Reología y procesamiento de polímeros cargados con fibras : caracterización reológica de suspensiones de fibras - Barbosa, Silvia Elena. (1992)
En las últimas décadas el uso de los plásticos reforzados con fibras cortas se ha incrementado debido a que estos combinan la versatilidad de manufactura de los materiales poliméricos con las propiedades mecánicas de las fibras, lográndose un producto final con módulos similares a los del acero y con un significativo ahorro en peso. Debido a esto se han difundido muy rápidamente en diversas aplicacions industriales, pero en el campo del modelamiento y optimización de los procesos hay aún muchas preguntas por responder. Durante las operaciones de procesamiento los materiales cargados con fibras cortas se comportan como una suspensión de fibras en una matriz polimérica fundida. Debido a la anisotropía de las propiedades mecánicas de las fibras, el grado de refuerzo logrado en el producto final está fuertemente relacionado con la dirección y el tamaño de las fibras, en tanto que la procesabilidad del material está íntimamente relacionada con la reología de la suspensión. Para poder modelar y optimizar las operaciones de procesamiento es necesario entender la relación entre las propiedades reológicas de las suspensiones semiconcentradas de fibras y la variación de sus orientaciones durante el flujo. Se hace necesario entonces, un estudio profundo y sistemático que permita identificar los parámetros que caracterizan a las suspensiones y sus efectos sobre las propiedades reológicas. En este trabajo se adopta una metodología sistemática de estudio, comenzando con suspensiones modelo simples y aumentando luego las dificultades para acercarnos al comportamiento de un sistema real. Las interacciones entre las partículas debido a las altas concentraciones de interés comercial y el complejo comportamiento viscoelástico de los materiales poliméricos, hacen muy difícil aislar los efectos paramétricos en la reología de la suspensión. Se trabaja con suspensiones de fibras en fluidos Newtonianos de alta viscosidad, de modo tal de aislar los efectos del solvente y poder estudiar la contribución de las fibras a las propiedades reológicas de la suspensión. Se hacen ensayos bajo flujo de corte simple en una única dirección de deformación con fibras rígidas monodispersas en longitudes para distintas distribuciones iniciales de orientaciones bien determinadas. Los resultados se comparan con los valores predichos por una ecuación constitutiva existente para condiciones similares, encontrándose en el mejor de los casos sólo un acuerdo cualitativo con los valores medidos. Se proponen aquí modificaciones empíricas que ajustan muy bien los datos experimentales en todo el rango de deformaciones. Se llevaron a cabo ensayos con suspensiones modelo polidispersas en longitudes, con polidispersión controlada, encontrándose que la polidispersión incrementa notablemente el carácter no Newtoniano de las suspensiones. Para analizar el tipo de interacción entre las fibras se hicieron ensayos de reversibilidad de flujo. En la literatura actual, hay dos teorías básicas sobre la interacción fibra-fibra: //