1. Unidad11Plsticos, fibras textilesy otros materiales esde la aparicin de los plsticos o polmeros, a finales del siglo XIX, han sido muchsimas lasDaplicaciones en las que este material ha sustituido a otros, especialmente a la madera, los meta-les y a las fibras textiles naturales.Estos materiales tienen muchas ventajas, como su fcil obtencin, gran resistencia, propiedadesaislantes del calor y fro, fcil limpieza, etc.; pero para que nuestro medioambiente no se sientaafectado debemos reciclarlos, introducindolos en los contenedores establecidos para talfin. 195

2. 11.1 Otros materiales de usoindustrial Adems de los materiales metlicos estudiados con anterioridad, existen otros muchos cuya importancia, desde el punto de vista industrial, ha sido y sigue sien- do muy significativa. Algunos de los ms importantes los vas a estudiar en este tema y son los siguientes: plsticos, fibras textiles, elastmeros, madera, papel y cartn, vidrio, cermicas, yeso, cemento y corcho. Fig. 11.1. Plsticos.Fig. 11.2. Fibras.Fig. 11.3. Elastmero.Fig. 11.4. Madera. Fig. 11.5. Corcho. Fig. 11.6. Vidrio.Fig. 11.7. Cermica.Fig. 11.8. Yeso.Fig. 11.9. Cemento.Fig. 11.10. Nuevos materiales.Actividades1Justifica por qu la madera, en muchas de sus 2 Busca al menos tres aplicaciones industriales aplicaciones (por ejemplo, en la construccin de cada uno de los materiales que se han de puentes, casas, etc.), ha sido sustituida porindicado en este epgrafe. otros materiales y, sin embargo, todava se sigue empleando en casi la totalidad de sillas y mesas.196 3. 11.2 Plsticos o polmerosSe denominan polmeros a unos materiales sintticos, obtenidos por el hombrea travs de diversas reacciones qumicas, a los que se les aaden aditivos.La finalidad de estos aditivos es mejorar algunas propiedades o caractersticasdel plstico, tanto durante el proceso de fabricacin como posteriormente. Msadelante estudiaremos algunos.Espaa ocupa el sptimo lugar en la clasificacin mundial en cuanto al consu-Sabas que...mo de plsticos, con 70 kilogramos de plstico por habitante y ao. Alemaniaocupa el primer lugar con 120 kg/hab y ao, seguida de Estados Unidos conEl trmino plasticidad se aplica a la pro-110 kg/hab y ao.piedad que tienen los materiales de con- servar su nueva forma una vez deforma-Las caractersticas ms importantes de los plsticos son: resistencia a la corro-dos. Es contraria a la elasticidad. Sonsin y agentes qumicos, aislamiento trmico, acstico y elctrico, resistencia aplsticos, por tanto, aquellos materialeslos impactos y buena presencia esttica. que poseen plasticidad. No obstante, hoy da el trmino plsticoAMateria prima usada para su fabricacin tambin se aplica para designar ciertos materiales que no poseen propiedades plsticas.El origen de la materia prima usada para fabricar plsticos tiene procedencia dis-tinta segn el perodo histrico en el que se haya empleado. Se pueden conside-rar tres grandes etapas:1. En sus inicios (siglo XIX), se empleaba materia prima de origen animal (seda, casena de la leche) y vegetal (ltex y celulosa).2. Hasta aproximadamente 1930, se us, mayoritariamente, el alquitrn del car- bn, generado como residuo al transformar el carbn mineral en carbn de coque.3. En la actualidad, se emplea, casi exclusivamente, petrleo y, en menor medi- da, gas natural. En la Figura 11.11 se puede observar la proporcin de los diferentes hidrocarburos obtenidos en una refinera despus del refinado y craqueado, en especial, el empleado para la fabricacin de plsticos.Combustibles Combustibles Policarbonatos (PC)Otros elementos gaseosos (10 %) gaseosos (10%) Cloruro de polivinilo (PVC)Polipropileno (PP) Gasolinas (8 %)Polietileno (PE)Petrleo Gasolinas (8%)o crudoPlsticos (4 %) Polimetacrilato (PMMA)Naftas (7 %)Naftas (7%)Naftas (7%)Otros productos qumicos (3 %)Poliestireno (PS) Queroseno (5 %) Queroseno (5%) Acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) Fertilizantes Medicinas, etc.ResinasGasleos Gasleos Elastmerosy otros (70 %)y otros (70%) FibrasFig. 11.11. Obtencin de los productos plsticos.Actividades Si consideramos que el consumo medio dealguno. Rdo.: unos 70 millones de tonela- 3 plstico por habitante y ao en Espaa esdas. de 70 kg, determina qu cantidad de petr- Compara la figura superior con el grfico de4 leo o crudo ser necesario refinar parala pgina 94. Justifica a qu se debe que no abastecer a toda la poblacin espaola sicoincidan los tantos por ciento de los diferen- se supone que no se realiza craqueadotes hidrocarburos obtenidos.197 4. BComponentes principales de los plsticos En la constitucin de los plsticos entran los siguientes elementos (vase la CargasElemento 2 figura 11.12):AditivosElemento 1 Materia bsica: constituye los monmeros que entran en la reaccin qumica Catalizador (elementos 1 y 2). Se comercializan en forma de grnulos, denominados granza. Se estudiarn ms adelante. Plstico Cargas: se aaden a la materia bsica con objeto de abaratar el producto obtenido obtenido y de mejorar sus propiedades fsicas, qumicas o mecnicas. Se sue- len utilizar fibras textiles, fibra de vidrio, papel, slice y otros materiales. Aditivos: tienen como misin mejorar las cualidades del polmero. Catalizadores (en algunos casos), cuya misin es iniciar y acelerar el proce- so de la reaccin qumica.Fig. 11.12. Componentes principales de losplsticos. CAditivos Para la obtencin de un plstico con unas propiedades determinadas, es nece- sario aadir aditivos adecuados al polmero obtenido. Algunos de ellos son: colo- rantes (solubles en el polmero y le aportan un color ms atractivo), antiestticos (evitan la acumulacin de cargas estticas), conductores (aumentan la conducti- vidad elctrica, casi como si fuesen metales), estabilizantes (aumentan la resis- tencia a la degradacin de la luz), etctera. DTipos de plsticos En la actualidad se conocen ms de 15 000 tipos diferentes de plsticos, pero solamente se comercializan unos pocos, ya que el resto no aporta ninguna nove- dad destacable y son ms caros de obtener. Los plsticos se pueden clasificar en tres grandes grupos, dependiendo de su comportamiento frente al calor, utilizacin y propiedades mecnicas: Termoplsticos. Son aquellos plsticos que, al ser calentados a temperatu- ras de entre 50 y 200 C, alcanzan un estado de plasticidad que les permite ser moldeados con facilidad. Se podran comparar con la cera, que, a tempera- tura ambiente, es slida, pero, en cuanto se calienta, se ablanda y se puedeFig. 11.13. Termoplsticos.moldear de nuevo (vase la figura 11.13). Una forma comercial de los plsticos termoestables son las fibras. Se carac- terizan porque sus molculas tienen una direccin preferencial de ordenacin. Poseen una gran resistencia a la traccin, y se pueden lavar con gran facili- dad, dado que ni se arrugan ni encogen. Termoestables. Son aquellos que, una vez moldeados, no pueden recuperar su forma primitiva. Estos plsticos son comparables a la arcilla, que, una vez endurecida por el calor, ya no es posible que vuelva a adquirir la forma molde- able. Estos plsticos son duros, aunque frgiles. Si se calientan, lo que se consigue es carbonizarlos, pero no ablandarlos (Vase la figura 11.14). Elastmeros. Son materiales de estructura muy elstica. Ello permite gran- des deformaciones sin roturas, recobrando su forma inicial. Tienen el inconve- niente de que no se pueden fundir de nuevo.Fig. 11.14. Termoestables.198 5. E Familias de plsticos ms importantes Plsticos termoplsticos PC PolicarbonatoDensidad: 1,21 kg/dm3 Se obtiene a partir del cido carbnico. Es transparente, con brillo elevado. Se colorea con facilidad. Permite el paso de la luz en ms de un 90 %, lo que lo hace ideal para sustituir a los cristales, ya que tiene una gran resistencia al impacto (no al rozamiento). De ah que resulte idneo para: cmaras foto- grficas y de vdeo, microscopios, ventanillas de avin, etctera. Posee una gran resistencia mecnica, tenacidad y rigidez. No produce astillas cuando se rompe. Por ello es ideal en: cascos de seguridad, escudos de polica, etctera. Fig. 11.15.PVC Cloruro de polivinilo Densidad: 1,30 kg/dm3 Se obtiene a partir del acetileno y del cido clorhdrico. Tiene gran resistencia mecnica, rigidez y dureza. Se comercializa de dos formas distintas: Rgido. Se emplea en tuberas, ventanas, puertas, bombas de agua, depsitos, discos de msica(vinilo), etctera. Plastificado. Se usa en recubrimiento de cables, mangueras de jardn, jeringuillas, juguetes,artculos de oficina, etctera.Fig. 11.16. PP PolipropilenoDensidad: 0,90 kg/dm3 Se obtiene por polimerizacin del propileno. Para ello se emplean catalizadores. Es uno de los plsticos ms baratos que existen. Tiene una dureza superficial y una flexibilidad aceptables, lo que le hace muy competitivo en el mercado. Se emplean para la fabricacin de: maletas, pequeos electrodomsticos, tapaderas de inodoros, csped artificial, tarrinas de margarina, botellas en general, bolsas de