Unidad
11
Plásticos, fibras textiles y otros materiales
11.1 Otros materiales de uso industrial
1
11.2
Plásticos
o polímeros
Materiales sintéticos obtenidos de reacciones químicas y aditivos (mejorar sus propiedades o características).
A Materia prima usada para su fabricación 1. En sus ini inicio cioss (siglo XIX): de origen animal (caseína) y vegetal (látex ± celulosa) 2. Ha Hast sta a 19 1930 30:: alquitrán del carbón. 3. En la act actual ualida idad d: petróleo y muy poco gas natural.
Obtención de los productos plásticos. 2
Componentes
B
principales de los plásticos
Materia básica: básica: constituyen los monómeros (1 y 2) o anza. gr anza
argas:: Cargas
se añaden para abaratar y mejorar sus propiedades propiedades (fibras textiles, fibra de vidrio, sílice, etc.)
Aditivos: mejorar las Aditivos: cualidades del polímero (colorantes, antiestáticos, conductores, estabilizantes)
atalizadores:: Catalizadores
iniciar y acelerar la reacción química.
3
C omponentes omponentes
principales de los plásticos.
D
Tipos
de plásticos
Termoplásticos:
al ser calentados (50 -200 ºC) se moldean con facilidad, tantas veces como se quiera. f orma, no pueden volver volver a Termoestables : Una vez dada la forma, moldearse. Elastómeros : son muy elásticos, permiten grandes deformaciones recobrando su forma inicial. No admiten una nueva fusión.
Termoplásticos 4
Termoestables
Elastómeros
E
5
Familia
de plásticos más importantes Termoplásticos
Termoplásticos
6
Termoestables
7
Termoestables
8
Elastómeros
Permiten
Los
vulcanizado.. grandes deformaciones por el vulcanizado
agentes externos reducen sus elasticidad.
C aracterísticas aracterísticas 9
más importantes de los principales elastómeros.
ector: S ector:
Generalidades
Plásticos
de la industria
Este sector se divide en dos grandes grupos: Plásticos
(formas primarias y manufacturas de plástico)
Ejemplo de formas primarias son el: PVC, PET, PETE, HDPE, LDPE, PP y PS Cauchos
(en formas primarias y manufacturas)
Caucho
Natural (NR)
Caucho Sintético (SR)
D.10
S ector: ector:
Generalidades
Plásticos
de la industria de caucho
Cauchos
roducción ión Mundi Mundial: al: Producc Caucho
natural natur al 40% - sinté sintético tico 60%
Natural (NR)
Principales
productores: Malasia, Indonesia y Tailandia
Caucho Sintético (SR) Principa rincipales les product productores: ores:
EEUU, Rusia, Japón EEUU,
Manuf Ma nufact actura urass de Cauchos »
Cauchos
sintéticos y naturales: La industria de las Llantas consume dos terceras partes de todos los cauchos » Látex: Guantes para procedimientos médicos, aplicaciones en la industria alimenticia y preservativos representan el 60% del consumo en Látex » Bie iene ness Ind ndu ust stri rial ale es: pr prin inci cipa pall de dema mand ndan ante te es la in indu dust strria au auto tomo motr triz iz (mangueras y sellos) D.11
ector: S ector:
Generalidades
Plásticos
de la industria de plásticos
Plásticos Manu acturas : Estructura structura del de l Mercado Mundial Mundial Construcción E acado/ 24% 24%
envasado 29% 29%
Otros 16%
Industria Motor 9%
A ricultura 2%
Muebles 7%
Bienes
del hogar 5%
Industria eléctrica 8%
Fuente: ISO D.12
Proceso
F
de conformación de productos plásticos
rensado:: La Prensado
granza, carga y aditivos se prensa y se calienta adoptando la forma del molde. Obtención de piezas por prensado.
Inyección: La Inyección: granza por calor y presión pasa al molde.
