20
DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY,
2002
Materials compostosEl present article pretén mostrar al lector l'ampli ventall de possibilitats que ofereixen els
materials compostos en el camp de l'enginyeria i el disseny. Es presenten els diferents tipus de fibres, orgàniques i inorgàniques, així com els diferents
tipus de matrius, fent un èmfasi
especial en les orgàniques, que són les que donen nom als denominats materials compostos de matriu orgànica. Un segon bloc descriu el comportament dels materials compostos
davant de diversos agents externs com puguin ser: agents ambientals, agents químics, agents llises i agents mecànics. El
treball finalitza mostrant alguns dels exemples més característics d'aplicacions d'aquests
materials.
Entenem per material compost el que està format per dos o més components, de manera que
les propietats del material final siguin superiors a les de cada component per
separat.
Cal fer, però, algunes consideracions per ajustar el terme de material compost al nostre objectiu d'estudi. ■ En primer lloc, el material compost ha de ser expressament fabricat per la mà de l'home. D'aquesta manera queda fora de la nostra definició una llarga llista de materials compostos naturals, com ara els que componen els nostres ossos, les masses arbòries, etc. ■ En segon lloc, tal com entenem els materials
compostos no han de tenir continuïtat fenomen o lògica, de manera que els
materials ceràmics, per exemple, malgrat que estiguin compostos per diversos components
cristal·lins o amorfs, no són considerats materials compostos ja que aquests són continus fenomenològicament parlant.
■ Finalment. el formigó armat, si bé està fabricat expressament per
l'home i té discontinuïtat fenomenología, tampoc no es considera objecte del nostre estudi, ja
que és un
material clàssic en enginyeria civil.
Malgrat que la fibra de vidre és molt antiga -els egipcis ja la coneixien-, la història dels materials compostos és la història del segle XX. L’any 1907, el químic belga Leo Baekeland va obtenir per primera vegada una resina termoestable. Dins d'un recipient especial, Baekeland va escalfar i va aplicar pressió a un fenol i un formaldehid per obtenir Lina resina liquida que es va polimeritzar i va prendre la forma del recipient. És el que coneixem amb el nom de bakelita <> baquelita. Al llarg de les tres primeres dècades del segle XX es van incorporant la resta de les matrius: les fenòliques, que van ser les primeres a desenvolupar-se industrialment per a aplicacions d'aïllament, armament i bijuteria, les poliesters, les viniltèsters i les epoxis. Els materials compostos es desenvolupen en paral·lel amb les matrius, ja que com hem dit, les fibres ja eren
conegudes i els ensimatges o tractaments superficials de les fibres per
donar-los l'adherència necessària per a combinar- les amb Ies matrius
no van presentar gaire dificultats. Per tant, els primers materials compostos
eren fibres de vidre combinades amb matrius fenòliques i poliesters per a
aplicacions elèctriques, embarcacions i placa ondulada.
Els primers mètodes de fabricació van ser els emmotllats per
contacte a mà. L'any I 930 es fabricaven mitjançant aquest mètode un nombre elevat
d'estructurin en què els requeriments mecànics no eren elevats, però hi havia problemes de
formes, pes o aïllament elèctric i, per tant, aquesta mena de materials començava a ser una alternativa
als tradicionals, com ara acer, formigó, alumini o fusta.
La injecció amb matrius termoestables
data de 1940, com una variació de la injecció de materials termoplàstics. A la dècada dels anys cinquanta
apareixen les primeres maquines amb cargol sens fi.
L'any 1951 apareixen
les primeres patents de mètodes automatitzats, com la pultrusió. La producció engega l'any 1956. Des de
llavors la producció de perfils per a una llarga llista de sectors productius
ha anat en augment. Per primera vegada es disposava comercialment de materials
compostos estructurals, ja que tant la fiabilitat d'aquest procés com l'elevada resistència del perfil el feia
idoni per a aquells casos en què no sols eren importants el pes o l'aïllament elèctric sinó també els requeriments mecànics.