alimentos, etctera. Fig. 11.17.PE Polietileno Densidad: 0,93 kg/dm3 Se obtiene por polimerizacin del etileno. Al quemarlo no contamina. Su color est entre el transparente y el blanquecino. Se puede colorear sin dificultad. Existen dos formas distintas de comercializar este plstico: Polietileno de alta densidad o rgido (PEAD o HDPE). Posee una elevada resistencia mecnica.Se emplea para cajas, juguetes, tuberas, botellas, etctera. Polietileno de baja densidad o flexible (PEBD o LDPE). De menor resistencia que el anterior, seemplea para bolsas, sacos de dormir, invernaderos, etctera.Fig. 11.18.Fig. 11.19. Fig. 11.20.Fig. 11.21.PMMA Polimetacrilato de metilo PS PoliestirenoABS Acrilonitrilo-butadieno-estireno Densidad: 1,19 kg/dm3 Densidad: 1,06 kg/dm3 Densidad: 1,04 kg/dm3 Se obtiene del acetileno. Se obtiene del benceno y del etileno. Es de la misma familia que el PS. Se le suele llamar metacrilato. Resiste bastante bien los agentes exter- Se obtiene a partir de la copolimeri- Es transparente (permite pasar hasta elnos, pero es algo frgil.zacin de los monmeros acrilonitrilo,90 % de la luz), pero se puede colorear Se comercializa de dos formas: butadieno y estireno.con facilidad. Poliestireno duro. Es transparente (se Es muy resistente. Cada da es ms No se decolora con el tiempo.puede colorear). Se usa para: filmes deempleado en la fabricacin de carcasas Aplicaciones: pilotos de automviles,pelcula, interiores de automviles, de televisores, ordenadores y juguetes enluminosos en general, accesorios de ba-casetes y cintas de vdeo, etctera. general.o, gafas protectoras, acristalamiento de Poliestireno expandido (corcho blanco).barcos, aviones, etctera. Se usa en aislamientos, hueveras, transporte de electrodomsticos (para evitar golpes), etctera.199 6. Plsticos termoestablesPF (fenol formaldehdo) Resinas fenlicas Se obtienen a partir del fenol y del formol. La ms importante es la baquelita. El olor del fenol se mantiene en los productos obtenidos; se nota, especialmente, cuando se calien-ta, por lo que no es apto para recipientes alimentarios. Normalmente se le aaden cargas (lminas de papel, chapas de madera, serrn, fibras textiles...),para mejorar su resistencia. Se usan en: carcasas de motores, manivelas, telfonos, interruptores, estilogrficas, mazos, etc-tera.Fig. 11.22.UF (urea formaldehdo)Resinas ureicas o ricas Proceden de la urea y del formol. Carecen de olor. Son insensibles a la luz, por lo que pueden usarse para fabricar piezas que han deestar en el exterior. Pueden colorearse con facilidad. Mediante prensado se pueden obtener: platos, vasos, interruptores elctricos, etctera. El nombre comercial ms importante es la formica, que se emplea para revestir encimeras de coci-nas, mesas, sillas y muebles en general. Fig. 11.23.MF (melamina formaldehdo)Resinas melamnicas Se fabrican a partir de los monmeros de melamina y formol. Las caractersticas son anlogas a las resinas ureicas, no desprendiendo olor ni sabor, por lo quetambin pueden ser empleadas como recipientes alimentarios. Una de las aplicaciones ms extendidas es en el recubrimiento de tableros. Con toda probabilidad,la silla en la que te sientas, as como la mesa que utilizas todos los das en el instituto, estn fabri-cadas con esta resina. Suelen tener colores cremas y verdes.Fig. 11.24.UP (unsaturated polyester, polister insaturado)Resinas de polister Se obtienen del alquitrn de hulla y del estirol. Son incoloras, pero se les puede aadir cualquier colorante. Resisten temperaturas de hasta 200 C, sin llegar a deteriorarse. Se emplean muchsimo en recubrimientos de fibra de vidrio (aviones, embarcaciones, etc.) y comoplacas transparentes para cubiertas y tejados. Fig. 11.25.EP (epoxi) Resinas de epoxi o epxido Se obtienen del fenol y del acetileno. En estado lquido son muy venenosas y sus vapores irritan la piel. Una vez secas y endurecidas,son inodoras e inspidas. Son fciles de trabajar con arranque de viruta. Son buenos aislantes y se adhieren fcilmente a losmetales, razn por la que constituyen para ellos un buen pegamento. Se emplean en la fabricacin de adhesivos (araldit ), barnices al fuego (muy resistentes a los ara-azos), lacas para metales, recubrimiento de conductores elctricos y circuitos impresos etctera.Fig. 11.26.PUR Poliuretano Se obtienen a partir de un polister (llamado desmofn) y un derivado del benzn (desmodur). Se suelen fabricar varios productos: Esponjosos: esponjas, colchones, rellenos de almohada, gomaespuma, etctera. Espumosos duros: aislantes trmicos y acsticos (se inyectan en las paredes). Materiales macizos con elasticidad: juntas de goma elsticas, correas de transmisin, etc. Barnices: de gran dureza vtrea. Adhesivos de dos componentes: formados por dos partes (endurecedor y resina). El pegamento ens es un catalizador que, al unirlo a las piezas a pegar, proporciona una unin resistente y duradera. Fig. 11.27.200 7. FProceso de conformacin de productos plsticos Material plsticoLa fabricacin de plsticos se realiza, generalmente, sin arranque de viruta, porlo que se obtiene un producto totalmente terminado, sin que precise proceso pos-terior alguno, excepto la eliminacin de rebabas.CalorLos mtodos de conformacin ms empleados son: prensado, inyeccin, termo-conformado (transferencia) y extrusin-soplado. # Prensado !Molde CalorEl material pulverizado en grnulos (granza), al que se le ha aadido la carga ylos aditivos (vase la figura 11.28), se introduce en la parte inferior del molde (1).Luego se prensa y se le aplica calor hasta que se vuelve plstico y fluye, pene-trando en los espacios huecos del molde (2), que se llenan perfectamente. Unavez que se ha endurecido la pieza, se saca (3). Fig. 11.28. Obtencin de piezas por prensado. InyeccinLa materia prima (granza) se introduce en un recipiente que, por efecto del calory la presin, adquiere gran plasticidad. Un mbolo comprime la masa y la hacepasar al interior del molde a travs de una o varias boquillas. Despus de quehaya endurecido, se abre el molde y se saca la pieza (vase la figura 11.29). TermoconformadoLas piezas se fabrican a partir de pelculas o planchas rgidas, mediante termo-conformado (deformacin en caliente); se coloca la pelcula o plancha sobre elmbolomolde adecuado, de forma que apoye bien sobre los bordes (Figura 11.30).CalorUna vez aplicado el cierre, se calienta a la temperatura necesaria, segn el tipo de Fig. 11.29. Obtencin de piezas pormaterial, y se aplica vaco, presin, o ambas cosas. Una vez fro, se desmolda,inyeccin.obteniendose productos como el de la figura 11.32. Extrusin-sopladoEl material termoplstico sale en estado plstico por un conducto (a), por lo queCalor por infrarrojosadquiere una forma tubular a su salida.Inmediatamente se empieza a insuflar aire caliente a presin, con lo que el mate-rial se adapta a las paredes internas del molde, enfrindose al tomar contactocon el metal del molde refrigerado. Plancha de AspiracinSeguidamente se abren las dos mitades del molde y cae la pieza.plstico rgida Pieza a obtenerAire a presinBoquillaAire Plstico lquido CalAire a presinor(extraccin) Fig. 11.30. Termoconformado de piezas de plstico.(a) BoquillaExtrusin-sopladoFig. 11.31. Proceso de extrusin-soplado. Fig. 11.32. Las hueveras se obtienen portermoconformado. 201 8. G Plsticos compuestos La evolucin y mejora de plsticos que se estn consiguiendo da a da son espectaculares. Ejemplos de plsticos compuestos son los reforzados y los lami- nados. Plsticos reforzados Estn formados por dos tipos de materiales: un material de refuerzo, que le con- fiere resistencia a la traccin, y algn tipo de plstico de los estudiados hasta ahora. Ambos estn unidos (mezclados) formando un todo. El material de refuerzo suele ser fibra de vidrio, fibras orgnicas, fibras sintticas, metlicas, fibras de carbono, etctera. Los productos obtenidos tienen propiedades superiores a los empleados para suFig. 11.33. Aplicacin del Kevlar. fabricacin. As, por ejemplo, si reforzamos un polister (cuya resistencia a la traccin es de 7 kg/mm2) con fibra de vidrio, cuya resistencia a la traccin es muy baja (de 5 a 6 kg/mm2), se obtiene, en cambio, un producto que puede llegar a alcanzar los 50 kg/mm2. Se estn inventando y ensayando nuevos materiales. Uno de los ms resistentes descubierto hasta ahora se denomina Kevlar (Figura 11.33). Resulta muy difcil de mecanizar y de cortar, emplendose principalmente, para la fabricacin de aviones, satlites de comunicaciones, cascos, chalecos antibalas, blindajes y otros usos en los que la resistencia es capital. Plsticos laminados A diferencia de los reforzados, en los plsticos laminados las capas de ambos materiales estn solapadas o unidas, pero no mezcladas. Los ms importantes son: PlsticoVidrio Plstico-vidrio. Consiste en recubrir el vidrio con un capa muy fina de plsti-Fig. 11.34. Botella Plastishield.co transparente. Con ello se mejora la resistencia frente a choques, evitando la fragilidad, al mismo tiempo que sirve de aislante trmico para bebidas fras y calientes. Una invencin reciente es la botella Plastishield (Figura 11.34). Plstico-metal. Son muchos los productos metlicos recubiertos de una fina capa de plstico. As, cabe resaltar latas de conservas, que llevan una fina capa de resinas de epoxi o fenlicas, para evitar posibles oxidaciones. Plstico-papel o cartn. Consiste en recubrir el papel o plstico con una fina capa de plstico (generalmente polietileno de baja densidad) por ambos lados. Algunas aplicaciones las encontramos en cartones Tetra Pak, pastas de libros, envoltorios, etctera. Plstico-tejidos. Tienen gran aplicacin en el campo de los cueros sintticos (marroquinera y tapicera), lonas, etctera. Plstico-plstico. Algunos envases que contienen productos alimenticios, cosmticos, bebidas, etc., se suelen fabricar combinando varias capas de diferentes plsticos para obtener un producto mejorado (con una gran durezaFig. 