Los materiales tenían unas necesidades básicas para la fabricación de objjetos, ésto dependía mucho de a época de la historia en la que te encontrabas.
-Edad de Piedra (hace, aproximadamente, un millón de años)
- Se utilizaba piedra y huesos para elaborar: herramientas, hachas, arpones, flechas, hoces...
- Edad de Bronce (comienza aproximadamente en el año 3000 AC)
- Se utiliza el bronce a partir de cobre y estaño, dos minerales fáciles de obtener y fundir.
- Las herramientas fabricadas en bronce eran más duras y más sencillas de fabricar que las realizadas sólo con cobre.
- Edad de Hierro (entre los años 1200 y 700 AC aprox)
- Para la obtención de hierro había que calentar el mineral a una temperatura mucho mayor para fundirlo.
- Tenía grandes ventajas: la materia prima era abundante y más duras las herramientas obtenidas.
- Para fundir el hierro se colocaba sobre un agujero hecho en el suelo y se calentaba por la parte inferior. Posteriormente, se empleó una bomba de pieles y madera para insuflar aire del exterior, avivar el fuego y aumentar la temperatura.
-Época actual:
- podría denominarse edad del Silicio, por el cambio provocado por la electrónica basada en el silicio en la sociedad.
Los materiales se pueden clasificar de varias maneras, en este apartado vvamos a hablar sobre su procedencia, es decir de donde vienen:
-Materiales naturales:
- Se encuentran en la naturaleza.
- Constituyen los materiales básicos para fabricar los demás productos.
- En ocasiones estos recursos son limitados y se pueden agotar, en otras ocasiones pueden reciclarse o reutilizarse.
- El reciclado o reciclaje es una buena solución para preservar el medio natural y ahorrar recursos naturales, al mismo tiempo que se reducen costes.
- Son naturales la madera, la lana, el esparto, la arcilla, el oro...
- Se obtienen a partir de otros materiales que se encuentran en la naturaleza y no han sufrido transformación previa. También reciben este nombre los productos fabricados con varios materiales que sean en su mayoría de origen natural.
- Son artificiales el hormigón y los bloques de hormigón, que son productos artificiales, fabricados a partir de arena (en un 50%; material natural), grava (en un 30%; material natural), cemento (en un 20%; material artificial) y agua (material natural).
-Materiales sintéticos:
- Están fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No se encuentran en la naturaleza ni tampoco los materiales que los componen.
- El ejemplo más característico lo constituyen los plásticos, como la baquelita, que se obtiene a partir de dos materiales artificiales: formol y fenol.
- Durante los últimos cien años se han descubierto multitud de materiales, así como nuevos métodos de fabricación.
Cuando una fuerza actúa sobre un objeto, tiende a deformarlo. La deformación dependerá de la dirección,
sentido y punto de aplicación donde esté colocada esa fuerza.
Los distintos tipos de esfuerzos a que pueden estar sometidos los cuerpos, independientemente de su material y
forma, son:
- Tracción: La fuerza tiende a alargar el objeto y actúa de manera perpendicular a
la superficie que lo sujeta.
- Compresión: La fuerza tiende a acortar el objeto. Actúa perpendicularmente a la
superficie que la sujeta.
- Flexión:
La fuerza es paralela a la superficie de fijación. Tiende a curvar el
objeto.
- Torsión:
La fuerza tiende a retorcer el objeto. Las fuerzas son paralelas a la superficie de fijación.
- Cortadura:
La fuerza es paralela a la superficie que se rompe y pasa por ella.
-¿Qué es un material sintético?
El plástico es el primer material sintético creado por el hombre. Antes
de la aparición del primer plástico sintético, el hombre ya utilizaba
algunas resinas naturales, como el betún y la goma, con los
que podían fabricar productos útiles y lograr aplicaciones diversas.
Se
tienen referencias de que éstas se utilizaban en Egipto, Babilonia,
India, Grecia y China, para una variedad de aplicaciones desde el
modelo básico de artículos rituales hasta la impregnación de los
muertos para su momificación (proceso en el cual se impedía que el cadáver llegara a su putrefacción natural).
En 1860, el inventor estadounidense Wesley Hyatt
patentó el celuloide (Nitrato de celulosa + Alcanfor + Alcohol).Su producto, se utilizó para fabricar diferentes objetos,
desde cuellos de camisa, hasta cosas del cine. El celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de
ser inflamable y deteriorarse al exponerlo a la luz. Pero hasta que no llegó 1907 que fue cuando se introducen los
polímeros sintéticos, cuando el Dr. Leo Baeckeland
descubre un compuesto de fenol-formaldehído al cual llamaron baquelita y que se comercializa en 1909.
