida) ou o dacron (poliéster), que o químico sintetiza a partir de compostos de baixo peso molecular por reaccións de polimerización (construción de cadea). A fibra semisintética máis antiga é a fibra rexenerada de celulosa, o rayon ou raión.[8] A maioría das fibras semisintéticas son fibras rexeneradas con celulosa.
As fibras de celulosa son un subconxunto de fibras artificiais semisintéticas, rexeneradas a partir de celulosa natural. A celulosa provén de varias fontes: raión da fibra de madeira da árbore, fibra de bambú do bambú, célula das algas mariñas, etc. Na produción destas fibras, a celulosa redúcese a unha forma bastante pura como unha masa viscosa e confórmase en fibras por extrusión, a través de fileiras. Polo tanto, o proceso de fabricación deixa poucas características distintivas do material de orixe natural nos produtos acabados.
Algúns exemplos deste tipo de fibra son o raión ou as fibras de diacetato e de triacetato.[9]
As fibras sintéticas proceden integramente de materiais sintéticos como os petroquímicos, a diferenza das fibras artificiais derivadas de substancias tan naturais como a celulosa ou as proteínas.[10]
A clasificación das fibras nos plásticos reforzados divídese en dúas clases: (i) fibras curtas, tamén coñecidas como fibras discontínuas, cunha relación de aspecto xeral (definida como a relación entre a lonxitude da fibra e o diámetro) entre 20 e 60, e (ii) fibras longas, tamén coñecidas como fibras continuas, a relación de aspecto xeral está entre 200 e 500.[11]
Pareo 'Songket', de fibra metálica sobre seda Singaraja, da década de 1920.Fibra de carbono á vista de lupa.
As fibras metálicas pódense extraer de metais dúctiles como o cobre, o ouro ou a prata e extruir ou depositar a partir doutros máis fráxiles, como o níquel, o aluminio ou o ferro.
As fibras de carbono adoitan estar baseadas en polímerosoxidados e carbonizados por pirólise como o PAN (poliacrilonitrilo), pero o produto final é carbono case puro.
Fibras de carburo de silicio, onde os polímeros básicos non son hidrocarburos senón polímeros, onde preto do 50% dos átomos de carbono son substituídos por átomos de silicio, os chamados policarbosilanos. A pirólise produce un carburo de silicio amorfo, incluíndo na súa maioría outros elementos como osíxeno, titanio ou aluminio, pero cunhas propiedades mecánicas moi similares ás das fibras de carbono.
A fibra de vidro, feita a partir de vidro específico, e a fibra óptica, feita a partir de cuarzo natural purificado, tamén son fibras artificiais que proveñen de materias primas naturais, fibra de sílice, feita a partir de silicatode sodio ('vidro de auga') e fibra de basalto feita de basalto fundido.
Fibra óptica.Fibra de vidro.As fibras poliméricas son un subconxunto de fibras artificiais, que se basean en produtos químicos sintéticos (a miúdo de fontes petroquímicas ) en lugar de proceder de materiais naturais por un proceso puramente físico. Estas fibras están feitas de:
os poliésteres acrílicos, as fibras PAN de poliéster puro utilízanse para fabricar fibra de carbono torrándoas nun ambiente con pouco osíxeno. A fibra acrílica tradicional úsase con máis frecuencia como substituto sintético da la. As fibras de carbono e as fibras PF son dúas fibras a base de resina que non son termoplásticas, a maioría das outras poden fundirse.Fibras de poliuretano (microfotografía).
as poliamidas aromáticas (aramidas) como Twaron, Kevlar e Nomex degrádanse termicamente a altas temperaturas e non se funden. Estas fibras teñen un forte enlace entre as cadeas de polímero
polietileno (PE), eventualmente con cadeas extremadamente longas/ HMPE (por exemplo, Dyneema ou Spectra).