11.35. Diferentes productos laminados.exterior y una gran tenacidad interior).Actividades5 Indica qu aplicaciones se les pueden dar a los6Qu dos tipos de plsticos son muy adecua-plsticos termoestables y a los termoplsticos. dos como sustitutos del vidrio? Qu ventajasSeala al menos dos ejemplos de cada uno. aportaran?202 9. 11.3 Fibras textilesEstn formadas por elementos de longitud muy superior a su dimetro, que seMuchas fibras textilesMuchas fibras textilesemplean para la fabricacin de hilados.La unin de muchas fibras textiles da origen a un hilo. A su vez, mediante hilospodemos formar los hilados o tejidos. Hilo HiloEn el mercado existe una gran variedad de fibras textiles que se pueden clasificaren tres grandes grupos: naturales (que a su vez pueden ser de origen mineral,vegetal y animal), artificiales y sintticas. Hilados o tejidos Hilados o tejidosA Fibras naturales de origen mineralSe obtienen de minerales de estructura fibrosa. Solamente el amianto posee estacualidad. Recientemente se ha comprobado que su manipulacin provoca leuce-mias y cnceres, por lo que su uso est prohibido.Existen otras fibras, que vamos a denominar fibras transformadas (Tabla 11.1),entre las que se encuentran: la fibra de vidrio y las fibras de algunos metales. Sabas que...Fibras Caractersticas Las fibras estn formadas por hilostransformadas muy finos (del orden de 0,02 mm de Se obtiene tras la unin de diversos minerales, seguida de la espesor) y longitudes variables (entre fusin de los mismos (proceso anlogo al de obtencin del uno y varios centmetros). Fibra vidrio). A continuacin se producen finsimos filamentos o fibras,Las fibras de celulosa se pueden obser-de vidrio que se mezclan entre s, formando la fibra de vidrio. Se emplea var muy bien si rasgas un trozo de como aislante trmico y acstico. Tiene la ventaja de ser ignfugo. papel y lo miras al trasluz. FibrasEspecialmente el oro y la plata pueden ser convertidos en hilos de algunoscontinuos que son utilizados en la fabricacin de tejidos para elmetalesculto religioso y trajes regionales o de toreros.Tabla 11.1. Principales caractersticas de las fibras transformadas.B Fibras naturales de origen vegetalFormadas por diferentes flores, frutos o tallos vegetales. En nuestra cultura occiden-tal las fibras naturales de origen vegetal ms importantes son las de algodn, lino yesparto. Fibras vegetalesCaractersticasFotoEst formado por el 91 % de celulosa. Esta celulosa se emplea para fabricar fibrasAlgodn naturales y como materia prima para la fabricacin de fibras artificiales (celulsi-cas). Tiene la ventaja de ser muy agradable al tacto y no producir alergias.Es una fibra ms resistente que el algodn, pero menos elstica y flexible. Con- Lino duce el calor con facilidad, lo que origina que las prendas sean frescas en vera-no. Se usa para fabricar ropa de cama, vestidos, camisas, chaquetas, etctera. Esparto Su aplicacin se centra en la fabricacin de artculos de artesana popular.Tabla 11.2. Principales caractersticas de las fibras vegetales. 203 10. CFibras naturales de origen animalAdems de los pelos de diversas especies animales (oveja, camello, llama, cone-jo, etc.), tambin se emplean la seda y el cuero.Fibra animal CaractersticasSabas que...Se obtiene del pelo que recubre el cuerpo de las ovejas. TieneAtendiendo al origen y acabado de los las siguientes propiedades:cueros, stos se pueden clasificar en: Lana Es muy elstica, por lo que no se arruga con facilidad. Charol. Piel de becerro cuya parte Tiene el inconveniente de que el calor hmedo afecta a laexterior se ha impregnado de aceite defibra; por eso no se debe planchar con vapor.linaza mezclado con negro de humo.Es un filamento continuo producido por el gusano de seda (lepi- Gamuza. Piel de camello u oveja curti-do con grasa.dptero del gnero Bombyx) en el momento de pasar a la fasede crislida. Ante. Piel de corzo y ciervo, curtidaSeda Es una fibra muy apreciada para la fabricacin de prendas decon grasa.vestir, cortinas, tapices, etc. Es cara. Dogskin. Piel de oveja y cabra emplea-Es muy elstica, pero tiene el inconveniente de ser mala con-da para la realizacin de guantes.ductora del calor, por lo que en verano se suda mucho con ella. Marroqun. Piel de cabra y oveja cur-tida con hojas de zumaque. Suele tenerEs el pellejo (piel) de un animal que se ha sometido a un proce-un color rojizo-anaranjado. so de curtido. El curtido consiste en eliminar el pelo y la epider- Cueromis, dejando solamente la dermis. Luego se le aaden sustan-cias curtientes para darle elasticidad y evitar que sea atacadapor hongos o insectos.Tabla 11.3. Principales caractersticas de las fibras animales.DFibras artificialesEl estudio de la forma de trabajo del gusano de seda anim al ser humano a laproduccin de filamentos que pudiesen ser incluso ms resistentes, utilizandomtodos anlogos. El problema consista, en lneas generales, en producir unamasa capaz de pasar por una hilera, parecida a la del gusano de seda y quemantuviese, una vez secada, la forma de filamento.Estas fibras se inventaron a finales del siglo XIX y se denominaron fibras artifi-ciales para diferenciarlas de las fibras sintticas, cuya materia prima procede desntesis qumica.Las fibras artificiales ms importantes son las celulsicas (tambin conocidascon el nombre de rayones) y las protenicas.CharolGamuza Fibras celulsicasSe las conoce, tambin, con el nombre de rayones. Sus caractersticas son: La materia prima es la celulosa (materia vegetal de rboles o plantas), a la quese aaden distintos disolventes para dar origen a los distintos tipos de rayones. Ante Dogskin Tienen una gran resistencia en seco, pero no tanto cuando estn hmedas. Son agradables al tacto. Normalmente suelen ir mezcladas con fibras natura-les y/o fibras sintticas, para darles mayor resistencia mecnica. Fibras protenicas MarroqunCocodriloSe utilizan menos que los rayones, aunque cuando se inventaron se les augura-Fig. 11.36. Diferentes tipos de cuero o ba un gran futuro. El proceso de fabricacin consiste en disolver una protena depieles. origen animal o vegetal y luego formar filamentos. Las ms importantes son lasrecogidas en la Tabla 11.4.204 11. Tipo de fibraCaractersticas Se fabrica a partir de la casena de la leche (cuajada)Fibrolana y lanitaldisuelta en sosa custica. Se emplea para fabricar toqui- llas y gneros de punto. Se obtiene de protenas vegetales de maz disolvindolas Vcara en sosa custica. Rayn alginatoSe obtienen de algas marinas disueltas en sosa custica.Tabla 11.4. Caractersticas ms importantes de las principales fibras artificiales.EFibras sintticas Sabas que...Son las ms utilizadas en la actualidad. Tienen la ventaja de ser muy resistentes atodo tipo de agentes externos, no necesitan casi planchado y la suciedad desapare- Para conocer la composicin de un tejidoce de ellas con facilidad. Su mayor inconveniente es que son poco higroscpicas (nodebemos ver la etiqueta, que suele estar enabsorben el sudor), por lo que en verano son muy calientes y en invierno muy fras.una zona poco visible. La legislacin europea obliga a los fabri-Para solucionar estos problemas, normalmente se suelen mezclar con fibrascantes a colocar etiquetas de identificacinnaturales. de fibras en todos los tejidos.Los tipos de fibras sintticas ms importantes son los recogidos en la Tabla 11.5. TipoFibra msCaractersticasde fibra conocidaSon muy resistentes y elsticas; no son ataca-das por insectos o putrefaccin. Poliamidas NailonTienen el inconveniente de ser poco higroscpi-cas, se deforman con el calor (ya que son termo-plsticas) y producen alergias a pieles sensibles.Se obtiene a partir de un dicido y de un diol. PolisterTergalNormalmente este tipo de fibra se mezcla con lalana.Son muy resistentes a la accin de la intemperie Acrlicas Leacrily de la luz.Generalmente se emplean en gneros de punto.Son fibras muy suaves, por lo que se suelen uti- PolivinlicasRhovillizar para la fabricacin de prendas de recinnacidos.Tienen una gran resistencia a la abrasin. Por Polietilnicas Sarn ello se usan mucho en artculos de tapicera,alfombras y moquetas.Resisten muy bien la abrasin, as como todaclase de tratamientos y agentes qumicos. Se PolipropilnicasMerklnemplean mucho en la fabricacin de tapiceras,artculos de uso industrial y prendas de trabajo.Tienen una enorme elasticidad. Se emplean en PoliuretanoLycra la fabricacin de prendas de corsetera, baado-res, vestuario deportivo, etctera.Tabla 11.5. Caractersticas ms importantes de las principales fibras sintticas. 