Los materiales sintéticos están formados por moléculas muy grandes llamadas polímeros,
formadas por largas cadenas de átomos que contienen materiales de origen
orgánico y de elevado peso molecular. Están compuestos fundamentalmente
de carbono y otros elementos como el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno o
el azufre.A su vez estas macromoléculas están formadas por otras mas pequeñas
llamadas monómeros.
Un material sintético es aquel producto de la "síntesis química", que consiste en el proceso de obtención de compuestos químicos partiendo de sustancias más simples.Por ejemplo el proceso permite obtener productos que no se encuentran en la naturaleza, como los plásticos. Los materiales sintéticos se dividen en varios y estos son:
-Por su naturaleza:
- Naturales: se obtienen directamente de materias primas vegetales (celulosa, látex) o animales (caseína). Son las sustancias plásticas que no necesitan de un proceso de laboratorio para producirse, ya que están formadas en su totalidad por compuestos naturales, que proceden en su mayoría de animales y vegetales.
- Sintéticos: También llamados polímeros,son aquellos que son obtenidos en laboratorio o en la industria. Algunos ejemplos de polímeros sintéticos son el nylon, el poliestireno, PVC, el polietileno...
-Por su estructura interna:
- Termoplásticos: tipo de plástico fabricado con un polímero que se vuelve un líquido homogéneo cuándo se calienta a temperaturas relativamente altas y que cuándo se enfría es un material duro en un estado de transición vítrea. Cuándo se congela es un material frágil. Todas estas características son reversibles, lo que hace posible que los termoplásticos se puedan calentar y enfriar repetidamente sin que se pierdan estas cualidades y haciendo de los termoplásticos un material fácilmente reciclable. Se ablandan con el calor, pudiéndose moldear con nuevas formas que se conservan al enfriarse. Es debido a que las macromoléculas están unidas por débiles fuerzas que se rompen con el calor.Estos se pueden dividir en varios tipos:
- Polietilentereftelato (PET)
- Polietileno de alta densidad(HDPE)
- Cloruro de polivinilo (PVC)
- Polietileno de baja densidad(LDPE)
- Polipropileno (PP)
- Poliestireno (PS)
- Otros: Metacrilato, Teflón, Celofán, Nailon o poliamida (PA)
- Termoestables: hacen referencia al conjunto de materiales formados por polímeros unidos mediante enlaces químicos adquiriendo una estructura final altamente reticulada.Son aquellos plásticos que una vez moldeados por medio de calor, no pueden modificar su forma. Son duros, y a su vez son frágiles. Estos plásticos se pueden comparar con la arcilla, que una vez endurecida debido al calor, no es posible que vuelva a adquirir una forma maleable.son aquellos plásticos que una vez moldeados por medio de calor, no pueden modificar su forma. Son duros, y a su vez son frágiles. Estos plásticos se pueden comparar con la arcilla, que una vez endurecida debido al calor, no es posible que vuelva a adquirir una forma maleable.
- Elastómeros: hacen referencia al conjunto de materiales que formados por polímeros que se encuentran unidos por medio de enlaces químicos adquiriendo una estructura final ligeramente reticulada.Estos materiales se caracterizan por mostrar una gran deformación elástica cuando se les aplica una fuerza. La deformación puede desaparecer completamente cuando se elimina el esfuerzo.
La fabricación de los plásticos y sus manufacturados implica cuatro pasos básicos:
-obtención de las materias primas,
- síntesis del polímero básico,
- obtención del polímero como un producto utilizable industrialmente y moldeo
- deformación del plástico hasta su forma definitiva.
Se pueden sintetizar con ayuda de la polimerización:
La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero.
La polimerización en etapas (condensación) necesita al menos monómeros bifuncionales.
-¿A qué nos referimos cuando hablamos industrialmente de los materiales sintéticos?
Cuando hablamos de los materiales sintéticos que están industrializados, hablamos de aquellos materiales que han pasado de materiales naturales a materiales sintéticos, y aunque estos parezcan pocos, son muchos en nuestra vida diaria los que usamos, por ejemplo para la realización de este trabajo estoy usando el ordenador, y este anteriormente ha sido industrializado por una empresa la cual ha usado materiales naturales.
