FIBRAS VEGETALES O DE CELULOSA

Las celulosas, tales como lino, yute, ramio y algodón, son las fibras naturales usadas en las empaquetaduras. Debido a que son naturales, han sido usadas en los empaques más tiempo que las fibras sintéticas. Su principal ventaja es su bajo costo, comparado con las fibras sintéticas. Sus principales desventajas son su pobre resistencia a los químicos y al calor. Tienen pobre resistencia a los ácidos, pero resultan especialmente buenos para los álcalis. El lino es una fibra base que se obtiene del tallo de la planta de pecíolo. Esta es la fibra textil más antigua que se conoce en el grupo de los vegetales, y esta puede lograr una longitud superior a las cuarenta pulgadas. El yute también es una fibra, y se obtiene del tallo de una planta. El tallo produce de dos a cinco veces más fibra que la planta de lino. Las fibras de yute tienen un rango de cuatro a siete pies de longitud. La principal desventaja de la fibra es que el agua la degrada. El ramio es una fibra. Cuando es debidamente desengomada, es blanca, suave, muy lustrosa, y tiene una alta resistencia a los efectos de bacterias y hongos. Húmeda o seca tiene una alta resistencia. Entre todas las fibras naturales, el ramio es la más resistente de todas. Su cualidad de trenzarse y su flexibilidad son también altas. La fibra de ramio debe de desengomarse antes de fabricarse en hilos debido a que la goma, la cual aglutina las fibras, es soluble en agua y álcalis que podría causar la desintegración del hilo si se disuelve. El algodón es la fibra vegetal más conocida y usada. Las fibras de algodón son más cortas (menos de 2”) que las otras fibras celulósicas. Como en el caso de las otras celulosas, el algodón posee una pobre resistencia a los ácidos.

FIBRAS DE MINERAL NATURAL ASBESTO

Las fibras minerales de asbesto tienen buenas propiedades químicas y mecánicas, las cuales se mantienen a elevadas temperaturas. Los asbestos azules tienen gran resistencia a los ácidos minerales y menos resistencia a los alcalinos fuertes.
Es también más abrasivo que los asbestos blancos. Las fibras de asbesto pueden ser dañinas a la salud si se manejan sin cuidado cuando están en estado libre. Una vez encapsuladas, son como cualquier otra fibra.

FIBRAS SINTETICAS VIDRIO

Las fibras de vidrio tienen propiedades térmicas superiores, estabilidad dimensional, y esfuerzo tensil. Resisten a la mayoría de los químicos y pueden formularse para resistir ácidos fuertes. Las fibras de vidrio están disponibles en filamentos continuos, tejidos texturizados, filamentos cortados. Las fibras son producidas en dos formas básicas: hebras y filamento continuo. La densidad y resistencia tensil de la hebra es considerablemente menor que el filamento continuo. Además, procesando el filamento continuo se produce un tejido texturizado, un producto en bruto con filamentos uniformemente desorientados pero esencialmente continuos; filamentos cortados, usados en productos secos o húmedos; y esteras hechas de hilo cortado. Las fibras son producidas en dos formas básicas: hebras y filamento continuo. La gran densidad y resistencia tensil de la hebra es considerablemente menor que el filamento continuo. Además, procesando el filamento continuo se produce un tejido texturizado, un producto en bruto con filamentos uniformemente desorientados pero esencialmente continuos; filamentos cortados, usados en productos secos o húmedos; y esteras hechas de hilo cortado. Varias formulaciones de vidrio son usadas para formar las fibras. El vidrio “E” (eléctrico) es el más común. El vidrio “C” (químico) y “S” (tensil) son también importantes. Cada tipo esta formulado para características particulares de acuerdo a los requerimientos demandados por el uso final. El vidrio es tratado con encolados químicos para proteger las fibras. Los tratamientos han sido desarrollados de acuerdo al uso particular final tal como el PTFE para empaques de compresión. El vidrio no se quema. La alta conductividad térmica de las fibras de vidrio disipa el calor más rápidamente que los asbestos o fibras orgánicas. Las temperaturas encontradas normalmente no afectan el vidrio, el vidrio “E” retiene el 75% de esfuerzo tensil a 343°C, (650°F), y 50% a 583°C (1000°F), el vidrio “E” se reblandece de 732°C - 877°C (1350°F - 1778°F), y el vidrio “S” se reblandece de 849°C - 970°C (1560°F - 1778°F).
Los solventes más comunes, aceites, destilados del petróleo, blanqueadores, y la mayoría de los químicos orgánicos no afectan las fibras de vidrio. Fuertes ácidos, un pH menor de 4, corroerá los vidrios “E” a elevadas presiones, pero el vidrio “C” y “S” resistirá todos los ácidos fuertes excepto el hidrofluorhídrico. Los alcalinos fuertes corroerán todas las fibras de vidrio comercialmente disponibles.