En paral·lel amb la pultrusió apareixen altres processos
utilitzats avui en dia, com el SMC (Sheet Moulding Compound) o preimpregnats
d'un compound compost per fibres de vidre, resines de poliester i càrregues que es conformen
mitjançant
premsa en calent. Quan van aparèixer, al començament de la dècada dels cinquanta, les
primeres aplicacions es van fer al sector elèctric. En els primers anys
de la dècada dels anys setanta es van començar a utilitzar en automoció.
També a mitjan segle XX sorgeix
l'enrotllament de filaments i la major part dels processos que coneixem avui en
dia.
En els anys setanta
es comencen a utilitzar als Estats Units fibres avançades: carboni, bor i
aramida en l'aviació militar. En aquell moment existien dos camps de
materials compostos clarament diferenciats:
■ El camp de l'aeronàutica (prestacions elevades, costos molt alts i consums baixos), en què es treballava fonamentalment amb carboni/epoxi i aramida/epoxi i s'utilitzava gairebé exclusivament el preimpregnat i el curat en autoclau. • El camp de la gran difusió (prestacions baixes,
costos raonables i consums elevats), amb aplicacions en el sector elèctric, la marina, el
transport terrestre i la construcció.
S'utilitzava gairebé de manera exclusiva el vidre/polièster, i com a processos, el contacte a mà, la projecció simultània, l'enrotllament continu, la pultrusió i el SMC. Avui en dia, a l'alba
del segle XXI, el panorama dels materials compostos és molt diferent, ja que no
hi ha diferències entre els dos camps llevat del tema de normativa i control de qualitat,
Pel que fa a materials i processos, han aparegut noves tecnologies que han
omplert l'espai que separava els camps aeronàutic i de gran difusió i han difuminat les diferències que existien entre
les dues àrees quaranta anys enrere.
En aquest sentit, cal
esmentar les fibres de carboni de baix cost, gràcies al qual se n'ha estès el consum a tots els
sectors industrials, l'aparició de nous processos, com ara el RTM,
d'aplicació completament generalitzada en els sectors aeronàutics i no aeronàutics, la disponibilitat
comercial de materials híbrids, la introducció de materials preimpregnats
de baix cost i l'aparició de procediments de curat alternatius a l'au tocia u.
Matèries primeres
Fibres
Un material compost presenta dos elements principals: fibra i matriu. La combinació adequada d'aquests components origina uns materials amb millors propietats que el de cada una de les parts que el componen per separat. A més de fibra i matriu, hi ha altres tipus de components, com carregues i additius que doten els materials compostos de característiques peculiars per a cada tipus de fabricació i aplicació. En aquest apartat tractarem les matèries primeres esmentades que componen els materials compostos. Es presentaran les principals propietats d'aquestes matèries primeres í s'aprofundirà en els sistemes de material compost més usuals. La fibra és el component de reforç del material compost. Aporta resistència mecànica, rigidesa i duresa, i serà determinant per obtenir les principals propietats mecàniques. Les característiques més destacades de les fibres dels materials compostos són la resistència a la tracció específica i l'elevat mòdul específic.  Taula 1. Materies prlmeres que componen un material compost
 Figura 1. Comparació de les caracteristiques especifiques de diverses fibres
Els tipus de fibres de reforc es poden classificar segonsel seu origen. Les fibres poden ser d'origen mineral i d'origen orglnic, segons es pot veure a la Taula 2.  Taula 2. Classificació de fibres en funció del seu origen
 Figura 2. Diagrama dels esquemes de carbonització per a les rnesofases de quitrà i PAN A continuació explicarem cada un dels tipus de fibres, les seves propietats particulars i les aplicacions més usuals. Les fibres de reforç utilitzades en els materials compostos moderns es poden classificar, de manera general, en tres categories: fibres de carboni, fibres inorgàniques i fibres polimèriques. Aquestes fibres es poden presentar de manera contínua o com a fibra tallada. Els anomenats whiskers o pèls s'utilitzen també en els materials compostos com a elements de reforç. Existeixen altres tipus de fibres especials que s'utilitzen en els materials compostos, com per exemple les fibres òptiques, que s'empren per a aplicacions en què calgui un control del dany o del mateix curar. Fibra de carboni
