Materiale compozite și fibre avansate. descriere și aplicatii. Utilizări în componența diferitelor instalații din industria alimentară

FIBRELE

MATERIALE SUB FORMA DE FIBRE – TIPURI DE FIBRE

Fibrele sunt folosite ca elemente de ranforsare,avand rolul de a prelua o mare parte din solicitarile la care este supus materialul matricei.

Fibrele pot fi : ceramice,de bor,de carbon,aliaje,rasini,sticla etc.

Un criteriu important pentru clasificarea fibrelor este raportul dintre lungime si diametru :Distingem astfel;

-fibrele continue;

-fibrele discontinue: -lungi;

-scurte;

-foarte scurte;

Clasifiacrea fibrelor folosite la fabricarea materialelor compozite

CARACTERISTICI FIZICE GENERALE ALE FIBRELOR

Fibrele se pot introduce in matrice intr-o proportie de pana la 30%(volum),in cazul fibrelor discontinue,si pana la 60..80%,in cazul celor continue.

Caracteristicele fibrelor sunt: rigiditatea, densitatea (scazuta),duritatea (mare) ,coeficientul de dilatare termica (redus), rezistenta la rupere (mare), flexibilitatea si coeficientul de forma.

CARACTERISTICI CHIMICE GENERALE

O cerinta esentiala care apare la utilizarea fibrelor este ca matricea sa adere cat mai bine la suprafata materialului complementar,fara sa apara fenomene importante de coroziune.

Alegerea cuplului matrice-fibra tine adeseori seama de posibilitatea aparitiei unor compusi intre cele doua materiale.

Exemplu:fibrele continand silice sunt atacate de topitura de Mg si de Ti sau Ni in stare solida,ducand la aparitia unor siliciuri.

Efectul distructiv al unor reactii chimice poate fi limitat si prin adoptarea unei anumite tehnologii de producere a compozitelor,care evita desfasurarea intensa a acestor reactii.

TEHNICI DE PRODUCERE A FIBRELOR

Metodele de producere a fibrelor s-au dezvoltat in paralel cu cresterea interesului pentru aceste materiale.Tehnologiile actuale se pot incadra in urmatoarele trei categorii principale distincte:

- tragerea din topitura, folosita pentru producerea a 50..60% din fibrele de sticla si din alumina-silice;

-transformarea in stare solida ,metoda utilizata la producerea fibrelor de carbon,carbura de siliciu sau oxid de zirconiu,atat pentru cele continue(multifilamente) cat si pentru cele discontinue obijnuite.

-cresterea in stare de vapori, metoda folosita pentru producerea fibrelor foarte scurte(monocristaline) sau a fibrelor continue monofilament.

FIBRELE DE CARBON

Fibrele de carbon s-au impus datorita numeroaselor avantaje pe care le prezinta:proprietati mecanice remarcabile,cost scazut,stabilitate la temperaturi inalte,compatibilitate chimica buna in raport cu matricele de natura organica si posibilitatea utilizarii unei game variate de materii prime.

Fibrele de carbon contin mai mult de 80% C sub forma de carbon amorf si grafit , si au densitatea cuprinsa intre 1.50 si 1.96 de g/cm3.

Tehnica de producere a fibrelor de carbon consta dintr-o piroliza controlata,urmata de o orientare dirijata a structurii prin tratamente termice si mecanice.

Producerea fibrei de carbon pornind de la o fibra de poliacrilonitril

Obtinerea fibrelor de carbon din gurdoane sau resturi aromatice cuprinde o succesiune de operatii de purificare,filtrare,incalzire controlata si prelucrare termica prezentate in schema de mai jos(fig 1.4).