CARBONACEAS

Dos tipos de fibras o hilos carbonaseos son comúnmente usados en empaquetaduras de compresión trenzadas. Un tipo es el carbón amorfo, simplemente llamado carbón y el otro es el carbón cristalino llamado grafito. Los hilos de carbón amorfo tienen un contenido de carbón nominal de 70 - 99.8%, mientras que los hilos de grafito cristalino tienen un contenido de carbón de 99% o más alto. Los hilos de carbón y grafito son fabricados a partir de precursores de rayón viscosa, novoloid, resina de petróleo o pan, (polyacrylonitrile) y están disponibles en forma de hebra o filamento continuo. Los hilos para empaque de carbón y grafito tienen un bajo modulo de elasticidad, lo cual significa que ellos pueden ser envueltos alrededor en un pequeño radio con un mínimo de daño a los filamentos individuales. Estos hilos no son abrasivos, no son duros y son autolubricantes. Ellos son también térmicamente estables y tienen alta conductividad térmica, lo cual les permite ser usados en altas temperaturas tanto o más que otros materiales de empaque. Los hilos de carbón y grafito son inertes a la mayoría de los químicos y tienen bajo coeficiente de fricción. Los hilos de carbón y grafito son comúnmente recubiertos con PTFE, grafito coloidal u otros recubrimientos, ayudando al manejo del material, al trenzado y alcanzar los requerimientos de sellado de las aplicaciones específicas del empaque. Los hilos de carbón y grafito pueden estar hilados con alambre de inconel* o de acero inoxidable para resistencia adicional. Los hilos de grafito grado alta pureza pueden ser certificados para satisfacer las especificaciones de uso nuclear y militar.

Fibras de PTFE (Politetrafluoroetileno)

Las fibras de politetrafluoroetileno tienen una resistencia inusual a los químicos y al calor, así como bajos niveles de fricción y adhesión. Las fibras de politetrafluoroetileno tienen más alto grado de orientación molecular que las resinas. De esta forma, tienen significativamente más resistencia a la deformación en frío.
Los empaques trenzados de fibra de PTFE ofrecen una gran resistencia en ambientes químicos altamente corrosivos, así como también bajo severas condiciones de operación. Es virtualmente indestructible, tiene un bajo coeficiente de fricción, alta resistencia de compresión, buena estabilidad dimensional, es autolubricante, tiene un rango de pH de 0-14, y dependiendo de la velocidad y presión puede proporcionar un servicio continuo hasta 288°C (550°F). Algunos fabricantes pueden suministrar empaques de PTFE que son recomendables para servicio en oxigeno, así como uso alimenticio y farmacéutico. El PTFE expandido y mezclas de PTFE - grafito están también disponibles las cuales ofrecen características químicas similares a las fibras de PTFE pero teniendo sus cualidades físicas propias.

METALES

Son divididos en dos hojas y alambres: HOJAS Plomo, cobre y aluminio son fácilmente moldeables, son conductores de calor y son utilizados como material de empaque. Empaques lubricados de lámina de plomo pueden ser utilizados solos o en combinación con otros materiales, para romper una presión baja o igualar la carga de deformación en la instalación de los empaques. Estos empaques pueden manejar temperaturas hasta de 288°C (550°F). Empaques lubricados de hojas de aluminio son utilizados en bombas de alta temperatura o en válvulas para manejo de aceite crudo destilado del petróleo y su temperatura funcional de estos empaques es de 538°C. Los empaques lubricados de hoja de cobre son usados como anillos terminales en ejes reciprocantes lentos y ejes gastados o no concéntricos. La temperatura funcional de estos anillos es de 538°C (1000°F). ALAMBRE El alambre de cobre puede ser trenzado como empaque por sí solo o con un hilo para ayudar a la resistencia tensil de dicho hilo. Como empaque trenzado tiene una temperatura funcional de 538°C.
En combinación con hilos la temperatura del empaque será determinada por la especificación del hilo con el que se combina. El alambre de latón se encuentra normalmente insertado en un empaque y agrega fuerza tensil al mismo. Los limites de temperatura dependerán del hilo usado. El alambre con compuestos de plomo es trenzado en forma de empaque cuadrado y puede ser surtido en forma de anillo o de coil. Generalmente usado como un anillo anti extrusión, en combinación con otros empaques. Maneja hasta una temperatura de 288°C (550°F) El alambre de inconel* es generalmente usado como un inserto en hilos para alta temperatura, y ayuda a los hilos a incrementar su resistencia tensil. Este alambre puede también ser utilizado como una malla para encapsular el material que forma el corazón del empaque. Maneja temperaturas de 538°C o más grandes dependiendo del hilo que envuelva o la aplicación. El alambre de acero inoxidable es usado normalmente como un inserto en una variedad de hilos para incrementar la fuerza tensil de estos y por consiguiente la del empaque. Su temperatura operacional es de hasta 454°C (850°F). El alambre de Monel es usado como un inserto con hilos de alta temperatura y en muchos casos ha sido reemplazado por alambre Inconel*. Su temperatura operacional es de 454° C (850°F). * Marca registrada de International Nickel Company.