En el segle XIX, Edison va utilitzar les fibres de carboni com a filament per a bombetes. La investigació que va donar com a resultat l'ús de les fibres de carboni en els materials compostos moderns s'atribueix als treballs del començament dels anys seixanta portats a terme per Shindo, al Japó, Watt, a Anglaterra, i Bacon i Singer, als Estats Units. Si bé s'han investigat una gran quantitat de materials com a precursors de la fibra de carboni, el poliacritonotril (PAN), una mesofase del quitrà i la cel·lulosa (en ordre decreixent d'ús actual) són els tres precursors que actualment s'utilitzen per fabricar les fibres de carboni. Les fibres que estan basades en el PAN tenen diàmetres que oscil·len entre els 5 i els 7 mm, mentre que en aquelles que tenen com a precursor el quitrà se situa entre els 10 i 12 mm, El poliacritonotril és el precursor més utilitzat actualment per
obtenir fibres de carboni, i generalment no és PAN al 100%. Normalment, és un copolímer que conté metiIacrilat, metil
metacrilat, vinil acetat, àcid itacònic o clorur de vinil. El
PAN (o el seu copolímer) es fila utilitzant la tècnica de filat humit (la tècnica de filat fos s'ha
desenvolupat també per al filat del PAN).
Tipus de fibra de carboni
A partir de les temperatures del tractament d'escalfament s'han identificat tres tipus diferents de fibra de carboni: ■ La fibra de carboni d'alt mòdul (HM) és la més rígida i necessita la temperatura de tractament més alta. ■ La fibra de carboni d'alta resistència (HR) és la més forta i es carbonitza a
la temperatura que proporciona la major resistència tensil.
■ L'últim tipus de fibra de carboni (llI) és la més barata, la rigidesa és menor que en els dos
casos anteriors, però l'assistència és bona. Aquest tipus té la temperatura en el
tractament més baixa.
Fibres orgàniques Les fibres orgàniques d'altes prestacions es poden classificar en tres categories: fibres de polímers de líquid liotròpic cristal·lí (per exemple, fibres de poliparafenilè reteftalamida -PTTA- o aramides); fibres de cadenes de polímers flexibles allargades (per exemple, fibres de polietilè de cadena allargada d'alt pes molecular: fibres de polímers de líquid termotròpic cristal·lí (per exemple, copolímers d'àcids nafroic i benzoic). Les fibres orgàniques típiques tenen un diàmetre típic entre 10 i 20 mm.  Figura 3. Fibra d'aramida
Les aramides
presenten una alta resistència a l'impacte i a la corrosió, i són extremament resistents a
l'atac químic tret d'àcids forts i bases a concentracions altes. La fibra d'aramida està disponible a través d'Akzo sota el nom
comercial de Twaron, a través de Dupont amb el nom comercial de
Kevlar, i a través de Teijin sota cl nom comercial de Technora. La fibra d'aramida,
poli(m-fenileno isoftalamida) està disponible sota el nom comercial
Nomex, i s'utilitza predominantment en recobriments de protecció contra el foc. L’aramida
es degrada a la temperatura de 480ºC en nitrogen i al voltant dels ,180ºC en
aire. No es fon per sota de les seves temperatures de degradació. Per minimitzar cl
problema de la forodegradació, els materials compostos de fibra
d'aramida es poden recobrir amb algun material que absorbeixi la llum. La fibra
d'aramida mostra una estructura radiat amb plegaments axials.
El grup de fibres d'aramida
és un
grup relativament nou 1 potencialment important de fibres basat en l'alta
resistència
i la rigidesa que és possible obtenir en polímers completament alineats. Són polia mi des amb radicals
aromàtics,
units als radicals de benzil, que donen com a resultat unes fibres molt més resistents, tan tèrmicament com mecànicament.
L'aramida és una poliamida aromàtica anomenada poliparafenilenotereftalamida amb una
estructura química perfectament regular, els anells aromàtics de la qual donen com a
resultat les molècules del polímer amb les propietats d'una cadena raonablement rígida. Les fibres es
fabriquen per processos d'extrusió i filat.
