ud11.plasticos y fibras
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Plásticos, fibras textilesy otros materiales11
Unidad
2
Otros materiales de uso industrial11.1
3
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 inicios (siglo XIX): de origen animal (caseína) y vegetal (látex – celulosa)
2. Hasta 1930: alquitrán del carbón.
3. En la actualidad: petróleo y muy poco gas natural.
Obtención de los productos plásticos.
11.2
4
Componentes principales de los plásticos
Materia básica: constituyen los monómeros (1 y 2) o granza.
Cargas: se añaden para abaratar y mejorar sus propiedades (fibras textiles, fibra de vidrio, sílice, etc.)
Aditivos: mejorar las cualidades del polímero (colorantes, antiestáticos, conductores, estabilizantes)
Catalizadores: iniciar y acelerar la reacción química.
Componentes principales de los plásticos.
B
5
Tipos de plásticos
Termoplásticos: al ser calentados (50 -200 ºC) se moldean con facilidad, tantas veces como se quiera.
Termoestables: Una vez dada la forma, no pueden volver a moldearse.
Elastómeros: son muy elásticos, permiten grandes deformaciones recobrando su forma inicial. No admiten una nueva fusión.
Termoplásticos Termoestables
D
Elastómeros
6
Familia de plásticos más importantesTermoplásticosE
7
Termoplásticos
8
Termoestables
9
Termoestables
10
Elastómeros
Características más importantes de los principales elastómeros.
Permiten grandes deformaciones por el vulcanizado.
Los agentes externos reducen sus elasticidad.
D.11
Sector: Plásticos
Generalidades de la industria
Sector: Plásticos
Generalidades 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)
• 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.12
Sector: Plásticos
Generalidades de la industria de cauchoSector: Plásticos
Generalidades de la industria de caucho
• Cauchos• Producción Mundial: natural 40% - sintético 60%
• Caucho Natural (NR) Principales productores: Malasia, Indonesia y Tailandia
• Caucho Sintético (SR)Principales productores: EEUU, Rusia, Japón
• Manufacturas 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
» Bienes Industriales: principal demandante es la industria automotriz (mangueras y sellos)
• Cauchos• Producción Mundial: natural 40% - sintético 60%
• Caucho Natural (NR) Principales productores: Malasia, Indonesia y Tailandia
• Caucho Sintético (SR)Principales productores: EEUU, Rusia, Japón
• Manufacturas 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
» Bienes Industriales: principal demandante es la industria automotriz (mangueras y sellos)
D.13
Sector: Plásticos
Generalidades de la industria de plásticos
Sector: Plásticos
Generalidades de la industria de plásticos
Plásticos Manufacturas : Estructura del Mercado Mundial
Otros16%
Agricultura2%
Muebles 7%
Empacado/ envasado
29%
Construcción24%
Industria Motor9%
Industria eléctrica
8%Bienes del hogar5%
Fuente: ISO
14
Proceso de conformación de productos plásticos
Prensado: La granza, carga y aditivos se prensa y se calienta adoptando la forma del molde.
Inyección: La granza por calor y presión pasa al molde.
Obtención de piezas por prensado.
Obtención de piezas por inyección.
F
15
Conformación por COMPRESIÓN:
M olde macho
Preform a
M olde hem bra
Sistema de expulsión
Sistema de prensado
Com presión P ieza fabricada Expulsión pieza
16
Aire a presión
M otor
M ateria primaH usillo
CalefactoresM olde partido
Émbolo
Agua fría
Agua caliente
Separación del molde
Pieza desmoldeada
Pieza terminada
Rebaba
Conformación por INYECCIÓN
17
Conformación por CALANDRADO
Refrigeración
Bobinado
M ateria prima
18
Proceso de conformación de productos plásticos
Termoconformado: Se parte de láminas o planchas rígidas, adquiere la forma por deformación en caliente.
Extrusión-soplado: El plástico sale con forma tubular y se adapta a las paredes del molde por acción del aire a presión.
Termoconformado de piezas de plástico.
