Clasificación de los Materiales

Los materiales se pueden clasificar en los siguientes grupos:

• Plásticos
  • Termoplásticos: PC (policarbonato), PVC (cloruro de polivinilo), PP (polipropileno), PE (polietileno), PMMA (polimetacrilato de metilo), PS (poliestireno), ABS (acrilonitrilo butadieno estireno).
  • Termoestables: PF (fenol formaldehído), UF (urea formaldehído), MF (melamina formaldehído), UP (poliéster insaturado), EP (epoxi), PUR (poliuretano).
  • Elastómeros: CA (caucho), PCP (neopreno), Siliconas (SI), caucho sintético.
• Maderas
  • Madera natural: madera blanda (pino, abeto, cedro…) y madera dura (roble, castaño, nogal…).
  • Derivados de la madera: aglomerado o conglomerado, chapado, contrachapado, tablex, DM, papel y cartón.
• Fibras
  • Fibra natural mineral: fibra de vidrio, fibras de algunos metales.
  • Fibra natural vegetal: algodón, lino, esparto.
  • Fibra natural animal: lana, seda, cuero.
  • Fibra artificial: fibras celulósicas, fibras proteínicas.
  • Fibra sintética: poliamidas, poliéster, acrílicas, polivínicas, polietilénicas, polipropilénicas, poliuretano.
• Vidrios
  • Estirado, vidrio flotado, armado, difuso, reflectivo, fibra de vidrio, fibra óptica.
• Cerámicas
  • Cerámica porosa: arcilla cocida, loza italiana, loza inglesa, refractarios.
  • Cerámica impermeable: gres cerámico común, gres cerámico fino, porcelana.
• Aglomerantes y Aglomerados
  • Aglomerantes: yeso, cemento.
  • Aglomerados: piedra artificial.

Propiedades Generales de los Plásticos

• Resistencia a la corrosión, a agentes químicos y a impactos.
• Aislante térmico, acústico y eléctrico.
• Buena presencia estética.
• Baja temperatura de fusión.
• Impermeabilidad.
• Fácil de teñir.
• Baja densidad.
• Económico.
• Fácilmente moldeable.
• No biodegradables.
• Se pueden degradar con la luz y pierden sus propiedades.
• Fácilmente texturizable.

Evolución Histórica de las Materias Primas para la Elaboración de Plásticos

Al principio se empleaban materias primas de origen animal y vegetal. Luego se usó el alquitrán de carbón y, finalmente, en la actualidad, se emplea casi exclusivamente el petróleo y, en menor medida, el gas natural.

Definición de Polímero

Un polímero es una cadena de monómeros que se repiten, obtenidos por el hombre a través de diversas reacciones químicas a las que se les añaden aditivos, para así mejorar las propiedades del producto final. Es una estructura muy ramificada.

Componentes de los Plásticos

• Materia básica: constituida por los monómeros que entran en la reacción química.
• Cargas: se añaden a la materia básica con objeto de abaratar el producto obtenido y mejorar sus propiedades físicas, químicas o mecánicas.
• Aditivos (colorantes, antiestáticos, conductores, estabilizantes…): tienen como misión mejorar las cualidades del polímero.
• Catalizadores: cuya misión es iniciar y acelerar el proceso de la reacción química.

Tipos de Plásticos: Definiciones

• Termoplásticos: aquellos plásticos que, al calentarlos a temperaturas de entre 50 y 200 ºC, alcanzan un estado de plasticidad que les permite ser moldeados con facilidad. Se puede comparar con la cera y tiene un gran ciclo de reutilización hasta que se degrada el plástico.
• Termoestables: aquellos que, una vez moldeados, no pueden recuperar su forma primitiva.
• Elastómeros: materiales de estructura muy elástica, lo que les permite soportar grandes deformaciones sin que se produzcan roturas y recobrar su forma inicial.

Propiedades y Aplicaciones de Termoplásticos, Termoestables y Elastómeros

Termoplásticos

• Policarbonato (PC): tiene gran resistencia mecánica y sirve para escudos de policía.
• Cloruro de polivinilo (PVC): rígido (tuberías) y plastificado (recubrimientos de cables).
• Polipropileno (PP): económico y se emplea en envases de alimentos.
• Polietileno (PE): no contamina y se emplea para cajas, juguetes…
• Polimetacrilato de metilo (PMMA): transparente y se emplea para gafas protectoras, acristalamiento de barcos…
• Poliestireno (PS): resistente, pero frágil. Se emplea para corcho blanco.
• Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS): resistente. Se usa para carcasas de televisiones, ordenadores…

Termoestables

• Fenol formaldehído (PF): el olor del fenol se mantiene en los productos obtenidos. Se usan en carcasas de motores.
• Urea formaldehído (UF): insensibles a la luz. Sirve para revestir cerámicas.
• Melamina formaldehído (MF): no desprenden ni olor ni sabor. Sirve para recubrimientos de tableros.
• Poliéster insaturado (UP): son incoloros. Se emplean muchísimo en recubrimientos de fibra de vidrio.
• Epoxi (EP): en estado líquido son venenosos. Se emplean en la fabricación de adhesivos.
• Poliuretano (PUR): se obtienen a partir de un poliéster y un derivado del benceno. Se suele fabricar con él esponjas, colchones…

Elastómeros

• Natural – Caucho (CA): económico. Su aplicación es en colchones y almohadas.
• Sintético – Neopreno (PCP): incombustible. Se emplea para aislamiento de cables.
• Siliconas (SI): resistentes. Una aplicación para ello es el aislamiento.
• Caucho sintético: soporta muy bien el calor. Se emplea en la fabricación de neumáticos.