205 12. 11.4Elastmeros Se caracterizan por permitir enormes deformaciones elsticas, del orden del 1000 %. sta cualidad se consigue despus de un vulcanizado (aporte de azufre a la masa, seguido de una subida de la temperatura, hasta los 145 C y una pre- sin de unas 5 atmsferas). El oxgeno, el calor y la luz solar actan lentamente sobre los elastmeros, redu- ciendo la elasticidad del material. Los principales tipos de elastmeros son los recogidos en la Tabla 11.6.ElastmeroTipoCaractersticas Se obtiene de un jugo lechoso, denominado ltex, que exudan ciertos rboles tropica- les al hacerles pequeos cortes en el tronco. El ms importante de estos rboles se Cauchollama hevea.Natural(CA) En la actualidad ha sido prcticamente reemplazado por el caucho sinttico, ya que es ms barato y aporta mejores cualidades. Sus aplicaciones suelen restringirse a colchones y almohadas. Formado por un polmero de cloropreno.Neopreno Es incombustible y no se deteriora con facilidad. Se emplea como aislamiento de (PCP) cables y ropa de submarinistas y bomberos.Siliconas Tienen como base el silicio (son productos inorgnicos). Resisten muy bien los agen- (SI)tes externos.Sinttico Resisten muy bien el calor, la abrasin y el envejecimiento. Los ms importantes son: el SBR (patentado en Alemania en 1929 y difundido con la marca comercial Buna S)Caucho y el GR-S (de Government Rubber-Styrene, creado en Alemania en 1942, en plenasinttico Segunda Guerra Mundial, para compensar la escasez de caucho). El 80 % del caucho sinttico se emplea en la fabricacin de neumticos. Tabla 11.6. Caractersticas ms importantes de los principales elastmeros. Actividades 7Qu es el amianto? Qu problemas acarrea 11 Adems de las pieles de animales que apare-su utilizacin? cen en el texto, tambin se emplean otras, dediferentes animales, como: conejos, nutrias, 8Enumera al menos tres tipos distintos de fibrasserpientes, etc. Busca informacin, localizandonaturales de origen vegetal que no se estudienotros tipos de pieles, e indica para qu seen este libro. Para ello, puedes consultar librosemplea cada una de ellas.tcnicos, enciclopedias o a travs de Internet. 12 Qu ventajas e inconvenientes tienen los teji- 9Habla con familiares y amigos para localizar aldos fabricados con lana pura?menos cinco aplicaciones reales de la seda.Pregntales qu ventajas e inconvenientes tie- 13 Qu son los rayones? Son productos natura-ne esta fibra para la aplicacin que se le ha les?dado y por qu han elegido ese producto fabri- 14 Qu nombres reciben las fibras protenicascado con seda.ms utilizadas? Cmo se obtienen?10Qu nombres recibe el cuero que se emplea 15 Enumera las fibras sintticas ms empleadaspara fabricar guantes y gamuzas? De qu ani-en la fabricacin de tejidos.males procede?206 13. 11.5 La maderaLa madera ha sido utilizada por el hombre desde los albores de la humanidad. Enla industria se aprovecha casi exclusivamente el tronco del rbol, por tener mayo-res aplicaciones. Excepcionalmente se pueden aprovechar las races y ramasgruesas para la obtencin de maderas finas, con veteados espectaculares, en laconstruccin de muebles de estilo.La parte que interesa del tronco es el duramen (leo viejo en cuyo interior haentrado aire y que sirve para darle rigidez al rbol), junto con la albura (anillosms jvenes que contienen todava clulas vivas que transportan el agua y lassustancias), los cuales, al cortar el rbol y dejar secar su madera, adquieren elmismo color. Duramen o mdulaSabas que... Albura o leo La masa leosa est formada por fibras, de una longitud aproximada de 1 mm, unidas entre s mediante un pegamento natural denominado lignina.Corteza externaCorteza interna,floema o lber CambiumFig. 11.37. Partes del tronco.Los principales componentes de la madera son: celulosa (60 %) y lignina, quees el elemento cementante o de unin entre las fibras (30 %), adems de almi-dn, tanino, azcares, sales minerales y agua.Las maderas, atendiendo a su dureza, se pueden clasificar en dos grandes gru-pos: maderas blandas y maderas duras. Maderas blandas. Corresponden a aquellos rboles de hoja perenne, de tiporesinoso, como el pino, ciprs, abeto, cedro, etc. Suelen tener una fibra larga.Su densidad suele ser de unos 600 kg/m3; cuando est seca su color es gene-ralmente blanquecino.Dada su poca solidez, se suele emplear para fabricar cajas, embalajes, pastade papel, etc. Es muy fcil de trabajar. Maderas duras. Proceden de rboles de hoja caduca, como es el caso delroble, castao, nogal, olmo, etc. Suelen tener una fibra corta.Su madera es dura y compacta y, en general, coloreada. Su densidad sueleser superior a los 800 kg/m3.Las aplicaciones ms comunes suelen ser en ebanistera, andamiaje y fabri-cacin de esqus, raquetas de tenis, instrumentos musicales, marcos de cua-Fig. 11.38. Troncos de rbol preparadosdros, barcos, etc. Es difcil de trabajar. para ir a la serrera.207 14. A Transformacin de la madera en productos comercialesLos rboles, una vez cortados, se transportan hasta las serreras para transfor-marlos en productos comerciales. Se pueden distinguir cinco fases:1. Descortezado. Cada uno de los troncos pasa sobre unos rodillos que le hacen girar continuamente, arrancndole toda su corteza. Esta corteza no se tira, sino que se emplea como combustible, en jardinera y para la construc- cin de tableros duros. Sabas que...2. Tronzado. Consiste en cortar los troncos a una longitud determinada, usando sierras circulares. Si el tronco es de pequeo dimetro, pasar a otra seccin, Las modernas tcnicas forestales con- donde se transforma en tabln de seccin cuadrada. Este proceso se realiza templan talas selectivas, con repoblacio- de manera automtica. nes adecuadas, a fin de no agotar los recursos existentes.El serrn que se obtiene se emplea para la fabricacin de papel y tableros de aglomerado. El objetivo es obtener el mximo rendi- miento y asegurar la continuidad de la 3. Aserrado. Tiene como misin la obtencin de las tablas y tablones para uso explotacin forestal. industrial.4. Secado. Antes de poder usar las tablas y tablones para la fabricacin de obje- tos (mesas, sillas, puertas, etc.), es necesario reducir su grado de humedad hasta un valor inferior al 3 %. El proceso se suele realizar en dos fases: Al aire libre: apilando las tablas y tablones de manera que haya una buenaventilacin de aire. Cuando su humedad se ha reducido a un valor inferioral 15 %, se pasan a los hornos de secado. Mediante hornos de secado: al eliminar casi toda el agua, se aumenta laresistencia y dureza de la madera.5. Cepillado. Tiene como objetivo principal eliminar cualquier irregularidad y mejorar el aspecto final, dejndolo a la medida requerida.Descortezado TronzadoAserrado Secado CepilladoFig. 11.39. Proceso de transformacin de la madera en productos comerciales.208 15. BProductos derivados de la maderaAdems de obtener tablas, tableros, listones, etc., se obtienen otros productos,que se comercializan bajo diferentes nombres. Los ms importantes son: aglo-merado o conglomerado, chapado, contrachapado, tablex, DM, papel y cartn.TableroFabricacin Caractersticas ImagenEst formado por virutas y serrn deResiste muy mal la humedad. Aglomerado madera (residuos de madera), a los queTiene la ventaja de no defor-o conglomera- se le aade cola.marse con el tiempo y de ser do Una vez mezclados los componentes, sebastante resistente.comprimen fuertemente y se secan.Es un producto barato con laConsiste en una base de madera ordinariaapariencia y cualidades de(barata) sobre la que se pega una lminauno caro. Chapadomuy delgada con un acabado y veteadoTiene el inconveniente de queatractivo. Las maderas para chapar suelense suele curvar por la cara delser caoba, nogal, cerezo, sapeli, etctera.chapado.Consta de una base de madera ordinaria,pero de gran resistencia, que se chapaAl llevar un chapado por cadapor ambas caras. La base central est lado, no se curva. Contrachapadoformada por placas de madera fina, pega-Es igual de resistente que sidas entre s alternando el sentido de lafuese de madera maciza.fibra.Est fabricado con fibras de madera a las Tiene una cara lisa (normal-que se somete a gran temperatura y pre- mente chapada con maderaTablexsin. Aqu no se emplea pegamento, sino natural o plstica) y otra rugo-la propia lignina que contienen las fibrassa. Se usa para fondos dede la madera. armario y cajones.Estn compuestos por fibras de madera a El acabado es liso, aunque nolas que previamente se les ha quitado lamuy atractivo.lignina que tenan. Se emplean para fabricar fon-DMPosteriormente, se les aade resina sin-dos de armarios y cajones,ttica y se prensan fuertemente hasta as como partes traseras deque se secan. cuadros.La materia prima es la celulosa de la made-ra, aunque tambin se puede emplearcualquier producto vegetal. Para obtener la Es un material muy flexiblePapel y cartncelulosa, y eliminar otros elementos, se que arde fcilmente.hace en dos fases: trituracin (mecnica) ycoccin (mediante aditivos qumicos).Tabla 11.7. Productos derivados de la madera. Actividades16 Qu partes del rbol se aprovechan18Seala al menos cinco rboles autctonos industrialmente para la fabricacin de pro-(de tu tierra) que sean de madera blanda y ductos?otros cinco que sean de madera dura.17 Cules son los componentes principales de 19Cundo se suelen llevar los tablones a los la madera? hornos de secado? Por qu?209 16. 