Obtención de piezas por inyección. 13
Conformación por COMPRESIÓN:
Sistema de prensado Molde macho
Molde hembra Preforma Compresión
Sistema de expulsión
14
Pieza fabricada
Expulsión pieza
Conformación por INYECCIÓN Agua
Motor
fría Materia prima Husillo
Émbolo Aire
Molde partido Agua
a presión
Calefactores
caliente
ieza desmoldeada
Rebaba
15
Separación del molde
ieza terminada
Conformación por CALANDRADO
¢
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t ri ¡
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R frig r ci £
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B i
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16
¢
¤
¥
Proceso
de conformación de productos plásticos
ermoconformado : Se ermoconformado: parte de láminas o planchas rígidas, adquiere la forma por deformación en caliente. T
Termoconformado
d e pi ezas d e plástico.
Extrusión-soplado: El Extrusión-soplado: plástico sale con forma tubular y se adapta a las paredes del molde por acción del aire a presión.
Proceso de extrusión-soplado. 17
Conformación por TERMOCONFORMA TERMOCONFORMACIÓN CIÓN AL VACÍO Infr
rr j s Lá ina a c nf r a r l Pi
at
rial c nf r ado Vací o
18
za t r inada
Conformación por EXTRUSIÓN: Perfiles largos de sección uniforme Pl stico granulado
Calefactores
Material extruido
Arrastre
oquilla
Husillo giratorio
Enfriadores Motor
SOPLADO: Fabricación de objetos huecos Conformación por EXTRUSIÓN Y SOPLADO: Aire
Molde
a resi n
Prefor a
Re a a
19
Conformación por TRANSFERENCIA
Preforma
Émbolo
Desmoldeo
Canal de distribución
20
acimo
Piezas terminadas
Canales de distribución (reutilizable)
Plásticos
G
compuestos
Plásticos
reforzados:: Mezcla reforzados dos materiales, uno de refuerzo (resistencia tracción) y otro, un plástico. (Kevlar Kevlar ± ± Fibra de carbono) carbono) Aplicación
Plásticos laminados: laminados: Capas solapadas o unidas de dos materiales.
del Kevlar.
Botella Plastishield.
lástico-vidrio. Plástico-metal. Plástico-papel o cartón. Plástico-tejido. Plástico-plástico.
f P f f f f
Diferentes productos laminados. 21
IDENTIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS
T liést r liést r 2 A li til 3 V livi il 4 li til 5 li r il 6 li stir 7 OT O 1
22
lt
si
j
si
11.3
Fibras
textiles
A Fibras naturales de origen mineral De minerales de estructura fibrosa (amianto). En su lugar se usan fibras transformadas.
Principales características de las fibras transformadas. 23
B
Fibras
naturales de origen vegetal
Principales características de las fibras vegetales.
24
C
Fibras
Diferentes tipos de cuero o pieles.
25
naturales de origen animal
Principales características de las fibras animales.
D
Fibras
artificiales
Fibras
celulósicas (rayón): celulosa más disolventes, muy resistentes en seco, húmeda no. Agradables al tacto. Suelen mezclarse para tener más resistencia mecánica Fibras
proteínicas: Se disuelven una proteína, animal o vegetal, para formar filamentos. Las más importantes son:
aracterísticas C aracterísticas
26
más importantes de las principales fibras artificiales.
E
Fibras
sintéticas
Muy resistentes a los agentes externos, no se arrugan y la suciedad desaparece fácil. No absorben el sudor, se mezclan con fibras naturales.
27
C aracterísticas aracterísticas
más importantes de las principales fibras sintéticas.
11.5
La
madera Partes del tronco.
Maderas blandas: blandas: de árboles perennes (coníferas), de madera blanca, fácil de trabajar. (embalajes ± papel ± tableros).
Maderas duras: duras: de árboles caducos (roble, castaño, nogal), de madura dura y coloreada, difícil de trabajar. (ebanistería ± barcos ± construcción).