Plásticos Laminados y Reforzados

Definición

Los plásticos reforzados están formados por dos tipos de materiales: un material de refuerzo, que le confiere resistencia a la tracción, y algún otro tipo de plástico. Ambos están unidos (mezclados) y forman un todo. Los plásticos laminados, a diferencia, tienen las capas de ambos materiales solapadas o unidas, pero no mezcladas.

Ejemplos de Aplicación de Plásticos Laminados

• Plástico-vidrio: piscinas, cascos…
• Plástico-metal: latas de conservas.
• Plástico-papel o cartón: tetra pak, pastas de libros, envoltorios.
• Plástico-tejido: cueros sintéticos, lonas…
• Plástico-plástico: envases que contienen productos alimenticios, cosméticos…

Fibras Naturales y Transformadas de Origen Mineral

Se obtienen de minerales de estructura fibrosa. Las fibras transformadas son:

• Fibra de vidrio: obtenido de la unión de diversos minerales que luego se funden. Tiene la ventaja de ser ignífugo. Por ejemplo, una piscina.
• Fibras de algunos metales: especialmente el oro y la plata.

Fibras Naturales de Origen Vegetal y Animal

Origen Vegetal

• Algodón: 91% celulosa, es muy agradable al tacto, no produce alergias y resiste lejías. Una aplicación puede ser la ropa.
• Lino: fibra más resistente que el algodón, pero menos elástica y flexible. Conduce bien el calor. Se usa para fabricar ropa de cama, vestidos, camisas…
• Esparto: su aplicación se centra en la fabricación de artículos de artesanía popular. Tiene buenas propiedades mecánicas.

Origen Animal

• Lana: se obtiene del pelo que recubre el cuerpo de las ovejas. Es muy elástica y tiene el inconveniente de que el calor húmedo afecta a la fibra. Su uso es en guantes, ropa…
• Seda: fibra muy apreciada para la fabricación de prendas de vestir, cortinas… Es cara, muy elástica y muy mala conductora del calor. Se emplea en la industria textil.
• Cuero: pellejo de un animal que se ha sometido a un proceso de curtido. Su uso es en carteras, zapatos…

Fibras Artificiales

Hay dos grupos: las fibras celulósicas y las fibras proteínicas. Las fibras celulósicas tienen como materia prima la celulosa, a la que se añaden distintos disolventes. Tienen gran resistencia en seco y son agradables al tacto. Las fibras proteínicas se utilizan menos que los rayones. Consisten en disolver una proteína de origen animal o vegetal y luego formar filamentos.

Fibras Sintéticas

Ventajas: son muy resistentes a todo tipo de agentes externos, no necesitan casi planchado y la suciedad desaparece fácilmente. Además, son muy económicas. Inconvenientes: son poco higroscópicas, es decir, no absorben la humedad, tienen poca resistencia al calor y producen muchas alergias.

Sección Transversal de un Tronco

Consultar página 195 del libro de texto para identificar las partes de un tronco y determinar cuáles son maderables.

Composición Química de la Madera

Celulosa (60%) y lignina (30%), además de almidón, tanino, azúcares, sales minerales y agua.

Propiedades de Maderas Duras y Blandas

Consultar la tabla en la libreta para diferenciar las propiedades y otras cuestiones entre maderas duras y blandas.

Fases del Proceso de Transformación de la Madera

1. Descortezado: cada uno de los troncos pasa sobre unos rodillos que lo hacen girar continuamente, arrancándole toda su corteza.
2. Tronzado: consiste en cortar los troncos a una longitud determinada usando sierras circulares.
3. Aserrado: tiene como misión la obtención de tablas y tablones para uso industrial. Utiliza otra vez una sierra circular.
4. Secado: es necesario reducir el grado de humedad de las tablas hasta un valor inferior al 3%. Se realiza en dos fases:
   1. Al aire libre, apilando las tablas y tablones de manera que haya una buena ventilación de aire. Cuando la humedad se reduce hasta menos del 15%, se pasan a hornos de secado.
   2. Mediante hornos de secado, al eliminar casi toda el agua, se aumenta la resistencia y la dureza de la madera.
5. Cepillado: tiene como objetivo eliminar cualquier irregularidad y mejorar el aspecto final, dejando la madera a la medida requerida. Se utiliza la cepilladora.