Fibra de vidre
Es el reforç més utilitzat actualment en la fabricació de materials compostos, sobretot en aplicacions industrials, gràcies a la gran disponibilitat, les bones característiques mecàniques i el cost baix. La història de la fibra de vidre es
remunta a l'època dels egipcis, que en van descobrir les virtuts de resistència per armar gerros i àmfores per a les tombes
dels faraons. Les fibres teixides daten del segle XVIII a França, i la producció de fibra de vidre contínua es va aconseguir l'any
1938 als Estats Units, on es va fundar la companyia Owens-Corning Fiberglass. Els
primers estudis d'enginyeria sobre materials compostos es van realitzat sobre
materials compostos de fibra de vidre.
Tipus de fibra de vidre
En general, el vidre pot ser fibrat quan se n'eleva prou la temperatura. Tanmateix, per efectuar aquesta operació cal centrar-se en unes composicions determinades. A la pràctica, els vidres més utilitzats són aquells a base de sílice que conté en dissolució com a mínim dos silicats: un
silicat alcalí (per exemple, silicat de sodi) i un d'alcalinoterri (per exemple, silicat
de calci).
L'òxid de sodi actua com a
fundent facilitant el procés de baixar la temperatura de fusió de la sílice i també la viscositat. Ben al
contrari, la seva presència afecta la resistència química del vidre, i per això s'hi introdueix un
alcalinoterri. Els principals tipus són:
• Vidre E (Elèctric): representa pràcticament la totalitat del vidre tèxtil emprat en materials compostos, més del 90% dels reforços, d'us general, amb bones propietats elèctriques. La primera gran aplicació industrial de fibra de vidre E va ser l'aïllament de conductors elèctrics sotmesos a altes temperatures. • Vidre A (Alt contingut en alcalí): és menys resistent i té un mòdul més baix que el vidre E.
Presenta gran resistència química.
•
Vidre AR (Alcalí Resistent): és l'únic tipus de vidre que es pot combinar
amb el formigó o el ciment, ja que qualsevol altre seria atacat pels álcalis alliberats en la
hidratació del formigó o ciment.
•
Vidre C (Químic): se situa entre el vidre A i l'E, i s'utilitza en les capes
superficials d'estructures anticorrosió. Té una alta resistencia química.
•
Vidre R o S (Resistència): utilitzat en estructures d’elevades
característiques mecàniques (aeronàutica sobretot), té una resistencia a la tracció i un mòdul d'elasticitat molt
superiors als altres tipus de vidre. Va néixer a demanda dels sectors punta
(aviació, espai, armament) i respon a les exigències d'aquests en el camp
dels materials resistents a fatiga, temperatura i humitat.
•
Vidre D (Dielectric): per les altes propietats dielèctriques s'utilitza
sobretot en la construcció de materials electrònics de telecomunicació, fabricació de radars i finestres
electromagnètiques. Aquests materials presenten pèrdues elèctriques molt dèbils, i per això s'utilitzen com a material
permeable a les ones electromagnètiques,
•
Vidre B (Bor): de propietats elèctriques excel·lents i gran durabilitat. És borosilicat de calci de
baix contingut en álcali.
•
Vidre ERC (Elèctric i Resistent Químic): amb propietats elèctriques combinades amb
resistència
química.
•
Vidre X: amb base de Li2O per la seva transparència als Raigs X.
Les presentacions més usuals de tes preformes
de fibra són les següents:
Mat de fils tallats
Són feltres de fils tallats a una longitud determinada i aglomerats entre si mitjançant un lligant químic. Hi ha diversos tipus de mats, que es diferencien per les característiques del fil de base (tipus de vidre, diàmetre de referència, títol i ensimatge) i per les del lligant (emulsió o pols). Mat de fils continus
Consisteix en un
tapis semblant al del mat de fils tallats descrit anteriorment, però en aquest cas es tracta de
fils continus que s'associen entre si a la sortida d'un conjunt de fileres.