11.6El papel DesmenuzadoSe fabrica a partir de la celulosa contenida en la madera, desechos de materia Desmenuzadovegetal (algodn, caa de azcar, paja, etc.), productos textiles (telas y prendasde vestir ya usadas) o papel y cartn reciclados.Tratamiento qumicoTratamiento qumicoAProceso de obtencinTratamientoTratamiento mecnico mecnico AlcalinoEl proceso completo de obtencin consta de cuatro fases (vase la figura 11.40): AlcalinocidoSosacidoSosa Fase 1: Obtencin de la pasta de madera (celulosa)El objetivo es separar las fibras de celulosa (que se encuentran unidas entre smediante la lignina), para posteriores reagrupamientos. A tal efecto:Blanqueo de la pastaBlanqueo de la pasta1. Se cortan los troncos de los rboles y se les quita la corteza, tal como se indi- c en la pgina 208. Coloracin Coloracin 2. Se introducen en una tolva, sumergida en agua caliente. A medida que ++van cayendo los troncos sobre una muela (de gres o material sinttico Colas Colas rugoso) que gira a gran velocidad, se van desfibrando las fibras de madera (vase la figura 11.41).FabricacinFabricacin3. Para eliminar la lignina y otros elementos de la madera, se emplean dos pro-deldelcedimientos:papel papelProcedimiento mecnico. Consiste en introducir toda la madera desfibrada en una caldera a presin con agua abundante. Con este mtodo no se con- Fig. 11.40. Esquema del proceso de obtencin del papel.sigue eliminar toda la lignina, por lo que la pasta obtenida no es de gran calidad. Suele utilizarse para fabricar papel de peridico.Procedimiento qumico. Se recurre a reactivos qumicos. Todo el conjunto se introduce en el interior de una caldera a una presin de unas 5 atm y una temperatura de unos 150 C.Dependiendo de la materia prima, se deber utilizar un reactivo u otro. Actual-mente se emplean tres mtodos, recogidos en la Tabla 11.8. Mtodo Reactivo empleado Caractersticas qumico Se emplea con todo tipo de maderas yConSosa custicamateria vegetal. Es un mtodo pocososa contaminante. Especial para maderas resinosas (pinosCompuestos azufrados y y abetos), as como materia orgnica Alcalinosulfito de sodio neutro. vegetal (caa de azcar, paja, algodn, etc.). Este mtodo es algo contaminante.Bisulfito de calcio, bisul- Especial para maderas de crecimientofito de sodio o bisulfito de rpido (chopos y eucaliptos).cidomagnesio con cido sul-frico.Es un mtodo muy contaminante. Fig. 11.41. Desfibracin de la madera. Tabla 11.8. Mtodos qumicos para eliminar la lignina y otros elementos de la madera en elproceso de obtencin de la celulosa.210 17. Fase 2: Separacin y blanqueo de la pastaDespus de haber cocido la madera desmenuzada (desfibrada) a cierta presin,independientemente del tratamiento elegido, se saca y se lava con abundanteagua. Luego se emplea un filtro o tamiz para separar las fibras de los elementosno deseados.El color de estas fibras depender del tiempo de coccin, de la materia primaempleada y del tratamiento seguido.En muchos casos, la aplicacin a la que se destina esta pasta exige un mayorblanqueado. Para ello, se utiliza cloro, que elimina restos de lignina que puedehaber pegada a las fibras. Luego se lavan con agua abundante. Fase 3. Coloracin y adicin de colasToda la pasta blanqueada se introduce en una solucin acuosa. Se procurar quela cantidad de fibras sea, aproximadamente, de 5 a 15 g/L, para que puedan unir-se adecuadamente.Seguidamente, se le aadir la cola o pegamento sinttico, que permitir que seunan las fibras entre s.Si el producto que se va a obtener requiere una determinada tonalidad, se aadi-rn los colorantes adecuados. Luego se mezcla todo. Fase 4. Fabricacin de rollos o balasEsta fase consta de cuatro procesos (vase la figura 11.42).1. Tamizado. Un tamiz o criba de plstico o metlica (formada por una cinta sin fin) va extrayendo de la solucin acuosa una cantidad de fibras de espe- sor uniforme que, por gravedad, dejan escurrir parte del agua que contie- nen.2. Secado. Debajo del tamiz hay una serie de extractores que, por succin, eli- minan parte del agua que contienen las fibras. A continuacin, se hace pasar la malla por unos rodillos que extraen parte del agua y le dan suficiente con- sistencia y resistencia. Luego se separa la hoja de papel y se hace pasar por una serie de rodillos compresores, con fieltro, y aire caliente para eliminar totalmente la hume- dad.3. Calandrado o satinado. Si el papel necesita ser alisado (papel satinado) se hace pasar por una serie de tambores calientes y perfectamente pulidos (calandrias) que lo dejan aplastado y liso. Finalmente, se enrolla en bobinas o balas para su comercializacin.CalorPasta de papelPasta de papelRodillos Calandria TamizFieltroBobinaEscurridoTamizadoExtractoresRodillos compresores Calandro por gravedadFig. 11.42. Fabricacin de rollos o balas de papel. 211 18. B Clases de papel Dependiendo de la densidad o gramaje, los productos derivados del papel se pueden clasificar en: papel (el gramaje es inferior a 150 g/m2), cartulina (gramaje comprendido entre 150 y 350 g/m2) y cartn (con gramaje superior a 350 g/m2). Segn su aspecto y forma de fabricacin se pueden clasificar en los tipos recogi- dos en la Tabla 11.9. ClasesCaractersticasAplicacionesAlgunos tiposSu superficie es spera, por loque no resulta adecuado paraPapel de impresin En su fabricacin no se ha em- la escritura ni representacio-Papel pluma Alisado pleado cola o pegamento. nes grficas. Papel lanillasSe usa en la prensa diaria yPapel secantelibros sin dibujos (novelas).No vale para escribir, ya que Papel estucadolleva yeso. Es el que ha sufrido la opera-Satinado por una cara. Se Papel manilaSatinado cin de calandrado. Es liso yemplea para envoltorios yPapelbrillante.paquetera.Libros, folios, etctera. Papel satinado La pasta lleva fibras de trapos Por ser muy resistente y dura-Barbade algodn, lino, camo, etc- dero, se emplea en documen- tera. tos oficiales y notaras. Es caro. Lleva fibras de trapos y cola. Moneda Billetes de banco. Es muy flexible y resistente. Positivado de fotografas, ca- En una de las caras lleva sales tlogos ilustrados, carteles y Fotogrfico de plata disueltas, que se expositores en puntos de ven- impresionan con la luz. ta, etctera.Se fabrica con la misma pasta que el papel, pero ms grueso. Existen varios tipos: marfil (de muy buenaCartulina calidad), bristol (de baja calidad), tela (su superficie imita el tejido). Otros tipos son: couch, gamuza, apa-lina, etctera.Se consigue superponiendo distintas hojas de papel que se unen mediante prensado va hmeda (sinCartnningn tipo de cola). Tabla 11.9. Productos derivados del papel. Actividades 20Seala cul es la materia prima a partir de la24 Cmo se lleva a cabo el blanqueado de la cual se fabrica el papel.pasta de papel? Qu misin tiene? Explica en qu consiste la desfibracin.25 Indica, mediante diagramas conceptuales, las 21distintas fases para la obtencin del papel. 22Qu mtodos se emplean para eliminar la Qu es el calandrado? En qu se diferen- 26 lignina y separar las fibras de la madera ocia del satinado? Para qu se hace? vegetales? 27 Seala cmo se clasifican los productos deri- 23Seala qu mtodo qumico utilizaras si estu- vados del papel atendiendo a su densidad o vieses utilizando madera de troncos de pino. gramaje.212 19. 11.7El corchoEl corcho se obtiene de la corteza de un rbol llamado comnmente alcornoque,cuyo nombre cientfico es Quercus suber.Los mayores productores de corcho, en todo el mundo, son Argelia, Portugal yEspaa, con una produccin total del 80 %. Las mayores concentraciones de al-cornoques de Espaa se encuentran en Extremadura, aunque tambin hay alcor-nocales en otras regiones, como Andaluca, Cantabria y Catalua.AObtencin del corchoFig. 