Productos Derivados de la Madera

• Aglomerado o conglomerado: formado por virutas y serrín de madera, a los que se les añade cola. Resiste muy mal a la humedad. No se deforma con el tiempo y es resistente.
• Chapado: base de madera ordinaria sobre la que se pega una lámina muy delgada con un acabado y veteado atractivos. Es económico, con la apariencia y cualidades de uno caro. Se suele curvar por la cara del chapado.
• Contrachapado: base de madera ordinaria, de gran resistencia, que se chapa por las dos caras. Se curva y es muy resistente.
• Tablex: fabricado con fibras de madera a las que se somete a gran temperatura y presión. Se emplea la propia lignina, en vez de pegamento. Tiene una cara lisa y otra rugosa. Se usa para fondos de armario y cajones.
• DM: compuesto por fibras de madera a las que se les ha quitado la lignina que tenían. Se les añade resina sintética. Es un material muy flexible que arde fácilmente.

Eliminación de la Lignina de la Madera

Procedimientos

Se emplean dos procedimientos:

• Procedimiento mecánico.
• Procedimiento químico.

Reactivos y su Impacto Ambiental

• Con sosa (sosa cáustica): método poco contaminante.
• Alcalinos (compuestos azufrados y sulfito de sodio neutro): algo contaminante.
• Ácido (bisulfito de calcio, bisulfito de sodio o bisulfito de magnesio con ácido sulfúrico): muy contaminante.

Fabricación de Rollos de Papel

• Tamizado: un tamiz va extrayendo de la solución acuosa una cantidad de fibras de espesor uniforme, que dejan escurrir parte del agua que contienen.
• Secado: debajo del tamiz hay una serie de extractores que eliminan parte del agua que contienen las fibras. Luego, se hace pasar la malla por unos rodillos que extraen parte del agua y le da suficiente consistencia y resistencia.
• Calandrado o satinado: el papel se hace pasar por una serie de tambores calientes y perfectamente pulidos que lo dejan aplastado y liso. Finalmente, se enrolla en bobinas o balas para comercializarlo.

Proceso de Obtención del Vidrio

El vidrio se obtiene a partir de arena de cuarzo (que es el elemento vitrificador), cal (estabilizante que aporta resistencia, dureza y brillo) y carbonato sódico (fundente que reduce el punto de fusión de la sílice). También se le añaden otros elementos como vidrios reciclados (que disminuyen el gasto energético y ambiental).

Tipos de Vidrio

• Estirado: la masa de vidrio fundida se hace pasar entre dos rodillos que la estiran. No queda del todo liso.
• Vidrio flotado: la masa del vidrio fundido flota sobre estaño fundido.
• Armado: se coloca una malla de acero de 12×12 mm en su interior. Se emplea para evitar que se desprendan fragmentos si se rompe el vidrio.
• Difuso: posee una textura que disminuye las molestias causadas por los reflejos. Es idóneo para lunas de coche, autobús…
• Reflectivo: lleva un revestimiento reflectivo en una o en sus dos caras. Es de vidrio coloreado o incoloro.
• Fibra de vidrio: formada por finísimas fibras de vidrio de muy poco diámetro y de longitud variable.
• Fibra óptica: se usa como sustituto del cobre en telecomunicaciones.

Materiales Cerámicos

Características Comunes

Tienen en común la materia prima y que todos tienen un proceso de cocción.

Diferencias

Depende de la naturaleza de la arcilla empleada, de los otros materiales aportados, así como de la temperatura y el tiempo de cocción.

Proceso de Obtención del Yeso

El yeso es un aglomerante que se obtiene del sulfato de calcio dihidratado. Se calcina en un horno a unos 450 ºC, durante unas horas, para eliminar el agua. Luego se muele y se empaqueta. Para utilizarlo en obra, tienes que añadirle agua y removerlo, dejándolo reposar hasta que espese y aplicarlo sobre la superficie o la pared donde se necesite.

Proceso de Obtención del Cemento Portland

Como materia prima se usan tres partes de caliza y una parte de arcilla. Luego se tritura y se calcina entre 1300 y 1500 ºC con clínker. Luego se pasa a una molienda, donde se forma clínker molido y yeso para formar cemento.

Mortero, Hormigón, Hormigón Armado y Hormigón Pretensado

• Mortero: se obtiene mezclando cemento en polvo con arena y agua.
• Hormigón: además de cemento en polvo con arena y agua, también lleva grava.
• Hormigón armado: consiste en introducir barras de acero en el interior de la masa del hormigón y dejar que fragüe todo junto.
• Hormigón pretensado: es un hormigón armado cuyas barras se han sometido a un esfuerzo de tracción al mismo tiempo que fragua el hormigón.

Colocación de Barras de Acero en una Viga de Hormigón Pretensado

Se colocan en la parte de abajo del hormigón armado, ya que es la parte que más nota la tracción soportada al separarse todas las moléculas del hormigón.

Fibrocemento

Consiste en fibras de amianto recubiertas y unidas entre sí mediante mortero y hormigón. Se emplea para la construcción de tuberías y cubiertas de tejado. En la actualidad, su uso está restringido debido a los problemas de salud asociados al amianto.