Materials Tècnics: Polímers, Fusta, Ceràmica i Cimnts

Polímers

Els polímers presenten diferents tipus d'estructura molecular que determinen les seves propietats:

• Estructura lineal: dona cadenes llargues i flexibles que es comporten com una massa d'espaguetis (polietilè, polistirè i PVC).
• Estructura ramificada: es produeix per petits reaccions químiques en el procés de síntesi i dona lloc a polímers menys resistents als esforços mecànics.
• Estructura entrecreuada: és similar a la xarxa d'un plàstic: la malla podria ser plana i que admet una gran deformació sense que es trenquin els enllaços.
• Estructura articulada: també s'assembla a una xarxa, però en aquest cas és més complexa: és tridimensional i no permet cap deformació sense trencar els enllaços. És una estructura rígida.

Tipus de polímers segons el comportament tèrmic

• Termoplàstics: plàstics que s'estoven quan s'escalfen i s'endureixen quan es refreden.
• Elastòmers: plàstics amb un comportament elàstic que poden ser deformats fàcilment sense que es trenquin els enllaços i s'en modifiqui l'estructura.
• Termoestables: s'endureixen quan s'escalfen per primer cop i ja no poden tornar a ser estovats.

Additius

Les propietats dels polímers depenen del grau de polimerització i de l'estructura molecular, però poden ser modificades o millorades afegint-hi diverses substàncies:

• Additius: són substàncies que modifiquen les propietats dels polímers.
• Càrregues: són substàncies minerals o vegetals que milloren la resistència mecànica i la tenacitat i són més barates que el polímer pur.
• Plastificants: són substàncies orgàniques que redueixen la duresa i la fragilitat dels polímers, augmentant-ne la docilitat i la tenacitat.
• Estabilitzants: són compostos químics que augmenten la resistència dels polímers al deteriorament per l'acció de la radiació ultraviolada i de l'oxidació.
• Colorants: són compostos que donen color al polímer. Poden ser tints que s'incorporen a l'estructura molecular del polímer o pigments que se situen en els espais buits que deixen les molècules.
• Ignifugs: també es coneixen com a retardadors de flama i dificulten la inflamació i la posterior propagació de la flama en els polímers. Els additius són molt útils en fibres tèxtils, ja que la majoria dels polímers són inflamables.
• Desmoldejants: són substàncies orgàniques que faciliten el desmoldejament de les peces de plàstic.
• Lubricants: són substàncies que milloren els problemes de fricció sobre les superfícies de màquines, matrius, etc.

Materials compostos

Els materials compostos estan formats per 2 o més materials de composició, forma i grandària diferents, sense que hi hagi una combinació química entre si.

• Formigó: és un material compost per ciment Portland, sorra i grava. Té una baixa resistència a la tracció; per augmentar-la s'hi afegeixen barres o malles d'acer i s'obté el formigó armat. Una altra manera és sotmetre les barres d'acer a un esforç de tensió, i aquestes es tendeixen a contraure's per efecte de l'elasticitat, obtenint el formigó pretensat.
• Contraplacats i emplacats: són dues tècniques d'elaboració de materials compostos que tenen com a objectiu comú l'obtenció de materials lleugers, rígids i resistents.

Parell de forces

Els parells de forces són dues forces amb les seves direccions paral·leles, de sentit contrari i equidistants d'un punt anomenat moment d'un parell de forces o simplement parell.

Unions

Unions fixes

• Ribladures
• Soldadures

Unions desmuntables

• Cargolades
• Passadors

Ribladura: s'utilitza quan s'han d'unir peces planes de poc gruix que no admeten la soldadura, o peces en les quals les soldadures podrien provocar tensions internes en el material i deformar-lo.

Fusta

Fusta és un material natural amb una estructura complexa i no homogènia, formada bàsicament per molècules de cel·lulosa reforçades per una substància polimèrica anomenada lignina.

Fusta natural

S'obté dels arbres a partir d'un procés de tala i desbrancatge abans de passar a la serradora. Les propietats no són sempre les mateixes depenent dels fusts.

• Fusta tova: són arbres de fulla perenne com l'aram, el pi o l'avet.
• Fusta dura: són arbres de fulla caduca com el roure o el faig.

Fusta artificial

Són productes elaborats a partir de la fusta, que s'acostumen a presentar en forma de taulers de diferents tipus.

• Taulers de fulls (contraplacats): s'aconsegueix encolant fulls de fusta natural de manera que les direccions de les vetes dels fulls contigus formin un angle de 90º. És molt resistent i presenta un acabat molt decoratiu.
• Taulers de partícules (aglomerats): formats a partir d'encenalls o partícules amb una grandària controlada, encolades amb resines sintètiques i premsades per tal d'aconseguir la compactació. En general són més densos i menys resistents que la fusta natural i que la contraplacada. No suporten bé la humitat, tot i que es fabriquen taulers de partícules resistents a la humitat gràcies a resines específiques.
• Taulers de fibres (tauleret i MDF): el tauleret està format a partir de fibres de fusta que són premsades humides i sense encolar. Té molta duresa però poca resistència i és molt sensible als canvis d'humitat. El MDF també està format a partir de fibres de fusta, però premsades en sec i té un bon acabat.
• Taulers de listons (enllistonats): formats a partir de listons de fusta tova encolats lateralment amb resines sintètiques i revestits per les dues cares amb dos o quatre fulls de fusta dura amb la vetes encreuades.

Fulls

• Fulls naturals: s'obtenen amb talls tangencials del tronc utilitzant fulls de tall especials, esmolats amb un gruix entre 0,3 i 0,6 mm.
• Fulls sintètics: s'obtenen a partir de resines sintètiques, generalment de làmina formaldehid o bé de fenol formaldehid, intentant imitar la fusta natural.

Ceràmica

Argiles es troben fàcilment a la natura i en afegir-hi aigua es transformen en una pasta plàstica a la qual es pot donar molt fàcilment la forma desitjada. Adquireix les propietats d'una ceràmica després dels canvis químics produïts en els fases d'assecatge i de cocció. Podem distingir entre els estructurals (maons, totxanes, teules, tubs,...) i els refractaris.

Ciments

Ciments estan formats a partir del ciment Portland, el guix i la calç. En ser barrejats amb aigua, donen lloc a una pasta plàstica que és molt fàcil de conformar i que després d'un cert temps s'agafa i s'endureix. L'enduriment no es produeix per evaporació i cocció, sinó per complexes reaccions químiques del material amb l'aigua.

• Hidràulics: són aquells ciments que són capaços d'endurir-se sota l'aigua sense cap mena de problema.
• Morter (ciment + sorra) i formigó (ciment + sorra + grava) són necessaris per formar estructures resistents.

Materials refractaris

Refractaris estan formats per alúmina, sílice i magnèsia. Tenen moltes aplicacions industrials gràcies a les seves propietats:

• Suporten altes temperatures sense alterar-se.
• No reaccionen químicament amb els elements.
• Presenten un gran aïllament tèrmic.

Vidres

Vidres són materials ceràmics formats per la fusió de sílice amb altres òxids i que tenen una estructura de sòlid amorf.