Mat de superfície
També anomenats vels, són feltres de fils tallats,
fortament lligats i calandrats. Els gramatges oscil·len entre 25 i 80 gr/m2, i
les presentacions són semblants a la resta de tipus de mat. Les característiques determinants per a
l'elecció d'un tipus de mat de superfície són les següents: deformabilitat,
solubilirat, envelliment, degradació química.
Roving
Són emmetxats sense torsió de filaments (roving
directe) o fils de vidre (roving emmetxat) que han rebut un ensimatge plàstic compatible amb les
resines d'estratificació. Hi ha una gamma de tipus de roving que s'adapten a cada
una de les tècniques de transformació. Les característiques que els
distingeixen són fonamentalment les dels fils de basc: naturalesa del vidre, diàmetre, fil de base.
Teixit
Ens limitarem a la
descripció dels teixits "plàstics", és a dir, els constituïts per metxes de roving
directe d'igual o diferent títol en trama i ordit, tractats amb
ensimatge plàstic. En el cas d'aquests teixits, normalment destinats al reforç de matrius termoestables,
les armadures més corrents són: teles, satén, sorga, unidireccionals, bidirectional deformable.
Fils tallats
Són fils de base tallats
generalment en longituds de 3 a 12 mm. Aquests productes tenen múltiples aplicacions, des
del reforç de guixos, ciment o paper fins a la utilització en els procediments de
emmotllat de peces de grans sèries a base de resines termoplàstiques i/o termoenduribles
(preimpregnats). Segons la utilització dels fils tallats, les seves característiques són diferents: integritat,
longitud de tall, tipus d'ensimatge, densitat aparent.
Fibres mòltes
Mitjançant una operació de triturat, les fibres són reduïdes a longituds d'entre 0,1
i 0.02 mm, mentre que el diàmetre es manté entre 10 i 17 micres.
Aquestes fihres s'utilitzen principalment per al reforç de resines termoplàstiques i de poliuretans
(procés
RRIM), i en la major part de casos no estan proveïdes d'ensimatge.
Fils texturitzats
Mitjançant una operació mecànica s'augmenta el volum de
la metxa, amb la qual cosa s'obté un producte de fibra de vidre amb
qualitats òptimes per a la realització de teixits decoratius.
Roving arrissat (Spunt roving)
Els rínxols constitueixen un
reforç
perpendicular a la direcció principal donada al roving. Aquesta particularitat està feta a propòsit per millorar la resistència transversal dels
composites unidireceionaIs (emmotllats per pultrusió). La utilització de l'spunt roving per a la
realització de teixits permet augmentar-ne la resistència als talls
interlaminars.
 Complexos mat-teixit
Es tracta d'una
presentació destinada a respondre a les exigències d'algunes aplicacions
particulars, i consisteix en associacions de mats (de superfície, de fils tallats o
continus) amb teixits mitjançant un lligat químic (lligant) o per lligat
mecànic
(el cas més freqüent, a base de cosit).
Matrius
En aquest apartat s'estudiaran les matrius orgàniques, en general, les matrius orgàniques són compostos orgànics de pes molecular elevat, producte de reaccions de polimerització per addició o condensació de diferents compostos de base.  Figura 4. Preparació de resitna
Si bé en moltes ocasions els
termes polímers, macromolècules
i plàstics s'han utilitzat com a sinònims, les respectives
definicions presenten algunes diferències. Així, una macroniolécula seria un compost químic format per n unitats
estructurals repetides (n-mers), que serien els monomers que li donarien
origen, el terme polímer es referirà a una macromolècula sintètica. Finalment, un plàstic seria un polímer addicionat i
condicionat per a ser utilitzat en la indústria.
Dins del primer grup
podríem
incloure les llanes, les proteïnes, les cel·luloses, etc. en el segon
grup entrarien els plàstics comunament coneguts però tal com surten dels
reactors de polimentzació. En darrer lloc, el tercer grup comprendria els mateixos
compostos que el segon, però amb les corresponents addicions
d'antioxidants, estabilitzadors a la radiació ultraviolada, inhibitors,
accelerants, fluidificants, plastificants, etc.