Incluso pódense usar elastómeros, por exemplo o spandex, aínda que as fibras de uretano están empezando a substituír a tecnoloxía spandex.
fibra de poliuretano
Elastolefina
As fibras coextrudidas teñen dous polímeros distintos que forman a fibra, xeralmente como 'núcleo-vaina' ou 'lado a lado'. Existen fibras revestidas como as revestidas con níquel para proporcionar eliminación estática, revestidas con prata para proporcionar propiedades antibacterianas e revestidas con aluminio para proporcionar desvío de RF para dispersión para radares (radar chaff). A dispersión para radares, ou engano de radares, é realmente un carrete de continuo fío de vidro que foi revestido con aluminio. Un dispositivo de corte de alta velocidade montado no avión córtao mentres sae dun avión en movemento para confundir os sinais de radar.
Inventadas no Xapón a principios dos anos 80, as microfibras tamén se coñecen como fibras de microdenier. Pódense producir acrílico, nailon, poliéster, lyocell e raion como microfibras. En 1986, Hoechst AG de Alemaña produciu microfibra en Europa. Esta fibra chegou aos Estados Unidos en 1990 por DuPont.[13]
As microfibras nos téxtiles refírense a fibras sub-denier (como o poliéster estirado a 0,5 denier). Denier e Dtex son dúas medidas do rendemento da fibra baseadas no peso e a lonxitude. Se se coñece a densidade da fibra, tamén tes un diámetro de fibra, se non, é máis sinxelo medir diámetros en micrómetros. As microfibras en fibras técnicas refírese a fibras ultrafinas (vidro ou termoplásticos fundidos) que se usan a miúdo na filtración. Os deseños de fibra máis novos inclúen fibra de extrusión que se divide en varias fibras máis finas. A maioría das fibras sintéticas son de sección transversal redonda, pero os deseños especiais poden ser ocos, ovalados, en forma de estrela ou trilobulados. Este último deseño proporciona propiedades máis reflectantes opticamente. As fibras téxtiles sintéticas acostuman engarzarse para proporcionar volume nunha estrutura tecida, non tecida ou de punto. As superficies das fibras tamén poden ser mates ou brillantes. As superficies mates dispersan a luz, mentres que as brillantes reflicten a luz de maneira máis directa, dando-lles un aspecto máis luminoso.
As fibras moi curtas e/ou irregulares foron chamadas fibrilas. A celulosa natural, como o algodón ou o kraft branqueado, mostra fibrilas máis pequenas que sobresaen e afastan da estrutura principal da fibra.[14]
As fibras pódense dividir en substancias naturais e artificiais (sintéticas), as súas propiedades poden afectar o seu rendemento en moitas aplicacións. Os materiais de fibra sintética están a substituír cada vez máis outros materiais convencionais como o vidro e a madeira en varias aplicacións.[15] Isto débese a que as fibras artificiais poden ser deseñadas química, física e mecanicamente para adaptarse a unha enxeñaría técnica particular.[16] Ao elixir un tipo de fibra, un fabricante equilibraría as súas propiedades cos requisitos técnicos das aplicacións. Hai varias fibras dispoñíbeis para seleccionar para a súa fabricación. Aquí están as propiedades típicas das fibras naturais da mostra en comparación coas propiedades das fibras artificiais.
Táboa 1. Propiedades típicas das fibras naturais seleccionadas [17][18]
a Adaptado de ACI 544. IR-96 P40, referencia [12] P240, [11] P209 e [13]
b N/A significa propiedades non dispoñíbeis ou non aplicábeis
As táboas anteriores só mostran as propiedades típicas das fibras, de feito hai máis propiedades que se poden referir do seguinte xeito:[25]
Resistencia ao arco, Biodegradabilidade, Coeficiente de expansión térmica lineal, Temperatura de servizo continuo, Densidade dos plásticos, Temperatura de transición dúctil / fráxil, Alongamento á rotura, Alongamento ao rendemento, Resistencia ao lume, Flexibilidade, Resistencia á radiación gamma, Brillo, Temperatura de transición vítrea, Dureza, Temperatura de deflexión térmica, Encollemento, Rixidez, Resistencia máxima á tracción, illamento térmico, Tenacidade, Transparencia, Resistencia á luz UV, Resistividade do volume, Absorción de auga, Módulo de Young
↑Serope Kalpakjian, Steven R Schmid. "Manufacturing Engineering and Technology". International edition. 4th Ed. Prentice Hall, Inc. 2001. ISBN0-13-017440-8.
.jpg)