28
Troncos de árbol preparados para ir a la serrería.
A
29
Transformación
de la madera en productos comerciales
Proceso de transformación de la madera en productos comerciales.
B
Productos
derivados de la madera
Productos derivados de la madera. madera . 30
El papel
11.6
Fase
1
Obtención de celulosa
Eliminación lignina
Fase 2
Fase 3
1-Tamizado Fase 4 E squema squema 31
papel.
del proceso de obtención del
2-Secado 3-Calandrado o satinado
A
Proceso Fase
de obtención
1: Obtención de la pasta de 1:
madera (celulosa)
El objetivo es separar las fibras de celulosa. 1.
Se
cortan los troncos y se quita la corteza.
2.
Se
introducen en una tolva, sumergida en agua caliente, y se van desfibrando sobre una muela.
3. Eliminación lignina:
32
a.
Proc.
Mecánico:: caldera a presión con agua Mecánico abundante, gran calidad (prensa).
b.
Proc. Químico: Químico:
caldera a presión (5atm) y Tª (150ºC) con reactivos químicos. Tres métodos:
Desfibración de la madera. madera .
Método químico para obtener celulosa
33
étodos químicos para eliminar la lignina y otros elementos de la madera en el proceso de obtención de la celulosa.
Fase 2: Separación
y blanqueo de la pasta
Después de cocer la madera desmenuzada a presión, se saca y lava con agua abundante. Se filtra para separar las fibras de otros elementos indeseados, y se blanquea con cloro. Fase 3:
Se
Coloración y adición de colas
diluye en solución acuosa de 5 a 15 g/ L de fibra, se añade cola o pegamento y se dará el colorante adecuado. 34
Fase 4: Fabricación
de rollos o balas
1. Tamizado: Un tamiz va sacando de la solución acuosa una cantidad de fibras de espesor uniforme.
35
2.
Secado:
Debajo del tamiz hay unos extractores que succionan parte del agua, se hace pasar por unos rodillos que extraen agua, le dan consistencia y resistencia. Se separa la hoja de papel, se comprime en rodillos con fieltro y aire caliente.
3.
Calandrado
o satinado: Si queremos satinar el papel se hace pasar por unos tambores calientes y pulidos (calandrias).
F abricación abricación
36
de rollos o balas de papel . papel .
B
37
Clases
de papel
Productos derivados del papel.
El corcho
11.7 Se
obtiene del alcornoque ( quer cus cus suber).
Los
mayores productores (80%): Argelia, Portugal y España (Extremadura).
S ecado ecado
38
del corcho. corcho .
Tapones fabricados con grúmulos y círculos de corcho.
Obtención y productos del corcho El d escor t t ezado se realiza cada 10-12 años entre Junio y Agosto. Se realiza una corona estrecha y se van extrayendo en láminas. Se dejan secar 6 meses a 2 años.
La
tipología de las industrias corcheras responde a los procesos que se desarrollan en el ciclo de transformación del corcho al tapón. Se clasifican así en:
39
industria preparadora : desde la extracción hasta la comercialización de la materia prima. industria aglutinadora industria taponera
La
elaboración primaria comprende varias operacioness que deben operacione realizarse independientemente independiente mente del tipo de producto que se pretende obtener: extracción transporte secado cocción 40
Proceso
de preparación
Industrias de fabricación o transformación El proceso de fabricación comienza con el 2º hervido de la materia prima y bodega de estabilización. Agua 100ºC - ½ Hora Hidratar el corcho
1 Semana ± Igualar Tª y humedad Corte
Corte
cuchilla - Tiras
con gubia - Tapón
Control
41
calidad
11.8
El vidrio
A Proceso de obtención del vidrio: Se
obtiene de la fusión de:
Arena
de cuarzo (elemento vitrificador). Cal
(estabilizante), aporta resistencia, dureza dureza y brillo. Carbonato
sódico (fundente) reduce el punto de fusión. Otros:: Otros
OPb (sonoridad), colorantes, vidrios reciclados, etc. 42
Proceso de obtención del vidrio .