La longitud d'una
cadena polimèrica ve donada pel nombre d'unitats monomèriques repetitives que hi
ha, i per tant haurem de parlar de diferents pesos moleculars en un mateix
tipus de plàstic. Però el problema es complica encara més quan a causa del procés de fabricació determinades cadenes
creixen més que unes altres, és a dir, tenim en un mateix reactor un plàstic amb cadenes de pesos
moleculars variats, per la qual cosa no tenim altre remei que parlar de
distribució de pesos moleculars mitjana, els quals tindran una gran rellevància a l'hora de processar
el material. En la taula següent ens referirem a les principals
matrius emprades per a la formació dels materials compostos.
Les macromolècules poden estar unides
entre si mitjançant forces de diversa intensitat. Així, quan siguin de baixa intensitat les
podrem superar amb un simple escalfament que donarà lloc al plàstic fos. Els polímers d'aquestes característiques són els anomenats termoplàstics, els quals es fonen o
plastifiquen amb un subministrament de calor, és a dir, amb un increment
de temperatura.
Quan les forces d'unió d'aquests filaments entre
si són
tan intenses que arriben a igualar les de construcció d'ells mateixos, es
trencaran abans de separar-se, la qual cosa implica que en incrementar la
temperatura no podran canviar d'estat sòlid a líquid. Aquesta mena de polímers es denominen
termoenduribles o termoestables.
El tipus de resina més important dels que
s'utilitzen en materials compostos són les resines líquides termoestables, de
vegades anomenades quimícoestables. N'hi ha diverses versions químiques, que al seu torn es
poden classificar en un segon estadi segons la conveniència, sobretot en el cas de
les resines avançades. També es tenen en compte les resines termoplàstiques. Aquestes són sòlides i temperatura
ambient, i quan s'han d'utilitzar en qualsevol procés se n'ha d'augmentar la
temperatura ambient fins que arribin a l'estat líquid. A banda del canvi
d'estat de sòlid a líquid i viceversa, no pateixen cap canvi químic, i el cicle de fundició-solidificació es pot repetir
indefinidament. Ben al contrari, les resines quimícoestables o termoestables
són líquides a temperatura
ambient i s'han de curar per arribar a l'estat líquid. Això es por portar a terme per
mitjans químics a temperatura ambient, mitjançant escalfament a temperatura elevada,
o mitjançant diferents tipus de radiació, com ara les radiacions ultraviolades,
feix d'electrons, raigs gamma i microones. Un cop curades, les resines
termoestables contenen una xarxa molecular d'enllaços altament creuats. No es
poder tornar a fondre sense patir una degradació seriosa, i a més generalment són insolubles. En canvi,
poden ser atacades per solvents i alguns agents químics (fins i tot aigua),
especialment a temperatura alta, que els pot provocar ablaniment, eixamplament
i reducció de la temperatura de transició vítria (Tg).
Algunes resines
termoestables, especialment les que ofereixen millors prestacions a
temperatures elevades, són sòlides o virtualment solides a
temperatura ambient en el seu estat abans del curat. Aquestes resines primer s'han de convertir a líquid mitjançant escalfament o mitjançant l'ús d'algun solvent de manera
que pugui ser impregnada i es pugui consolidar el reforç (fibres) perquè posteriorment es curi per
escalfament a una temperatura més elevada. Un dels factors crítics en les prestacions de
totes les matrius resinoses és la màxima temperatua a la qual
poden ser utilitzades en condicions de servei. Aquest valor normalment es
caracteritza per la temperatura de transició vítria (Tg) o per la temperatura
de distorsió (HDT), valors que són detallats a la normativa.
Les resines termoplàstiques poden ser amorfes o
parcialment cristal·lines. Les últimes acostumen a tenir una HDT
superior i més resistència als solvents. Les resines termoestables són sempre amorfes, però són força diferents en el seu Tg i
en la resistència a l'atac de solvents.
Els polímers termoestables es
fabriquen normalment a partir de precursors líquids o semisolids que
s'endureixen irreversiblement: aquesta reacció química és coneguda com a policondensació, polimerització o curat, i al final del procés la resina líquida es converteix en un sòlid dur amb baules químiques en creu, la qual
cosa produís una xarxa tridimensional tibant de cadenes de polímer. Les unitats moleculars
que formeu la xarxa i la longitud i la densitat de les baules en creu de
l'estructura influiran en les propietats mecàniques del material; la
xarxa i la longitud de les unitats estan en funció dels productes químics utilitzats i les
baules en creu estan en funció de la temperatura de curat.
