fibra vulcanizada

La fibra vulcanizada, también conocida como fibra roja, es un plástico laminado compuesto únicamente de celulosa . Este material es resistente, elástico y con una textura similar al cuerno; es más ligero que el aluminio , más resistente que el cuero y más rígido que la mayoría de los termoplásticos . La nueva variedad de fibra vulcanizada para laminado de madera se utiliza para reforzar las laminaciones de madera empleadas en esquís , patinetas , vigas de soporte y como sublaminado bajo chapas de madera delgadas .

Un producto muy similar a la fibra vulcanizada es el leatheroid ; sin embargo, el leatheroid se fabrica utilizando un proceso químico diferente. Desde 2004, la comunidad científica ha recuperado el interés en este material debido a su renovabilidad y excelentes propiedades físicas, dando origen al campo de los compuestos totalmente celulósicos. ^{[ 1 ]} Estos compuestos están todos hechos de una matriz que consiste en celulosa disuelta o parcialmente disuelta, y el refuerzo sigue siendo fibras de celulosa. Se ha explorado una variedad de solventes además del cloruro de zinc , incluyendo hidróxido de sodio a bajas temperaturas y líquidos iónicos . ^{[ 2 ] [ 3 ]} Mientras que la idea original era usar fibras de refuerzo largas ( ramio , lino , viscosa , etc. ) para conferir a los compuestos propiedades mecánicas anisotrópicas , el campo también ha explorado el uso de nanocelulosa .

La fibra vulcanizada tiene una larga trayectoria en la ingeniería, desde la época victoriana en adelante. Si bien actualmente existen muchos materiales, principalmente polímeros sintéticos, con un rendimiento superior, la fibra se ha utilizado ampliamente y aún conserva numerosas aplicaciones. Debido a su mayor resistencia en secciones delgadas entre componentes mecánicamente rígidos, en lugar de depender de su propia resistencia, se ha utilizado principalmente como arandelas , juntas y diversos tipos de calces o piezas de empaquetadura.

Las arandelas de fibra son una de las juntas de elastómero conformables más económicas para sellar uniones de tuberías y trabajos generales de fontanería. Se hinchan ligeramente al contacto con el agua, creando un buen sellado. También pueden utilizarse con hidrocarburos, siempre que la temperatura no sea demasiado alta. A diferencia del caucho, las arandelas de fibra se consideran de un solo uso.

La lámina de fibra se troquela fácilmente para obtener formas complejas, por lo que se utiliza ampliamente para juntas moldeadas. Estas pueden emplearse para sellar, como aislantes térmicos o como espaciadores mecánicos.

Hasta el desarrollo de los plásticos modernos a partir de la década de 1930, la fibra era el material aislante eléctrico estándar para muchos componentes pequeños. Se podía cortar fácilmente a la medida, ya fuera en producción en masa o a mano. Era especialmente común en el ensamblaje de máquinas grandes, como el bobinado de motores.

Algunas de las primeras navajas suizas utilizaban mangos de fibra vulcanizada.

La patente británica para la fibra vulcanizada fue obtenida en 1859 por el inglés Thomas Taylor. ^{[ 4 ]} Obtuvo la patente después de la introducción del celuloide en 1856 y antes de la invención del rayón viscosa (celulosa regenerada) en 1894. En 1871, Thomas Taylor obtuvo la patente de los Estados Unidos para la fibra vulcanizada. ^{[ 5 ] [ 6 ]} La primera empresa industrial organizada en fabricar fibra vulcanizada fue la Vulcanized Fibre Company, incorporada inicialmente como una corporación de Nueva York formada el 19 de junio de 1873, con William Courtenay como presidente y Charles F. Cobby como secretario. ^{[ 7 ]} La primera corporación de Nueva York también se encontró en el Directorio de la Ciudad de Nueva York de 1873 ^{[ 8 ]} que también mencionaba a William Courtenay Presidente y Charles F. Cobby Secretario en 1873. Desde 1873 hasta 1878, la Vulcanized Fiber Co. tuvo una dirección de oficina en Nueva York en 17 Dey St., mientras que la fábrica estaba ubicada en Wilmington, Delaware. Esto se puede ver en los muchos anuncios que se colocaron en diferentes publicaciones en este momento de la historia. ^{[ 9 ]} El estado de Delaware otorgó una carta especial ^{[ 10 ] en 1873 hasta que la corporación de Delaware se incorporó finalmente el 8 de febrero de 1875 [ 11 ]} que ahora mencionaba a William Courtenay Presidente y Clement B. Smyth Secretario.

En 1884, Courtenay & Trull Co. NY se fusionó con Vulcanized Fibre Co. ^{[ 12 ]} lo que le dio a la compañía el control sobre una nueva invención llamada con el nombre comercial "Gelatinized Fibre".

El 4 de diciembre de 1901, durante una fusión y consolidación, la Vulcanized Fibre Co. ^{[ 13 ]} cambió su nombre a "American Vulcanized Fiber Co.", que se formó con el propósito de consolidar: Kartavert Mfg. Company, Wilmington, Delaware; American Hard Fibre Company, Newark, Delaware; Vulcanized Fibre Company, Wilmington, Delaware. y Laminar Fibre Company de North Cambridge, Mass.