11.43. Secado del corcho.El descortezado o descasque, que es el nombre tcnico que recibe el procesode extraccin del corcho, se realiza cada 9 aos a partir del momento en que elrbol tiene una edad aproximada de 18 aos.Esta operacin se hace entre junio y agosto, procurando no daar el rbol. Para ello,se hace una corona estrecha y se van extrayendo las diferentes lminas de cortezadel rbol. Luego se dejan secar al aire (Figura 11.43), durante unos tres meses. A con-tinuacin se llevan a la fbrica, donde se hierven en agua, junto con productos qumi-cos, para eliminar el tanino y hacerlas ms suaves y resistentes. Posteriormente: Se seleccionan las cortezas que tienen undeterminado espesor y son de buena cali-dad y se hierven una segunda vez. Poste-riormente se cortan como si fuesen mone-das de un espesor aproximado de 0,5 cm(vase la figura 11.44). Se tritura el resto, junto con los recortes,formando grnulos de unos 5 mm degrueso, para elaborar placas de corcho,que se emplean como aislante trmico y Fig. 11.44. Tapones fabricados con gr-acstico y en la fabricacin de tapones. mulos y crculos de corcho.BElaboracin de productosComo ya se ha indicado, las principales aplicaciones del corcho son taponespara bebidas alcohlicas y paneles.Normalmente, los tapones de corcho estn constituidos por dos partes: Cuerpo. Es la parte que se inserta en la botella y suele estar fabricada pordos o ms arandelas de corcho de la mejor calidad, pegadas entre s. Cabeza. Es la parte que sobresale y est formada por un aglomerado a basede grnulos de corcho unidos mediante una cola en caliente. ActividadesBusca en Internet la produccin espaola detal y como has estudiado anteriormente. Haz28corcho en los ltimos aos.un dibujo e indica la forma que tiene cada una de las partes.29Enumera al menos dos tipos de aplicacionesde los tapones de corcho.Localiza en qu zonas de tu comunidad o31Analiza un tapn de corcho de una botella de comunidades limtrofes puedes encontrar30cava y averigua si realmente est fabricadoalcornoques. 213 20. 11.8 El vidrioEs un material ampliamente utilizado debido a sus extraordinarias caractersti-cas: muy duro, transparente, inatacable por lejas y cidos, aislante trmico y Arena de cuarzoBotes elctrico, etctera. El mayor inconveniente es su fragilidad. CalBotellasA Proceso de obtencin del vidrio Horno Carbonato1500C CristalSe obtiene a partir de la fusin de la arena de cuarzo (que es el elemento vitrifi- sdico sosacador) mezclada con cal (estabilizante que aporta resistencia, dureza y brillo) yFibra de vidrio carbonato sdico (fundente que reduce el punto de fusin de la slice). Adems,se suelen aadir otros compuestos, como, por ejemplo, xido de plomo (que leVidrio recicladoFibra pticaconfiere sonoridad), vidrios reciclados, colorantes, xidos metlicos, etc., queFig. 11.45. Proceso de obtencin delmejoran sus propiedades (vase la figura 11.45).vidrio.B Tipos de vidrioEn la actualidad se fabrican multitud de tipos distintos de vidrio para aplicacionesmuy diversas. Algunos de los ms importantes son los siguientes: Tipo deModo de obtencin / Caractersticasvidrio La masa de vidrio fundida se hace pasar entre dos rodillos, que la estiran. El vidrio final no queda com- Estirado pletamente liso, lo que distorsiona un poco la imagen al mirar a travs de l.CristalLa masa de vidrio fundido flota sobre estao fundido. El resultado es un vidrio plano, libre de distorsiones. En su interior se ha colocado una malla de acero de 12 12 mm. Se emplea para evitar que se despren- Armado dan fragmentos si se rompe el vidrio, y en puertas, para retardar la propagacin del fuego. Posee una textura que disminuye las molestias por los reflejos. Es muy idneo para lunas de automvi- Difuso les, autobuses, etctera. Lleva un revestimiento reflectivo en una o en sus dos caras. Se fabrica de vidrio coloreado e incoloro. HayReflectivo dos tipos: uno que evita que entren los rayos solares y otro que no permite que se vea lo que hay en el interior del local que lo tiene instalado.FibraFormada por finsimas fibras de vidrio ( 0,003 mm de dimetro) y longitud variable. Tiene un color ama- de vidrio rillento y se emplea como aislamiento trmico y acstico.Fibra ptica Se usa como sustituto del cobre en telecomunicaciones.Tabla 11.10. Tipos de vidrio: modo de obtencin y caractersticas principales. Actividades 32Haz un listado de al menos quince aplicacio-34 Qu elemento aporta sonoridad metlica a nes del vidrio.los objetos fabricados de vidrio, especialmen-te a las copas? 33Explica detalladamente el proceso de fabri- cacin del vidrio.35 Qu aplicaciones se le pueden dar al vidrioarmado?214 21. 11.9Materiales cermicosEste concepto comprende todos aquellos materiales fabricados a partir de laarcilla y que han sido posteriormente cocidos. El resultado obtenido dependerde la naturaleza de la arcilla empleada, de otros materiales aportados y de latemperatura y tiempo de coccin. Los materiales cermicos se clasifican en dosgrandes grupos: porosos e impermeables.A Materiales cermicos porososNo han sufrido vitrificacin, es decir, no se llega a fundir el cuarzo de la arena,debido a que la temperatura de fusin es baja.Estos materiales se caracterizan por ser permeables a los gases, lquidos y gra-sas y por tener una fractura (cuando se rompen) terrosa. Los tipos ms importan-tes son: arcilla cocida (barro), loza italiana, loza inglesa y refractarios.FotoTipo Caractersticas/aplicaciones Su color es rojizo, debido al xido de hierro de las arci-llas utilizadas. La temperatura de coccin es de unos 800 C. Arcilla cocida A veces, la pieza o parte de ella se recubre con unesmalte de color blanco (xido de estao), que sedenomina loza estannfera. Se fabrica de arcilla amarillo-rojiza, mezclada con are-na. Puede estar recubierta con barniz transparente. Loza italiana La temperatura de coccin ronda los 1 000 C. Se utilizan para fabricar vajilla barata, adornos, tiestos,etctera. Se fabrica de arcilla a la cual se le ha eliminado el xidode hierro y se le ha aadido slex, yeso, feldespato ycaoln, para mejorar la blancura de la pasta. La coccinse hace en dos fases: Loza inglesa Se cuece a unos 1100 C. Luego se saca del horno yse recubre con esmalte. Despus se introduce de nuevo en el horno a la mis-ma temperatura. Se usa para vajilla y objetos de decoracin. Se fabrica a partir de arcillas mezcladas con xidos dealuminio, torio, berilio, circonio, etctera. La coccin se hace a unos 1300 C, seguido de enfria-mientos muy lentos para evitar agrietamientos. Las aplicaciones ms usuales son:Refractarios1. Ladrillos refractarios que deben soportar altas temperaturas en el interior de hornos.2. Electrocermicas para la fabricacin de piezas y motores de automviles y aviacin (se halla en plan experimental).Tabla 11.11. Tipos de materiales cermicos porosos: principales caractersticas y aplicaciones. 215 22. B Materiales cermicos impermeablesEstos materiales se someten a temperaturas bastante altas en las que se vitrificacompletamente la arena de cuarzo. De esta manera se obtienen productos imper-meables y ms duros. Los ms importantes son: gres y porcelana.Tipos Caractersticas/aplicaciones Se obtiene de la arcilla ordinaria, a la que se someteGres cermico comna temperaturas de unos 1300 C. a) Gres comn. Se utiliza muchsimo en pavimentos y paredes. Se obtiene a partir de arcillas mezcladas con xidos metlicos y fundente (feldespato, para bajar el punto de fusin). Se introduce en un horno a unos 1300 C. Luego se leGres cermico fino echa sal marina por encima, que reacciona con la arci- lla, formando una capa delgada de silicoaluminato alca- lino vitrificado, que le confiere el vidriado caracterstico. Se emplea para vajillas, azulejos, etctera. b) Gres fino. Se fabrica a partir de la arcilla muy pura (caoln) mez- clada con feldespato (fundente que baja el punto de fusin) y un desengrasante (cuarzo o slex). Se hace en dos fases: 1. Se cuece a unos 1000 C. Luego se saca y se lePorcelanaaplica un esmalte. 2. Se introducen de nuevo en el horno a una tempe-ratura de unos 1400 C. Se utiliza en esculturas de lujo, tazas de caf, vajillas, c) Porcelana. etctera. Fig. 11.46. Aplicaciones de los materia- Tabla 11.12. Tipos de materiales cermicos impermeables: principales caractersticas. les cermicos impermeables.11.10YesoEs un material de color blando que se obtiene del sulfato de calcio dihidratado(CaSO4 2H2O). En contacto con el agua, el yeso fragua con bastante rapidez, Agua (vapor) dependiendo del grado de finura de los granos que lo componen.Las caractersticas principales son:Sulfato de- 450CcalcioBuena adhesin sobre metales, hormign, mortero y piedra, pero mala sobre madera.- 4 horasTiene un alta higroscopicidad (propiedad de absorber la humedad), por lo que no debe usarse para recubrir productos ferrosos, ya que se oxidan con facili-Envasado Moliendadad. Tampoco debe usarse en exteriores, ya que la humedad y el agua de llu- via lo disuelven.El proceso de fabricacin (vase la figura 11.47) es el siguiente:Agua1. La materia prima (sulfato de calcio dihidratado) se calcina en un horno a unos 450 C, durante unas cuatro horas, para eliminar el agua que contenga. LuegoMasa de yeso se muele y se empaqueta. Fig. 11.47. Proceso de obtencin del 2. Para utilizarlo en la obra que se necesite, se le aade agua y se remueve. Se yeso. deja reposar hasta que espese y se aplica sobre la superficie o pared deseada.216 23. 