A diferència dels termoplàstics, aquesta reacció es irreversible i el polímer no pot ser reciclat. El
polímer
no es fon, però si la temperatura s'incrementa prou. el polímer termoestable comença a descompondre's i a
degradar-se.
El procés de polimerització per a termoestables té lloc generalment en dues
etapes, la primera en la planta química, on les molècules es polimentzen
parcialment formant cadenes lineals, i la segona a la planta de producció de peces, on
l'entrecreuament es completa per efecte de la calor i la pressió de l'emmotllat.
El curat és important per aconseguir
les propietats òptimes del polímer. Molts termoestables poden polimeritzar a temperatura ambient, però habitualment el material
s'exposa a una temperatura relativament alta
en un curat final destinat a minimitzar, d'una banda, qualsevol
curat posterior, i de l'aitra, canvis de propietats durant la vida en servei.
Les tensions de
contracció durant el procés de polimerització, que és una reacció exotérmica, i les tensions tèrmiques provocades per les
diferències
entre el coeficient tèrmic d'expansió de la matriu i la fibra poden afectar les microtensions
pròpies dels materials compostos. Aquestes tensions s'afegeixen a les
desenvolupades per la càrrega externa. Les tensions produïdes per la contracció
del polímer poden ser suficients per produir microfísures fins i tot en
absència de càrrega externa.
Podem classificar les matrius termoestables
en funció de la temperatura d'utilització (Taula 4)
 Taula 4. Classificació de les resines termoestables en funció de la temperatura d'utilització. Comportament
Efectes ambientals Introducció Els efectes ambientals generen en els
materials compostos unes repercussions, que en general són menors que en els
materials metàl·lics. Aquests darrers estan sotmesos a processos de
deteriorament ràpids a causa del fenomen de la corrosió, en el qual l'oxigen de
l'aire descompon el material mitjançant una oxidació. Tanmateix, els materials
compostos són susceptibles de registrar alteracions en el seu comportament en
Ics situacions següents:
• Exposició a l'aire humit o a un líquid •
Degradació causada per les radiacions ultra violades del sol
•
Atacs químics
•
Envellitnent
Quan una matriu orgànica d'un material compost s'exposa a l'aire humit o a un líquid, tant el contingut d'humitat com la temperatura del material poden canviar amb el temps. Al seu torn, aquests canvis afecten a les propietats tèrmiques i mecàniques i impliquen una disminució de les prestacions. Per tant, a fi d'utilitzar de manera eficient el potencial dels materials compostos cal conèixer-ne la resposta davant d'una exposició ambiental. Propietats tèrmiques
Les propietats tèrmiques dels materials compostos són importants quan aquests tenen un caràcter estructural. Els polímers no reforçats tenen un coeficient d'expansió molt alt que ocasiona problemes de disseny quan s'utilitzen juntament amb materials convencionals. El coeficient d'expansió tèrmica d'un material compost unidireccional carboni/epoxi és proper a zero, i fins es poden dissenyar materials compostos de valors positius o negatius. Per un material compost unidireccional vidre/polièster, el coeficient d'expansió tèrmica és del mateix ordre que el de l'acer o del formigó, i aproximadament la meitat que el de l'alumini. La conductivitat tèrmica dels polímers
és baixa. Per tant, els polímers reforçats amb fibres de gruix suficient són
bons aïllants, i quan s'utilitzen amb fibra de vidre, llana o polímers amb
escuma, la construcció amb materials compostos té un valor extremament baix.
Quan s'utilitzen polímers com a superfícies d'una construcció sandvitx aïllant,
el material compost resultant posseeix una baixa conductivitat tèrmica.
Els materials compostos de fibra de
vidre o d'aramida presenten valors de conductivitat tèrmica molt inferiors als
dels metalls. Ben al contrari, la fibra de carboni de precursor brea presenta
un coeficient molt superior, com també la resina de poliamida.
