-->

Menú principal

martes, 28 de marzo de 2017

Tecnología Industrial I - Tema 8.- Plásticos, textiles y otros materiales

Tema 8.- Plásticos, textiles y otros materiales

ÍNDICE

1.- Introducción justificación

2.- Plásticos o polímeros
    2.1.- Fabricación
    2.2.- Componentes principales
    2.3.- Aditivos
    2.4.- Tipos de plásticos
    2.5.- Familias de plásticos más importantes
    2.6.- Proceso de conformación
    2.7.- Plásticos compuestos

3.- Fibras téxtiles
    3.1.- Fibras naturales de origen animal
    3.2.- Fibras naturales de origen vegetal
    3.3.- Fibras naturales de origen mineral
    3.4.- Fibras artificiales
    3.5.- Fibras sintéticas

4.- Elastómeros

5.- Madera
    5.1.- Clasificación
    5.2.- Transformación en productos comerciales
    5.3.- Productos derivados

6.- Papel
    6.1.- Proceso de obtención
    6.2.- Tipos de papel

7.- Corcho
    7.1.- Obtención
    7.2.- Productos derivados


Documentos con los que vamos a trabajar en este tema:
Tema 8.- Plásticos, fibras textilesy otros materiales
TEMA 8. MATERIALES Y FIBRAS TEXTILES.

Aquí teneis un excelente mapa conceptual de los plásticos:

1.- Introducción

    El hombre siempre ha tratado a lo largo de la historia de encontrar nuevos materiales que satisfagan sus necesidades. Estos materiales han surgido unas veces por el esfuerzo y otras veces por la casualidad, como es el caso del plástico. 

    Desde la aparición de los plásticos o polímeros, a finales del siglo XIX, han sido muchísimas las aplicaciones en las que este material ha sustituido a otros, especialmente a la madera, los metales y a las fibras textiles naturales. 

    Estos materiales tienen muchas ventajas, como su fácil obtención, gran resistencia, propiedades aislantes del calor y frío, fácil limpieza, etc.; pero para que nuestro medio ambiente no se sienta afectado debemos reciclarlos, introduciéndolos en los contenedores establecidos para tal fin.

1.1. Justificación del tema en el currículum de Bachillerato

El valor formativo de la Tecnología Industrial se sustenta en tres pilares fundamentales:

1. La Tecnología Industrial supone una profundización en lo estudiado dentro de Tecnologías de la ESO, conservando en sus planteamientos la preocupación por capacitar al alumnado para participar de forma activa y crítica en la vida colectiva, transmitiendo la necesidad de mejorar el entorno, respetando el medio ambiente y permitiéndole tomar conciencia de las repercusiones que tiene para la sociedad el uso de la tecnología.

2. Proporciona al alumnado conocimientos y habilidades básicas para emprender el estudio de técnicas específicas y desarrollos tecnológicos en campos especializados de la actividad industrial.

3. La Tecnología Industrial constituye el eje de una de las modalidades del bachillerato, proporcionando un espacio de aplicaciones concretas para otras disciplinas, especialmente las de carácter científico-técnico, además de proporcionar a las personas una forma distinta de plantearse y buscar soluciones a problemas de la vida real.

Entre los objetivos del Bachillerato relacionados con el tema podemos incluir:

9. Acceder a los conocimientos científicos y tecnológicos fundamentales y dominar las habilidades básicas propias de la modalidad elegida.

10. Comprender los elementos y procedimientos fundamentales de la investigación y de los métodos científicos.

11. Conocer y valorar de forma crítica la contribución de la ciencia y la tecnología en el cambio de las condiciones de vida, así como afianzar la sensibilidad y el respeto hacia el medio ambiente. 


La inclusión de este tema en el currículum resulta de gran importancia por el destacado papel que están jugando los plásticos y estos nuevos materiales en la fabricación de cada vez más productos que los utilizan, la necesidad de conocerlos, y saber como reciclarlos correctamente para evitar daños al medio ambiente.