11.11Cemento y sus derivadosEl cemento es un aglomerante (es decir, una sustancia capaz de unir y dar cohe-sin) en forma de polvo, que tiene la propiedad de endurecer (fraguar) una vezque se le ha aadido agua y se ha dejado secar.A Obtencin del cementoEn la actualidad, casi todo el cemento que se fabrica es del tipo Portland. Comomateria prima se usan tres partes de caliza y una de arcilla. En algunos casos sele suele aadir otros elementos, como xido de hierro y xido de aluminio, paramejorar sus propiedades. Fig. 11.49. Mortero de cemento. Tres partes de caliza CalcinacinKlinkerTrituracin Molienda 1 300-1 500 CUna parte de arcilla Klinker molido + yeso = cementoFig. 11.48. Proceso de fabricacin del cemento en polvo.B Derivados del cemento (materiales compuestos)Cuando se mezcla cemento en polvo con agua, se obtiene una masa pastosaque, una vez seca, adquiere una gran dureza e impermeabilidad. Tiene el incon-veniente de agrietarse con facilidad y de ser muy frgil. Para evitar estos inconve-nientes, se mezcla con otros elementos, como arena, grava, etc., formando dife-rentes compuestos o composites, denominados mortero, hormign, hormignarmado y hormign pretensado. MorteroEl mortero se obtiene mezclando cemento en polvo con arena y agua hasta con-seguir una masa espesa que se aplica y se deja fraguar.Las proporciones de cada uno de los tres elementos indicados, en general, sueleser: cinco partes de arena, una parte de cemento y el agua suficiente para quetoda la masa sea pastosa. HormignEl hormign, adems de cemento en polvo, arena y agua, tambin lleva grava.Tiene gran aplicacin en la construccin, para la fabricacin de cimientos, forja- Fig. 11.50. Aplicaciones del hormign.dos y columnas.El hormign se caracteriza por tener una gran resistencia a la compresin, pero,desafortunadamente, muy poca a la traccin. Por ello, cuando se usa para lafabricacin de vigas se emplea el hormign armado.217 24. Hormign armadoConsiste en introducir barras de acero en el interior de la masa de hormign ydejar que frage todo el conjunto. De esta manera, el acero soporta los esfuerzosde traccin y el hormign los de compresin (vase la figura 11.51).Hormign pretensadoConsiste en un hormign armado cuyas barras se han sometido a un esfuerzo detraccin al mismo tiempo que fragua el hormign (vase la figura 11.52). Estemtodo se emplea mayoritariamente para la fabricacin de vigas.El proceso consiste en:1. Estirar las barras de acero.2. Mantener las barras estiradas mientras fragua el hormign que se ech a su alrededor. Fig. 11.51. Hormign armado. 3. Soltar las barras transcurridos unos 28 das. Las barras intentarn comprimir el hormign, con lo que ste quedar sometido a un esfuerzo de compresin.Los hormigones as obtenidos son de mejor calidad que los ordinarios, ya queresisten mejor los esfuerzos de traccin y compresin.1 2 3FFF F28 das Hormignpretensado Fig. 11.53. Fabricacin del hormign pretensado.Piedra artificialSe trata de productos denominados aglomerados. Se componen de trozos depiedras naturales (granito, mrmol, pizarra, etc.) unidos entre s mediante unaglomerante (hormign o mortero) y dando finalmente al aglomerado la formadeseada. Fig. 11.52. Hormign pretensado.FibrocementoConsiste en fibras de amianto recubiertas y unidas entre s mediante mortero uhormign. Se emplea para la construccin de tuberas y cubiertas de tejados.Constituye lo que se denomina productos reforzados. ActividadesExplica la diferencia que existe entre la fabri-por el que va a circular agua y que pasa por36cacin de ladrillos refractarios y la fabricacin encima de un ro.de porcelanas.Indica un ejemplo en el que se emplee hormi- 40Localiza en tu casa los siguientes productosgn pretensado, otro en el que se utilice hor-37cermicos: arcilla cocida, loza italiana, gresmign armado y un tercero en que se use hor-cermico fino y porcelana. Indica qu objetomign normal.est fabricado con ese material y qu venta-Para qu aplicaciones resultara adecuado 41jas e inconvenientes aporta la adopcin deutilizar mortero de cemento (cemento conese tipo de cermica frente a otro. agua, sin ningn otro elemento adicional)?38Indica cul es el proceso de fabricacin delBusca dos aplicaciones de la piedra artificial. 42yeso y la materia prima de la que procede.39Seala los pasos que seguiras, as como el43 Qu es el fibrocemento? Por qu se aadeorden en el que emplearas el cemento y sus amianto si es un material que puede producirderivados, si tuvieses que construir un canal enfermedades?218 25. 11.12Nuevos materialesA lo largo de las Unidades anteriores has estudiado la mayora de los materialesque se emplean en la actualidad. Pero, adems de esos, hay otros muchos que,normalmente, suelen pasar desapercibidos y otros que se descubren da a da.La totalidad de los materiales existentes se podran clasificar en dos grupos:estructurales y funcionales. Materiales estructurales. Son todos aquellos que se han estudiado hastaahora. Su utilidad reside, principalmente, en sus propiedades mecnicas.Adems, se producen en grandes cantidades y estn disponibles en todaspartes gracias a su enorme distribucin. Materiales funcionales. Su utilidad no reside en sus propiedades mecnicas,sino qumicas, magnticas, electrnicas, pticas, etc. Algunos ejemplos demateriales funcionales que puedes encontrar en tu entorno son: Materiales fosforescentes, recubren el interior de las pantallas de los tele-visores y monitores, de forma que al incidir electrones sobre ellos, se ilu-minan en colores, mostrando imgenes. Algunos de estos materiales son:xido de itrio (Y2O3), silicato de cinc (Zn2SiO4) y sulfuro de cinc (ZnS). Aleaciones de neodimio-hierro-boro o cobalto-samario, para la fabricacinde los mejores imanes permanentes. Cristales lquidos para la fabricacin de pantallas planas de ordenador ytelevisin (Figura 11.54). Para ello fue necesario descubrir materiales con-ductores transparentes (xido de estao dopado con indio, SnO2:In2O4) enfinas lminas que dejasen pasar la luz. Biomateriales, que al ser implantados en cuerpos de animales o de huma-nos no son rechazados. En la actualidad se est trabajando con: polmerossintticos (de uso intracorpreo y extracorpreo, como, por ejemplo:implantes, prtesis, tejidos blandos, piel artificial, etc.), materiales metli-cos (a base de cobalto y titanio, para implantes permanentes o tempora-les), cermicos, vtreos, compuestos, etctera.Fig. 11.54. Pantalla plana (cristalLas tendencias actuales de investigacin, con resultados tangibles, van en lalquido) de ordenador porttil.lnea de fabricacin de nuevos materiales a escala microscpica (menor de unamillonsima parte de milmetro), que reciben el nombre de nanomateriales. Enla mayora de los casos se utilizan materiales hbridos (formados por elementosorgnicos, inorgnicos, biolgicos, etc.). Cabe destacar: Materiales orgnicos, producidos por virus modificados genticamente(que no afectan al ser humano) y que se utilizaran en sistemas pticos,electrnicos (por ejemplo, para fabricar microprocesadores ms rpidosque los actuales). Materiales inteligentes que sean autorreparadores, con un comportamientosimilar a nuestro cuerpo, el cual es capaz de reparar un tejido deteriorado (porejemplo, cuando se produce una herida). Materiales nanocompuestos, a base de hbridos (elementos orgnicos einorgnicos), para fabricar componentes electrnicos con mayor capacidad,menor volumen y ms rpidos. En la actualidad se ensaya con metileno (comomaterial orgnico) y silicio (inorgnico), para producir un material hbrido querecibe el nombre de PMO (periodic mesoporous organosilica). Geles que responden a estmulos como la temperatura o a cambios de pH. 219 26. 