FIBRAS SINTETICAS FIBRAS DE ACRILICO

Las fibras de acrílico son manufacturadas por numerosas compañías y comercializadas bajo diferentes nombres comerciales. La mayor parte de las fibras de acrílico usadas en empaques de compresión tienen propiedades similares. Las fibras de acrílico se reblandecen a temperaturas aproximadas a 204°C (400°F). En la mayor parte de los ambientes, a temperaturas superiores a 177°C (350°F), la fibra puede sufrir un encogimiento de hasta un 10%. Un mejor rendimiento se puede conseguir con el uso de un tratamiento térmico especial, preoxidando la fibra de acrílico. Fibras de este tipo son capaces de alcanzar temperaturas de 260°C (500°F) con un mínimo de encogimiento.
La estructura química hace estas fibras especiales más conductivas térmicamente que las fibras base acrílico, así mismo incrementa ligeramente su resistencia química.

FIBRAS ARAMIDICAS

Las fibras aramídicas se pueden dividir en dos clases básicas de para-aramídicas y meta-aramídicas, dependiendo del tipo específico de ingredientes usados para fabricar la fibra. Las fibras son fácilmente distinguibles por su color. Las para-aramídicas son de color amarillo brillante mientras las meta-aramídicas son blancas. No obstante ambas fibras hacen empaques extremadamente durables, especialmente en aplicaciones con lodos y líquidos abrasivos. Las propiedades específicas de la fibra ofrecen empaquetaduras que son únicas y complementarias. La fibra para-aramídica es bien conocida por su alta resistencia - cinco veces más que el alambre de acero, para igual peso y un módulo similar al del vidrio sin su abrasión. La alta resistencia y rigidez de esta fibra la hace la mas conveniente para las aplicaciones de sellado en altas presiones. El rango de pH de la para-aramídica es de 3-11, y es compatible con una amplia variedad de agentes químicos. Las fibras para-aramídicas tienen un bajo rango de expansión térmica que los hace adecuados para aplicaciones de alta temperatura. Las fibras meta-aramídicas son mejor conocidas por su resistencia química e hidrolítica y su alta resistencia a la temperatura. El rango de pH para la fibra meta-aramídica es de 1 a 13, y es resistente a la degradación hidrolítica lo que la hace adecuada para condiciones de temperatura/ humedad. Las fibras para-aramídicas y meta-aramídicas tienen excelente estabilidad térmica. No se funden ni fluyen, ni inician su descomposición antes de 426°C (800°F). Muchos fabricantes de empaques recomiendan las fibras para-aramídicas para ser usadas hasta en 260°C (500°F)

FIBRAS DE SULFURO DE POLIFENILENO

Las fibras de sulfuro de polifenileno contienen una larga cadena sintética de polisulfuro sintético con un mínimo de 85% de sulfuros unidos directamente a dos anillos aromáticos. Las fibras ofrecen una buena combinación de propiedades químicas, físicas y térmicas. Estas fibras ofrecen buena resistencia a la flama. Las fibras retienen 40% de la resistencia tensil hasta 227°C (440°F).
Esta fibra ofrece excelente resistencia a los ácidos y álcalis, sin embargo, los agentes oxidantes fuertes le producen degradaciones.

FIBRAS DE POLYBENZIMIDAZOLE

Las fibras de polybenzimidazole están hechas de compuestos orgánicos de alto desempeño. Esta fibra es inherentemente resistente a la flama y no hace combustión con el aire (auto extinguible), no se funde o gotea. Esta fibra ofrece una excelente resistencia a una variedad de químicos, solventes, combustibles y vapores. Retiene significativamente la resistencia después de exposiciones térmicas. La fibra puede mantenerse hasta 298°C (570°F) por más de una semana.