B
Tipos
de vidrio
Tipos de vidrio: modo de obtención y características principales. 43
Materiales cerámicos
11.9 Fabricados
a partir de la arcilla y posteriormente cocidos.
El resultado obtenido depende:
Se
1.
Naturaleza de la arcilla. Temperatura. Tiempo
de cocción.
clasifican en dos grandes grupos: Porosos orosos..
2. Impermeables Impermeables..
44
A
Materiales cerámicos porosos
Tipos de materiales cerámicos porosos: principales características y aplicaciones. 45
B
Aplicaciones
Materiales cerámicos impermeables
de los materiales cerámicos impermeables. 46
Tipos de materiales cerámicos impermeables: principales características.
Yeso
11.10 Es un material de color blanco que se obtiene del sulfato de calcio dihidratado. Al añadir agua al yeso, fragua rápidamente. Características aracterísticas:: Buena
adhesión sobre metales, hormigón, mortero y piedra, mala sobre madera. Alta
hi gr gr oscopicidad oscopicidad (absorbe la
humedad), no usar con materiales ferrosos, ni en el exterior. Proceso de obtención del yeso. 47
11.11
Cemento
y sus derivados
lomer ant ant e, que tiene la propiedad Es un ag lo de fraguar al añadirle agua y dejarlo secar.
A Obtención del cemento: Es del tipo Portland
48
Proceso de fabricación del cemento en polvo.
B
Derivados del cemento (materiales compuestos)
Al mezclar cemento con agua obtenemos una masa pastosa, que seca, adquiere una gran dureza e impermeabilidad, pero se agrieta y es frágil. Para mejorar se mezcla con c on otros elementos, dando lugar a:
Mortero: Mortero: 1 cemento+5 arena + agua Hormigón Hormigón:: cemento+arena+agua+grava Hormigón armado: armado: Se introducen barras de acero.
49
ortero de cemento. cemento .
Aplicaciones
del hormigón. hormigón .
Hormigón pretensado: pretensado: Las barras de acero están sometidas som etidas a tracción a la vez que está fraguando el hormigón.
H ormigón ormigón armado. armado .
Piedra
artificial (aglomerados): (aglomerados): Trozos de piedras naturales unidos por un aglomerante (hormigón o mortero). Fibrocemento ibrocemento:: Consiste en fibras de amianto recubiertas y unidas por mortero u hormigón. 50
H ormigón ormigón
pretensado . pretensado.
11.12
Nuevos materiales
La
totalidad de los materiales les podemos clasificar en: Materiale Materialess estructurales estructurales:: los estudiados, su propiedades más valoradas son las mecánicas. m ecánicas. Materiales funcionales: funcionales: nos interesan sus propiedades químicas, magnéticas, electrónicas, ópticas, etc Materiales fosforescentes. (óxido de itrio, silicato de cinc, cinc , sulfuro de cinc) f Aleaciones de neodimio-hierro-boro o cobalto-samario. (imanes permanentes) f Cristales líquidos. (materiales conductores transparentes. Óxido de Sn dopado con Indio) f Biomateriales . No son rechazados por el cuerpo (polímeros f
sintéticos, materiales metálicos, etc.)
51
Pantalla plana (cristal líquido) de ordenador portátil.
Las
tendencias actuales de investigación están en la nanociencia nanociencia.. Materiales
orgánicos:: virus modificados orgánicos m odificados genéticamente.
Materiales inteligentes: inteligentes: autorreparadores. autorreparadores.
Materiales nanocompuestos: nanocompuestos: a base de híbridos (orgánicos e inorgánicos).
52
Geles:: que responden a estímulos ( Tª, pH) Geles
11.13
53
Impacto medioambiental
I mpacto mpacto
medioambiental de diversos materiales y posibles medidas correctoras.