Proceso de extrusión-soplado.
19
Conformación por TERMOCONFORMACIÓN AL VACÍO
I nfrarro jos
Lámina aconform ar
M olde
M aterialconform ado
Vacío
P ieza terminada
20
Conformación por EXTRUSIÓN: Perfiles largos de sección uniforme
Plástico granulado
M otor
H usillo giratorio
Calefactores
Boquilla
EnfriadoresArrastreM aterialextruido
Conformación por EXTRUSIÓN Y SOPLADO: Fabricación de objetos huecos
Aire a presión
Preform a
Rebaba
M olde
21
Conformación por TRANSFERENCIA
ÉmboloPreform a Desmoldeo
Canal de distribución
Racimo Piezas term inadasCanales de d istribución
( reutilizable)
22
Plásticos compuestos
Plásticos reforzados: Mezcla dos materiales, uno de refuerzo (resistencia tracción) y otro, un plástico.
(Kevlar – Fibra de carbono)
Plásticos laminados: Capas solapadas o unidas de dos materiales.
Plástico-vidrio. Plástico-metal. Plástico-papel o cartón. Plástico-tejido. Plástico-plástico.
Aplicación del Kevlar.
Diferentes productos laminados.
Botella Plastishield.
G
23
IDENTIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS
1 P ET Po liéster2 P EAD Po lietileno de alta densidad
3 P VC Po livinilo4 P EBD Po lietileno de baja densidad5 P P Po lipropileno6 P S Po liestireno7 OT R OS
24
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.
11.3
25
Fibras naturales de origen vegetal
Principales características de las fibras vegetales.
B
26
Fibras naturales de origen animal
Principales características de las fibras animales.Diferentes tipos de cuero o pieles.
C
27
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:
Características más importantes de las principales fibras artificiales.
D
28
Muy resistentes a los agentes externos, no se arrugan y la suciedad desaparece fácil.
No absorben el sudor, se mezclan con fibras naturales.
Características más importantes de las principales fibras sintéticas.
Fibras sintéticasE
29
La madera
Maderas blandas: de árboles perennes (coníferas), de madera blanca, fácil de trabajar. (embalajes – papel – tableros).
Maderas duras: de árboles caducos (roble, castaño, nogal), de madura dura y coloreada, difícil de trabajar. (ebanistería – barcos – construcción).
Partes del tronco.
Troncos de árbol preparados para ir a la serrería.
11.5
30
Transformación de la madera en productos comerciales
Proceso de transformación de la madera en productos comerciales.
A
31
Productos derivados de la madera
Productos derivados de la madera.
B
32
El papel
Esquema del proceso de obtención del papel.
11.6
Fase 1
Obtención de celulosa Eliminación lignina
Fase 2
Fase 3
Fase 4
1-Tamizado
2-Secado
3-Calandrado o satinado
33
Fase 1: Obtención de la pasta de 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:
a. Proc. Mecánico: caldera a presión con agua abundante, gran calidad (prensa).
b. Proc. Químico: caldera a presión (5atm) y Tª (150ºC) con reactivos químicos. Tres métodos:
Desfibración de la madera.
A Proceso de obtención
34
Método químico para obtener celulosa
Métodos químicos para eliminar la lignina y otros elementos de la madera en el proceso de obtención de la celulosa.
35
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: Coloración y adición de colas
Se diluye en solución acuosa de 5 a 15 g/L de fibra, se añade cola o pegamento y se dará el colorante adecuado.
36
Fase 4: Fabricación de rollos o balas
1. Tamizado: Un tamiz va sacando de la solución acuosa una cantidad de fibras de espesor uniforme.
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).
37
Fabricación de rollos o balas de papel.
38
Clases de papel
Productos derivados del papel.
B
39
El corcho
Secado del corcho.Tapones fabricados con grúmulos y
círculos de corcho.
11.7
Se obtiene del alcornoque (quercus suber).
Los mayores productores (80%): Argelia, Portugal y España (Extremadura).