En 1922, el nombre cambió nuevamente cuando fue adquirida directamente por la National Fibre & Insulation Company de Yorklyn, Delaware (que también era propietaria de la Keystone Fibre Co.). El presidente de la National Fibre Company en ese momento era J. Warren Marshall, quien asumió el mismo cargo después de la consolidación en la nueva compañía "National Vulcanized Fibre Company".

En 1965, el nombre se cambió nuevamente a NVF Company para evitar confusiones a lo largo de los años con una línea de productos nueva y cambiante. ^{[ 14 ]}

La fuerza hidráulica de los arroyos de Piedmont, en el norte de Delaware , propició la proliferación de empresas dedicadas a la producción de fibra vulcanizada. Con el paso de los años, estas empresas se reorganizaron y fusionaron. En 1922, National Vulcanized Fiber Company se consolidó como el principal competidor de Spaulding Fibre, que había comenzado a desarrollar productos vulcanizados en Rochester, New Hampshire y Tonawanda, Nueva York , casi un cuarto de siglo después de que la industria se iniciara en Delaware.

Algunas de las empresas involucradas en el desarrollo de fibra vulcanizada en la región de Wilmington fueron Nunsuch Fiber Company, American Hard Fiber Company, American Vulcanized Fibre Company, Continental Fibre Co., Diamond State Fibre Co. y Franklin Fibre Company. En el Directorio de Pulpa y Papel del Post de 1965, National Vulcanized Fibre Co. figuraba con dos fábricas que producían papel trapo para fibra vulcanizada. Estaban en Newark, con una producción de 15 toneladas diarias; y en Yorklyn, con una producción de 18 toneladas diarias. Esto se compara con la planta de Spaulding Fibre en Tonawanda , que entonces producía 40 toneladas diarias (directorio del Post). Los competidores también producían baquelita , pero la comercializaban con diferentes nombres: la de Spaulding era Spauldite y la de National era Phenolite, mientras que la de Iten Industries era Resiten o Itenite.

El proceso comenzó con papel hecho de trapos de algodón . Antes del procesamiento de la pulpa de madera y las pulpas químicas de madera a mediados del siglo XIX, la principal fuente de fibra para la fabricación de papel eran los trapos de algodón y lino. La hoja de trapo de algodón producida para su conversión en fibra vulcanizada se fabrica como una hoja apta para la saturación. Un papel se fabrica para la saturación omitiendo cualquier aditivo de encolado, ya sea añadido en el batidor o aplicado en la superficie. Hoy en día, la mayoría de las hojas de papel hechas para escribir, imprimir y recubrir tienen un encolado interno (añadido en el batidor ) proporcionado por colofonia , anhídrido alquilsuccínico (ASA) o dímero de alquilceteno (AKD) y un encolado superficial proporcionado por almidón . Una hoja hecha para la saturación no tendría ninguno de esos ingredientes químicos. El papel de fibra de algodón saturado sin encolar preparado para fibra vulcanizada se pasaría por una cuba que contiene una solución de cloruro de zinc.

El producto final es una masa homogénea de casi 100 % celulosa, libre de adhesivos, resinas o aglutinantes artificiales. La fibra vulcanizada terminada posee propiedades mecánicas y eléctricas útiles. Ofrece alta resistencia al desgarro y a la tracción, mientras que en espesores más delgados permite flexibilidad para adaptarse a curvas y dobleces. En espesores mayores, se puede moldear con vapor y presión. Una aplicación de la fibra vulcanizada que demuestra su resistencia física es su uso como material preferido para discos de lijado pesados. La resistencia física es anisotrópica, debido al proceso de calandrado por rodillos, siendo típicamente un 50 % más fuerte en la dirección longitudinal de la lámina que en la transversal. ^{[ 16 ]}

Las propiedades eléctricas que presenta la fibra vulcanizada son un alto valor aislante y resistencia al arco eléctrico y a las descargas, con una temperatura de servicio de hasta 110 a 120  °C. La fibra fue popular como aislante eléctrico durante gran parte de mediados del siglo XX, no porque su resistencia como aislante fuera particularmente buena, especialmente si los niveles de humedad eran altos, sino porque mostraba una resistencia mucho mejor a las descargas y a la ruptura dieléctrica que los primeros polímeros rellenos de harina de madera como la baquelita .

La fibra vulcanizada muestra una alta resistencia a la penetración de la mayoría de los disolventes orgánicos, aceites y derivados del petróleo.

• De calidad comercial; de color gris, negro o rojo estándar, se utiliza para muchas aplicaciones como arandelas, juntas, engranajes, manijas, etc.
• Grado eléctrico: gris de alta constante dieléctrica, 100 % algodón, muy flexible (históricamente llamado papel pasacables), este grado es adecuado para el aislamiento de capas y tierra y tiene variaciones que incluyen el grado de varilla superior utilizado para cuñas en motores pequeños.
• Fibra para baúles: Resistente y a prueba de abrasión; se utiliza para revestir baúles de viaje, cajas de bidones, paneles resistentes al desgaste y paneles deslizantes.
• Fibra ósea: Excepcionalmente dura y densa, se utiliza para mecanizado de precisión, tubos, puntas de tacos de billar y fusibles recortados.
• Laminado de madera: Ofrece una gran resistencia a la tracción y a la torsión en múltiples direcciones, proporcionando soporte y resistencia dondequiera que se utilicen laminados de madera, especialmente bajo chapas finas y exóticas como estabilizador/reforzador.