2.- Plásticos o polímeros

Se denominan polímeros a unos materiales sintéticos, obtenidos por el hombre
a través de diversas reacciones químicas, a los que se les añaden aditivos.

¿Es lo mismo un plástico que un polímero?
Los plásticos son aquellos materiales que, compuestos por resinas, proteínas y otras sustancias, son fáciles de moldear y pueden modificar su forma de manera permanente a partir de una cierta compresión y temperatura. Un elemento plástico, por lo tanto, tiene características diferentes a un objeto elástico.


Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena.
Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero.
La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena.

La finalidad de estos aditivos es mejorar algunas propiedades o características
del plástico, tanto durante el proceso de fabricación como posteriormente. Más
adelante estudiaremos algunos.

España ocupa el séptimo lugar en la clasificación mundial en cuanto al consumo de plásticos, con 70 kilogramos de plástico por habitante y año. Alemania ocupa el primer lugar con 120 kg/hab y año, seguida de Estados Unidos con 110 kg/hab y año.

Las características más importantes de los plásticos son: resistencia a la corrosión y agentes químicos, aislamiento térmico, acústico y eléctrico, resistencia a  los impactos y buena presencia estética.


 2.1. Fabricación de los plásticos y polímeros

Las materias primas utilizadas en la obtención de los polímeros de síntesis provienen de los recursos naturales (Figura 1.1). Éstos se clasifican en renovables —los procedentes de los seres vivos— y los no renovables, que son los recursos fósiles.


Para la obtención de los polímeros de síntesis, se utilizan los recursos fósiles. De ellos es el petróleo la materia prima base para la obtención de los plásticos, como consecuencia de la facilidad de extracción del mismo y del desarrollo alcanzado por la tecnología para transformarlo en derivados. En la figura podemos ver el esquema de la destilación fraccionada del petróleo (refinado):



De las fracciones obtenidas, la nafta, que es una mezcla de hidrocarburos de más de cinco átomos de carbono y que tiene un punto de ebullición de hasta 150º, es la que se utiliza para la fabricación de los plásticos sometiéndola previamente a los procesos de craqueo y reformado.




2.2.- Componentes principales de los plásticos

En la constitución de los plásticos entran los siguientes elementos:

• Materia básica: constituye los monómeros que entran en la reacción química
       (elementos 1 y 2). Se comercializan en forma de gránulos, denominados
       granza. Se estudiarán más adelante.
• Cargas: se añaden a la materia básica con objeto de abaratar el producto
     obtenido y de mejorar sus propiedades físicas, químicas o mecánicas. Se sue-
       len utilizar fibras textiles, fibra de vidrio, papel, sílice y otros materiales.
• Aditivos: tienen como misión mejorar las cualidades del polímero.
• Catalizadores (en algunos casos), cuya misión es iniciar y acelerar el proce-
so de la reacción química.


2.3.- Aditivos

Para la obtención de un plástico con unas propiedades determinadas, es nece-
sario añadir aditivos adecuados al polímero obtenido. Algunos de ellos son: colo-
rantes (solubles en el polímero y le aportan un color más atractivo), antiestáticos (evitan la acumulación de cargas estáticas), conductores (aumentan la conductividad eléctrica, casi como si fuesen metales), estabilizantes (aumentan la resistencia a la degradación de la luz), etcétera.

2.4.- Tipos de plásticos

En la actualidad se conocen más de 15 000 tipos diferentes de plásticos, pero
solamente se comercializan unos pocos, ya que el resto no aporta ninguna nove-
dad destacable y son más caros de obtener.
Los plásticos se pueden clasificar en tres grandes grupos, dependiendo de su
comportamiento frente al calor, utilización y propiedades mecánicas:

Termoplásticos. Son aquellos plásticos 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 podrían comparar con la cera, que, a tempera-
tura ambiente, es sólida, pero, en cuanto se calienta, se ablanda y se puede
moldear de nuevo (véase la figura 11.13).
Una forma comercial de los plásticos termoestables son las fibras. Se carac-
terizan porque sus moléculas tienen una dirección preferencial de ordenación.
Poseen una gran resistencia a la tracción, 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 plásticos 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 plásticos son duros, aunque frágiles. Si se calientan, lo que se
 consigue es carbonizarlos, pero no ablandarlos

Elastómeros. Son materiales de estructura muy elástica. Ello permite gran-
 des deformaciones sin roturas, recobrando su forma inicial. Tienen el inconve-
niente de que no se pueden fundir de nuevo.


