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