40
Obtención y productos del corcho
El descortezado 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: industria preparadora : desde la extracción hasta
la comercialización de la materia prima. industria aglutinadora industria taponera
41
La elaboración primaria comprende varias operaciones que deben realizarse independientemente del tipo de producto que se pretende obtener:
•extracción
•transporte
•secado
•cocción
Proceso de preparación
42
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 cuchilla - Tiras
Corte con gubia - Tapón
Control calidad
43
El vidrio
A Proceso de obtención del vidrio:
Se obtiene de la fusión de:
Arena de cuarzo (elemento vitrificador).
Cal (estabilizante), aporta resistencia, dureza y brillo.
Carbonato sódico (fundente) reduce el punto de fusión.
Otros: OPb (sonoridad), colorantes, vidrios reciclados, etc.
Proceso de obtención del vidrio.
11.8
44
Tipos de vidrio
Tipos de vidrio: modo de obtención y características principales.
B
45
Materiales cerámicos
Fabricados a partir de la arcilla y posteriormente cocidos.
El resultado obtenido depende:
Naturaleza de la arcilla.
Temperatura.
Tiempo de cocción.
Se clasifican en dos grandes grupos:
1. Porosos.
2. Impermeables.
11.9
46
Materiales cerámicos porososA
Tipos de materiales cerámicos porosos: principales características y aplicaciones.
47
Materiales cerámicos impermeables
Tipos de materiales cerámicos impermeables: principales características.Aplicaciones de los materiales cerámicos impermeables.
B
48
Yeso
Es un material de color blanco que se obtiene del sulfato de calcio dihidratado.
Al añadir agua al yeso, fragua rápidamente.
Características:
Buena adhesión sobre metales, hormigón, mortero y piedra, mala sobre madera.
Alta higroscopicidad (absorbe la humedad), no usar con materiales ferrosos, ni en el exterior.
Proceso de obtención del yeso.
11.10
49
Cemento y sus derivados
Es un aglomerante, que tiene la propiedad de fraguar al añadirle agua y dejarlo secar.
A Obtención del cemento: Es del tipo Portland
Proceso de fabricación del cemento en polvo.
11.11
50
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 otros elementos, dando lugar a:
Mortero:
1 cemento+5 arena + aguaHormigón:
cemento+arena+agua+gravaHormigón armado:
Se introducen barras de acero.
Mortero de cemento.
Aplicaciones del hormigón.
Derivados del cemento (materiales compuestos)B
51
Hormigón pretensado:
Las barras de acero están sometidas a tracción a la vez que está fraguando el hormigón.
Piedra artificial (aglomerados):
Trozos de piedras naturales unidos por un aglomerante (hormigón o mortero).
Fibrocemento:
Consiste en fibras de amianto recubiertas y unidas por mortero u hormigón.
Hormigón armado.
Hormigón pretensado.
52
Nuevos materiales
La totalidad de los materiales les podemos clasificar en:
Materiales estructurales: los estudiados, su propiedades más valoradas son las mecánicas.
Materiales funcionales: nos interesan sus propiedades químicas, magnéticas, electrónicas, ópticas, etc
Materiales fosforescentes. (óxido de itrio, silicato de cinc, sulfuro de cinc)
Aleaciones de neodimio-hierro-boro o cobalto-samario. (imanes permanentes)
Cristales líquidos. (materiales conductores transparentes. Óxido de Sn dopado con Indio)
Biomateriales. No son rechazados por el cuerpo (polímeros sintéticos, materiales metálicos, etc.)
Pantalla plana (cristal líquido) de ordenador portátil.
11.12
53
Las tendencias actuales de investigación están en la nanociencia.
Materiales orgánicos: virus modificados genéticamente.
Materiales inteligentes: autorreparadores.
Materiales nanocompuestos: a base de híbridos (orgánicos e inorgánicos).
Geles: que responden a estímulos (Tª, pH)
54
Impacto medioambiental
Impacto medioambiental de diversos materiales y posibles medidas correctoras.
11.13
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