2.5.- Familias de plásticos más importantes 






 2.6.- Proceso de conformación

Los plásticos que se utilizan como materia prima para fabricar productos , se presentan en forma de gránulos, polvo, láminas finas, bloques, resinas líquidas tubos e hilos. Para conseguir el resultado final se hace necesario realizar una serie de moldificaciones entre las cuales destacan las siguientes:
1.- EXTRUSIÓN:
-Este método se basa en pasar el material plástico por un orificio que le de forma
La extursión es un proceso usado para crear objetos con seccion trasversal, definida y fija. El material se empuja o se extrae de un troquel de una seccion trasversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de trabajos manufacturados es la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos porque el material solamente encuentra fuerzas de comprensión y cizallamiento.
-La extrusión también puede ser continua o semicontinua. Y el proceso de extursión puede hacerse con el material en caliente o frio.
-Los materiales extruidos comunmente incluyen metales, polímeros, cerámicas, hormigón y productos alimenticios.
2.- CALANDRADO:

Este proceso es utilizado para obtener láminas de pequeño espesor.
El plástico pastoso se hace pasar por pares de cilindros que giran, separados a una distancia cada vez menos hasta conseguir el espesor deseado.
3.- SOPLADO O INFLADO
Es un proceso utlizado para fabricar piezas de plástico huecas gracias a la expansión del material. Esto se consigue por medio de la presión que ejerce el aire en las paredes de la preforma, si se trata de inyección-soplado, o , del párison(1)  si hablamos de extrusión-soplado. 
(1) El parison es un tubo, manguera o "tripa" de plástico que es extruido y obligado a pasar por un molde a tomar forma, por medio de aire a presión.
4.- MOLDEO POR INYECCIÓN 

Una tolva recoge el plástico termoplástico fundido y lo deja caer a un cilindro rodeado por una resistencia eléctrica que funde los gránulos de plástico, en cuyo interior un husillo gira y se mueve horizontalmente desplazando la pasta hasta el extremo donde hay un orificio que desemboca en un molde. Después, se separa el molde de la boquilla y, cuando se ha solidificado el plástico, se extrae la pieza.
Se suelen obtener series de piezas sencillas, cajas, macetas, cubos etc.

5.- MOLDEO POR COMPRESIÓN

Es un proceso de conformado de piezas en el que el material generalmente un polímero es introducido a un molde abierto al que luego se le aplica presión para que el material adopte la forma del molde, después se refrigera y se contrae. Se obtienen por este método carcasas, recipientes, bandejas.

6.- MOLDEO POR TRANSFERENCIA

El moldeo por transferencia es un desarrollo a partir del moldeo por compresión en el que el compuesto de moldeo se introduce en una cavidad dentro del molde, de modo que al cerrar el molde el compuesto se transfiere hasta las diferentes cavidades de moldeo a través de una serie de canales, es, por lo tanto, un proceso intermedio entre la inyección y la compresión. En la figura siguiente se muestra un esquema de este proceso.

 






Actividades Tema 8: Plásticos, fibras textiles y otros materiales.

1. Explica el concepto de plástico.
El término plasticidad se aplica a la propiedad que tienen los materiales de
conservar su nueva forma una vez deformados. Son plásticos, por tanto, aquellos
materiales que poseen plasticidad.
2. Indica cómo ha evolucionado, a lo largo de la historia, la materia prima empleada
para fabricar los plásticos.