11.13 Impacto medioambientalLa obtencin, transformacin y desecho o reciclado de los materiales estudiadosa lo largo de esta Unidad didctica producen un impacto ambiental que se debeanalizar y evaluar peridicamente. Durante la extraccin y transformacin de la materia prima. El impactoproducido, as como las medidas correctoras que se pueden llevar a cabo semuestran en la Tabla 11.13. Durante el proceso de reciclado. El impacto es pequeo, si se toman lasmedidas oportunas. ImpactoTratamiento de residuos MaterialesAlgunas medidas correctorasVertidoBajoMedioAltoReciclaje Incineracincontrolado Plsticos +Control de emisiones fuera de laX X Xelastmeros fbrica. Uso de mascarillas.MineralesXUsar mascarilla y ventilacin.XXRenovar en igual cantidad a laNaturalesXXXXusada para que no se agoten. FibrasControl de emisiones fuera de laXXX Artificiales Xfbrica. Uso de mascarillas.Control de emisiones fuera de laSintticasX XXXfbrica. Uso de mascarillas.Repoblacin y tala selectiva de MaderaXX rboles. Uso de mascarillas enX Xserrera.Neutralizacin de los reactivos oPapel y cartnX X X Xsu reutilizacin.No daar el rbol en el descorte- CorchoXX Xzado.Control de los compuestos aadi-dos, especialmente el plomo, queVidrioX XXes txico por va respiratoria yoral.Uso de mascarillas al emplear Cermicos XXXcompuestos qumicos. Yeso y cementoXPreferiblemente, usar guantes. XNo tocar las fibras de amianto, yaFibrocemento XXXque son cancergenas.Al usar productos qumicos, evitarNuevos materialesXX XXXescapes y usar mascarillas.Tabla 11.13. Impacto medioambiental de diversos materiales y posibles medidas correctoras.220 27. Autoevaluacin1El mayor pas consumidor de plsticos, por habitante y ao, es: a) Estados Unidos b) Espaac) Alemaniad) Francia2En la actualidad, los plsticos se obtienen a partir de: a) Naftas b) Fuelleoc) Carbnd) Celulosa3El componente cuya misin es iniciar y acelerar el proceso de reaccin qumica en la formacin de los plsticos recibe el nombre de: a) Granza b) Catalizador c) Aditivo d) Carga4El plstico transparente que se emplea en sustitucin del vidrio y se obtiene a partir del cido carbnico se deno- mina: a) PVCb) Policarbonato c) ABS d) Metacrilato5El mtodo ms empleado para la fabricacin de botellas de plstico se denomina: a) Termoconformadob) Inyeccin c) Extrusin-soplado d) Prensado6El tergal es una fibra sinttica del tipo: a) Poliamidab) Polietilnica c) Polipropilnica d) Polister7El producto derivado de la madera, que se fabrica con fibras de madera sometidas a gran temperatura y en el que el pegamento empleado es la lignina que contienen las propias fibras, recibe el nombre de: a) Tablex b) DMc) Chapado d) Conglomerado8Cmo se denomina el proceso de fabricacin del papel en el que ste se pasa por unos cilindros calientes y perfectamente lisos para dejarlo satinado o alisado? a) Alisamientob) Baladoc) Precipitado d) Calandrado9Al material que se utiliza en electrnica y telecomunicaciones en sustitucin del cobre se le denomina: a) Reflectivo b) Fibra pticac) Fibra de carbonod) Fibra de vidrio El material cermico que se obtiene mezclando caoln, feldespato y cuarzo se denomina:10 a) Gres b) Lozac) Yesod) Porcelana 221 28. Cuestiones y ejerciciosPara repasar Indica cuntos aos es necesario esperar para hacer16 un nuevo descortezado o extraccin del corcho. 1 Explica el concepto de plstico. Para qu se utiliza el corcho? Cul es el proce-17 2 Indica cmo ha evolucionado, a lo largo de la his-so de fabricacin de productos de corcho? toria, la materia prima empleada para fabricar los plsticos.Busca a lo largo de la Unidad el significado de los18 siguientes trminos: 3 Cul es el objetivo de aadir cargas a los Granza Catalizador plsticos? Qu tipo de cargas se suelen em- Elastmero Plstico termoestable plear? Plstico termoplstico Polietileno Policarbonato ABS Qu ventajas supone el aadir aditivos a un pol- Resina fenlica Resina de epoxi 4 Polister Poliuretano mero? Termoconformado Plstico laminado Dogskin Charol 5 Cmo se clasifican los plsticos dependiendo de Rayn Poliamida su comportamiento frente al calor? Fibras acrlicas Duramen Aglomerado Tablex Qu son los elastmeros? DM Chapado 6 Papel cido Calandrado Satinado Vidrio reflectivo 7 Cules son los procesos de conformacin de Fibra ptica Fibra de vidrio productos plsticos ms utilizados? Loza inglesa Ladrillo refractario Gres comn Porcelana Indica qu son los plsticos reforzados y qu ven- Mortero de cemento Hormign armado 8 tajas aportan.Para afianzar 9 Haz un listado de al menos diez productos que se fabriquen de plsticos laminados y que utilices enIndica al menos cinco aplicaciones del plstico que19 tu casa.hayan sustituido el empleo de otros materiales. Qu son las fibras textiles? Cmo se pueden En qu se diferencia un plstico que se emplea1020 clasificar? como mango de sartn de uno que se usa en un bolgrafo? Cules son las fibras naturales de origen vege-11 Qu tipo de plstico emplearas si tuvieses que tal? 21 fabricar los productos que se indican a continuacin? Seala cules son las fibras sintticas ms12 empleadas.Uso Material plstico Gafas de seguridad Qu tipo de madera suele tener fibra corta?Carcasa para ordenador13 Mesa para jardn Describe todas las fases que sufre el tronco delde infancia14 rbol hasta convertirse en productos comerciales. Patinete de playa Esponja de bao Cules son los tipos de papel ms empleados?15 Bolsa para alimentos Para qu se emplean?222 29. Ordena de mayor a menor densidad los plsticosLocaliza al menos cinco tipos distintos de papel y22 31 termoplsticos. Crees que se puede identificar averigua cmo se llama cada uno. los plsticos averiguando su densidad? Por qu? Razona la respuesta. Indica qu tipo de vidrio emplearas si tuvieses 32 que fabricar los siguientes productos: mesa, esca- Explica el funcionamiento del proceso de confor-parate, aislante para paredes, ventanal de oficina,23 macin de plsticos por extrusin-soplado.luna trasera de un automvil y ventana de una habitacin. A qu aplicaciones se destinan las fibras de24 metales (hilos de metal precioso)? Actividades para el taller Busca en tu entorno al menos dos aplicaciones De manera individual, podis realizar una investigacin25 de los siguientes productos derivados de la made- de campo consistente en la bsqueda de informacin ra: contrachapado, conglomerado, DM y tablex. acerca de la utilizacin de plsticos en el hogar. Para ello: En qu se diferencia un papel alisado de uno a) Vais a analizar los diferentes plsticos que entren en26 satinado y de uno de barba?cada una de vuestras casas (tales como envoltorios,recipientes, botellas, embalajes, etc.), en cada una Seala qu ventajas e inconvenientes presenta el de las compras que realicis vosotros o vuestras27familias durante un cierto periodo (quince das, por vidrio frente a los productos plsticos.ejemplo).Para identificarlos podis recurrir a los smbolosnormalizados que aparecern en algn lugar,Para profundizarcomo: Examina al menos diez tejidos distintos, como,28 por ejemplo, prendas de vestir, cortinas, sbanas, colchas, alfombras, etc. Luego anota su composi- cin e identifica las fibras que has estudiado a lo largo de la unidad relacionndolas con la aplica- cin a la que se destina. Saca conclusiones conPETHDPE PVCLDPE fibras conocidas y desconocidas. Indica qu tipo de fibra textil utilizaras si tuvieses29 que fabricar cada uno de los siguientes produc- tos:PPPSOTROS a) Pauelo. b) Jersey. En algunos casos encontraris un tringulo con el c) Camisa. nmero en el interior, mientras que en otros puede d) Pantaln de deporte para ciclista.haber iniciales, como, por ejemplo: PET (polietilenotereftalato), HDPE (polietileno de alta densidad) o e) Chaqueta.LDPE (polietileno de baja densidad). f) Mono para taller. b) Seleccionadlos segn la familia a la que pertenezcan Trata de identificar diferentes cueros o pieles, y finalmente calculad el peso de cada uno. Luego cal-30 empleados para la fabricacin de productos, queculad el tanto por ciento que representa cada uno. puedes encontrar en tu casa o que los lleven per-Contrastad estos datos con el resto de los alumnos y sonas de tu entorno. sacad conclusiones. 223 30. CuriosidadesEl celuloideEn el ao 1868 los hermanos Hyatt, mientras estabanexperimentando con distintas sustancias para obte-ner bolas de billar que sustituyesen al marfil, queempezaba a escasear, y descubrieron por azar elceluloide (primer plstico comercial).Cuando estaban ensayando con papelprensado, serrn y cola, uno de ellosse cort. Para proteger la heridatom un frasco de nitrato deltimos descubrimientoscelulosa disuelto en alcanfory alcohol con tan mala La empresa americanasuerte que se cay sobre Advanced Ceramic Rese-la mezcla. Al evaporarse,arch est llevando a cabodej una capa dura queinvestigaciones muy ha-se asemejaba mucho a lageas para reempla-lo que estaban buscando, zar huesos daadosel marfil artificial. Sus (por accidentes, cnce-ensayos posteriores, ca- res, etc.) por un nuevolentando la mezcla y polmero cermico. Parasometindola a grandesello, mediante ordenador,presiones, dieron origen alse disea un huesoceluloide.exactamente igual al quese va a reemplazar. El mate-rial de este nuevo hueso sefabrica con un polmero recu-Tetra Brik bierto de fosfato de calcio micropo-La humanidad, a lo largo de la historia,roso. La pelcula de calcio es muy del-siempre ha intentado encontrar envases paragada y permite que las clulas seas setransportar sus alimentos. Uno de los ms sencillos yunan al implante, por s solas o aadiendo sustan- utilizados lo constituye el Tetra Brik, que cias de crecimiento. Parece ser que en unas diez fue inventado por el sueco Rausing ysemanas el hueso real queda totalmente unido alconsta de una caja de cartn for-artificial. Una gran esperanza!mada por seis capas de diferen- tes materiales para que seanaspticos e impidan la entrada de oxgeno y de luz. Cada da se utilizan ms de 300 millo- nes de estos envases.224