FIBRAS DE COPOLIAMIDA

Esta fibra esta hecha a partir de estructuras orgánicas copolamidas. Esta fibra es estable térmicamente y no se puede quemar o derretir en aire. La fibra tiene excelentes propiedades mecánicas. La fibra se mantiene estable por arriba de 260°C en aire seco. La fibra retiene más del 80% de su resistencia cuando es expuesta al ácido sulfúrico a temperatura ambiente.

FIBRAS DE MELAMINA

Esta hecha de resina de melanina. Esta fibra esta disponible en forma de hebra únicamente. La hebra es térmicamente estable y ofrece excelente resistencia a la flama. La temperatura recomendada para su uso es hasta 204°C (400°F). La fibra de melanina es muy resistente a los aromáticos, estable a la hidrólisis y muy resistente a los álcalis pero no tiene resistencia permanente a los ácidos.

FIBRAS DE NOVOLOID

Las fibras novoloid son fibras fenólicas termofijas con una buena resistencia a los químicos incluyendo a los ácidos, bases, solventes, aceites, agua caliente, blanqueadores y vapor. El rango de pH para estas fibras es de 1-13. Las fibras no se suavizan o se encogen cuando se calientan y resisten temperaturas hasta de 250°C. Los fabricantes de empaques pueden recomendar límites prácticos menores, dependiendo su formulación.
Las fibras novoloid son doradas a café púrpura dependiendo los procesos durante la fabricación del empaque con una fibra de baja densidad de 80 lb/ft3 (1.23 grm/cm3). Ellas dan más volumen por unidad de peso que otras fibras de empacado. Son altamente compatibles con el PTFE y otros lubricantes para empaques. Se encuentran disponibles como filamentos continuos e hilos texturizados. Estas fibras son flexibles y no abrasivas, con bajo módulo y buena elongación, estos empaques flexibles se conforman a la superficie del eje con baja abrasión. Son fáciles de cortar e instalar. Como un resultado de su resilencia, ellas también son seleccionadas para uso en lodos y suspensiones.

GRAFITO FLEXIBLE (CINTA, HILO, FIBRA)

La cinta de grafito flexible esta fabricada por exfoliación, expansión y compresión natural de las hojuelas de grafito a una densidad especifica. Es casi universalmente inerte los químicos y lubricante natural compactable y resilente. El grafito flexible puede ser convertido a un hilo o fibra el cual puede ser trenzado como empaque. La cinta de grafito flexible puede ser moldeada en dados o comprimida en sitio para formado continuo de anillos de laberinto. La densidad final del grafito comprimido varía entre 1.2 y 1.8 g/cm3 (75 y 113 lb./ft.3). Los empaques de grafito en cinta tienen un bajo coeficiente de fricción, un rango de pH de 0-14 y es reconocido por sus excelentes propiedades térmicas, lo cual lo lleva a ser usado hasta en aplicaciones de 2500°C (4532°F) (en atmósferas no oxidantes). Su resistencia a la temperatura y densidad lo hacen recomendable para empacar válvulas de vapor.

HIBRIDOS (COMPUESTOS FIBRA HILO).

Los hilos de compuestos híbridos pueden ser definidos como un ensamble lineal de fibras de alto rendimiento, formados dentro de una continua madeja. Una variedad de hilos son usados en productos de junta y empaque. Empaquetaduras trenzadas y cuerdas torcidas son construidas combinando varias madejas de hilo y usando las técnicas estándar de formado. Usando lo más reciente en tecnología, de las fibras y filamentos, virtualmente cientos de estructuras de hilos híbridos pueden ser desarrollados usando las técnicas estándar de procesamiento, tal como una mezcla de fibras un corazón y un torcido.
Al igual los hilos híbridos ofrecen una combinación única de propiedades, generalmente inalcanzable en filamentos de hilo solos. Hilos con centro se asemejan cercanamente a la textura, suavidad y flexibilidad de los hilos de asbesto. Estructuras híbridas de hilos conteniendo filamentos de fibra de vidrio y/o alambre de metal como centro y enchaquetadas en mezclas de fibras de alta resistencia al calor, tales como los acrílicos, aramídicos, novolamida y PBI, proveen una combinación óptima de propiedades mecánicas, químicas y térmicas. Estos hilos tratados con una variedad de lubricantes como el PTFE y grafito, proveen excelentes cualidades a los empaques trenzados. Debido a que los diferentes tipos de hilos híbridos ofrecen diferentes conjuntos de propiedades, es importante que para más detalles y asesoría técnica, se verifique con el fabricante del hilo o de la fibra.