Los materiales plásticos elastómeros pueden ser manipulados por la acción del hombre sometiéndoles a presión, hasta su límite elástico. En los materiales termoestables se les puede dar forma, eso si cuando este se haya enfriado no acepta ningún tipo de cambios.
-Hitos históricos que marcan la vida de los materiales sintéticos
En la histroria de los plásticos ha habido muchos acontecimientos y estos han sido muy importantes en el desarrollo de diversas cosas:
-Antes de crearse los
polímeros, la madre naturaleza era la única y exclusiva fuente de materiales con que el
hombre contaba para la realización de sus herramientas, útiles y objetos de uso cotidiano.
Las propiedades que ofrecían las piedras, las maderas o los metales no satisfacían todas las
demandas existentes así que, el hombre en su innato afán de investigación y búsqueda
comenzó a aplicar sustancias que suplieran estas carencias; se manipulan los polímeros naturales: el ámbar, el hasta natural, la goma laca y la gutapercha son los precursores de los
polímeros actuales.
-Durante la guerra se produce un vertiginoso crecimiento del empleo de algunos polímeros para poder
sustituir a otros materiales de difícil adquisición. Durante la Segunda Guerra Mundial, las
tropas japonesas se hicieron con los territorios de las indias Orientales, quedando sin
aprovisionamiento de caucho natural a los EE.UU, se descubrieron los elastomeros sintéticos
para suplir esa falta de materiales, nace el neopreno para fabricar neumáticos de aviones y
vehículos militares. Las aplicaciones militares también disparan el uso de los plásticos
reforzados formados por poliésteres insaturados y fibra de vidrio así como los hilos de Nylon
se emplean para paracaídas. Nació una industria que será la de mayor producción mundial..
-La industria del plástico es una industria joven que en el año 2004 cumplió 94 años de edad. Los primeros 50 años correspondieron a la investigación y la implementación de los descubrimientos realizados, los siguientes veinte años en la difusión de información y aprovechamiento de ellos y los últimos veinte años en optimizar el uso de los mismos.
-A diferencia de materiales existentes en la naturaleza como, la madera y la piel de animales, que han sido utilizadas desde el origen de la humanidad; vidrio y metal que registran su uso en las primeras civilizaciones como Babilonia y Egipto; el plástico, es el primer material sintético, creado por el hombre.
-En 1907 cuando se introducen los polímeros sintéticos, cuando el Dr. Leo Baeckeland descubre un compuesto de fenol-formaldehído al cual denomina “baquelita” y que se comercializa en 1909. Este material presenta gran resistencia mecánica aislamiento eléctrico y resistencia a elevadas temperaturas.
-En 1920 se produjo un acontecimiento que marcaría la pauta en el desarrollo de materiales plásticos. El químico alemán Hermann Staudinger aventuró que éstos se componían en realidad de moléculas gigantes o macromoléculas. Los esfuerzos dedicados a probar esta afirmación iniciaron numerosas investigaciones científicas que produjeron enormes avances en esta parte de la química.
-Durante la Segunda Guerra Mundial, tanto los aliados como las fuerzas del eje sufrieron reducciones en sus suministros de materias primas. La industria de los plásticos demostró ser una fuente inagotable de sustitutos aceptables. Alemania, por ejemplo, que perdió sus fuentes naturales de látex, inició un gran programa que llevó al desarrollo de un caucho sintético utilizable. La entrada de Japón en el conflicto mundial cortó los suministros de caucho natural, seda y muchos metales asiáticos a Estados Unidos. La respuesta estadounidense fue la intensificación del desarrollo y la producción de plásticos.
-Materias primas para la producción de materiales sintéticos:
Las materias primas es la materia extraída de la naturaleza y que se transforma para elaborar materiales que más tarde se convertirán en bienes de consumo o su utilización para objetos.
-Aire: De este material se obtiene el nitrógeno.
-Agua: Del agua se obtienen alimentos y productos químicos con los cuales se producen los plásticos sintéticos.
-Petroleo: Con este material obtenemos la gran mayoría de los plásticos, y es la principal fuente de alimentación de los automoviles.
Según su función de origen los materiales pueden ser de tres tipos:
-Origen mineral: De ellos se obtienen los metales, y los minerales los cuales son materias primas con mucha variedad.
-Origen vegetal: Estos materiales se encuentran en la naturaleza en gran cantidad como puede ser la madera, el algodón, la goma...
-Origen animal: Este material está presente en la vida cotidiana en todos los animales.