En sus inicios (siglo XIX) se empleaba materia prima de origen animal (seda,
caseína de la leche) y vegetal (látex y celulosa).
Hasta aproximadamente 1930 se usó mayoritariamente el alquitrán del carbón.
En la actualidad se emplea, sobretodo, petróleo, y en menor medida el gas natural.
3. ¿Cuál es el objetivo de añadir cargas a los plásticos? ¿Qué tipo de cargas se suelen
emplear?

Abaratar el producto y mejorar sus propiedades físicas, mecánicas y químicas. Se
emplean fibras textiles, sílice y papel.
4. ¿Qué ventajas supone el añadir aditivos a un polímero?
Se mejoran algunas propiedades o características del plástico (como la
conductividad, resistencia a la degradación de la luz, antiestáticos, colores más
atractivos).
5. ¿Cómo se clasifican los plásticos dependiendo de su comportamiento frente al
calor?

Se clasifican en tres grupos:
- Termoplásticos.​ Son los que, calentados a una temperatura entre 50 y 200 oC,
alcanzan un estado de plasticidad que les permite ser moldeados con facilidad. Se
caracteriza la fibra.
- Termoestables​. Son los que, una vez moldeados, no pueden recuperar su forma
inicial. Si se calientan, se carbonizan, no se ablandan.
- Elastómeros.​ Son materiales de estructura muy elástica. Ello permite grandes
deformaciones sin que se produzcan roturas, recobrando su forma inicial. Tienen el
inconveniente que no se pueden fundir de nuevo.
6. ¿Qué son los elastómeros?
Son materiales de estructura muy elástica. Ello permite grandes deformaciones sin
que se produzcan roturas, recobrando su forma inicial. Tienen el inconveniente que
no se pueden fundir de nuevo. Los más importantes sintéticos son el neopreno, las
siliconas y el caucho sintético, y del natural el caucho.
7. ¿Cuáles son los procesos de conformación de productos plásticos más utilizados?
Son el prensado, la inyección, la extrusión-soplado y el termoconformado.
8. Indica qué son los plásticos reforzados y cuales son sus ventajas.
Son los que están compuestos por dos tipos de materiales: un material de refuerzo,
que le confiere resistencia a la tracción (suelen ser fibras de vidrio, fibras sintéticas,
fibras de carbono, fibras orgánicas, fibras mecánicas...), y algún tipo de plástico
normal. Ambos están mezclados y forman un todo.
Las ventajas son que los productos obtenidos tienen propiedades superiores a los
empleados para su fabricación.
9. Haz un listado de al menos diez productos que se fabriquen de plásticos laminados y que utilices en tu casa.
- Cuero sintético.
- Bolígrafo.
- Pastas de libros.
- Tetra Pak.
- Envoltorios de carne de carnicería.
- Lona.
- Latas de conservas.
- Mesa de madera (recubierta de resina melamínica).
- Silla de madera (recubierta de resina melamínica).
- Carcasa de la tablet.
10. ¿Qué son las fibras textiles? ¿Cómo se pueden clasificar?
Están formados por elementos de longitud muy grande en relación con su diámetro,
que se emplean para la fabricación de hilados y tejidos. Se pueden clasificar en tres
grandes grupos:
· Fibras naturales.
- Fibras naturales de origen mineral.
Se obtienen de minerales de estructura fibrosa. Su manipulación pro_
voca leucemias y cánceres: su uso está prohibido.
- Fibras naturales de origen vegetal.
Formadas por diferentes flores, frutos o tallos vegetales. Las más
importantes, en la cultura occidental, son las de algodón, lino y
esparto.
- Fibras naturales de origen animal.
Además del pelo de diversas especies animales (oveja, camello,
llama, conejo, etc.), también se emplean la seda y el cuero.
· Fibras artificiales.
Se inventaron a finales del siglo XIX. Las más importantes son las celulósicas
( o rayones) y las proteínicas.
· Fibras sintéticas.
Son las más utilizadas en la actualidad. Tienen la ventaja de ser muy resis_
tentes a todo tipo de agentes externos, no necesitan casi planchado, y la
suciedad desaparece de ellas fácilmente. Su mayor inconveniente es que no
absorben la humedad, es decir, el sudor, por lo que en verano son muy
calientes y en inviernos muy frías. Para solucionar estos problemas,
normalmente se mezclan con fibras naturales. Las más importantes son las
poliamidas, el poliéster, las acrílicas, las polivinílicas, las polietilénicas y
las poliuretano.
11. Indica qué tipo de plásticos emplearías si tuvieses que fabricar los siguientes
productos:

- Gafas de seguridad:​ policarbonato.
- Patinete de playa: ​resina de poliéster y bra de vidrio.
- Carcasa: ​ABS.
- Esponja de baño: ​poliuretano.
- Mesa para jardín de infancia:​ resinas úricas.
- Bolsa para alimentos:​ polipropileno o poliestireno.
12. Ordena de mayor a menor densidad los plásticos termoplásticos. ¿Crees que se
puede identificar el tipo de plástico averiguando su densidad? ¿Por qué? Razona la
respuesta.

•​ PVC (1,3 kg/dm3)
• Policarbonato (1,21 kg/dm3)
• Metacrilato (1,19 kg/dm3)
• ABS (1,04 kg/dm3)
• Polietileno (0,93 kg/dm3)
• Polipropileno (0,9 kg/dm3)
• Poliestireno (0,47 kg/dm3)
No, porque contienen cargas que nos pueden confundir. Si no las tuviera, sería
sencillo diferenciarlos.
13. Explica el funcionamiento del proceso de conformación de plásticos por
extrusión-soplado.

Se insufla aire a presión y por el exterior se conduce plástico fundido a presión; a
medida que sale el plástico, se va pegando contra las paredes internas de un molde,
enfriándose al tomar contacto con el molde refrigerado. Se abren las dos mitades del
molde y cae la pieza.
14. ¿A qué aplicaciones se destinan las fibras metales (hilos de metal precioso) ?
Para los trajes de toreros, culto religioso, estropajos de cocina, guantes de cocina y
trajes regionales.

 
15. Busca en tu entorno al menos dos aplicaciones de los siguientes productos
derivados de la madera: contrachapado, conglomerado, DM y tablex.

·Contrachapado:​ mesa y pala de ping-pong.
·Conglomerado:​ puerta y repisas de estanterías.
·DM:​ parte interior de cuadros y fondos de armario.
·Tablex:​ fondos de armario y parte inferior de cajones.
16. ¿En qué se diferencia un papel alisado de uno satinado y de uno de barba?
El ​papel alisado​ es un papel áspero y lanoso, tal como sale de la máquina continua.
El ​papel satinado​ es un papel alisado que además se ha planchado y abrillantado
gracias a la potentísima presión que ejercen sobre él los cilindros de la calandria. Es
liso y brillante.
El ​papel de barba​ está hecho de bras de trapos de algodón, lino, cáñamo, etc.,
siendo muy duradero y resistente. Es caro y se emplea solamente en documentos
oficiales y notarías.
17. Señala qué ventajas e inconvenientes presenta el vidrio frente a los productos
plásticos.

El vidrio, cada día más, está siendo sustituido por productos plásticos y otros
materiales, debido a su fragilidad. Tiene la ventaja de limpiarse con mucha facilidad
y de ofrecer una gran transparencia al paso de la luz.
EJERCICIOS EXTRAS
18· ​Enumera dos tipos de aplicaciones de los tapones de corcho.
El método químico con sosa y alcalino.
19· ​¿Qué partes del árbol se aprovechan industrialmente para la fabricación de
productos?

Ramas gruesas, tronco y raíces.
20· ​¿Cuáles son los componentes principales de la madera?
El vidrio, cada día más, está siendo sustituido por productos plásticos y otros
materiales, debido a su fragilidad. Tiene la ventaja de limpiarse con mucha facilidad
y de ofrecer una gran transparencia al paso de la luz.


Realizado por: Ainara Cortés Ríos y Rebeca Colón Ramírez 1o Bachillerato C