El límit de temperatura en què les
resines comencen a perdre la rigidesa és conegut com temperatura de distorsió
(HDT). Si la resina està reforçada, el valor s'eleva al voltant de 20ºC. La
temperatura de distorsió representa un factor límit en el disseny donada la
tendència al clivellament del material sota càrrega quan s'acosta a aquesta
temperatura.
Propietats de resistència química
Les matrius amb millors propietats químiques són la resina d'epoxi i la resina vinilèster. En la taula següent s'expressen les màximes temperatures d'operació per a diversos sistemes. Generalment, en condicions ambientals
normals l'atac àcid i alcalí sobre el material compost no és preocupant. El
requisit principal es que les resines han d'estar curades de manera apropiada.
La selecció del material compost per a
aplicacions químiques s'ha basat tradicionalment en els resultats d'exposar laminats no sotmesos a tensió a condicions ambientals
per períodes superiors a un any. Aquests assaigs satisfan els requeriments EN o
ASTM, o en el cas de condicions ambientals severes com àcid sulfúric i hidroclòrie, han estat objecte d'anàlisis detallades per
determinar els efectes de la temperatura, la concentració i la permeabilitat, la
conveniència del material ve donada per les seves propietats mecàniques residuals (duresa,
resistència
a flexió i rigidesa) i per l'observació visual de qualsevol butllofa o delaminació.
Les variables a tenir
en compte en els assaigs de materials compostos en condicions ambientals son:
• tipus de resina •
tipus de fibra
• gruix del gel-coat i reforç
• sistema catalitzador i programa de curat
• proporció fibra/matriu
• additius (farcits, ceres retardants al foc,
etc.)
•
efectes d'inhibició de l'aire
• tipus d'exposició
• gruix del material compost.
Els tipus de resina més emprats i que proporcionen diferents graus de resistència química són: • ortoftàlica -resistència química baixa • isoftàlica, tereftàlica - resistència química mitjana
•
bigenol, àcid calent, vinilèster, furanica i epoxi-resistència química alta.
Efectes d'agents químics sobre els materials compostos Els materials compostos absorbeixen l'aigua lentament i assoleixen l'equilibri després d'un any. A temperatura ambient el percentatge en pes s'incrementa perquè l'absorció de l'aigua és del 0,3%, mentre que a 80ºC el percentatge equivalent és 1,0%. A mesura que l'aigua penetra en el polímer es produeix una reducció de resistència, i després d'un any els laminats de poliester bisfenol tindran un valor de retenció de resistència de només un 60%, Els laminats de poliester isoftàlic pateixen una gran disminució de resistència a mesura que l'aigua s'absorbeix, i al cap de nou mesos el valor de retenció de resistència és només del 20%. Els laminats de poliester ortoftàlic tenen una retenció de resistència molt pobre, de només un 20% al cap d'un mes. Si existeix una
afinitat química forta entre la matriu i els agents químics, les molècules petites (solvents) es
poden escampar per la totalitat del polímer i afectar les propietats mecàniques. Generalment,
l'absorció física causa:
• pèrdua de resistència i rigidesa • increment en duresa i grau de deformació del polímer.
D'aquesta manera, les molècules invasores destrueixen algunes de les unions químiques en la matriu i les propietats mecàniques es degraden. Si l'atac químic és àcid, com en el cas de les
canonades per on circulen elements químics de rebuig, és possible incorporar-hi
algun dels revestiments termoplàstics existents. Aquesta mena de
materials s'han emprat en èxit en nombroses aplicacions, entre
d'altres:
-PVC • Polipropilè
• PVDE
(tefló)
• PTFE
(plàstics fluorats)
• Polietilè.
Això no obstant, l'ús del sistema d'aïllament és limitat quan es tracta d'ambients orgànics a causa de la difusió d'agents orgànics en el revestiment i el consegüent atac en el laminat reforçant. Condicions climàtiques
Els polímers que estan exposats a condicions climàtiques naturals patiran un deteriorament que dependrà de factors com ara: • Tipus de resina utilitzada per al gel-coat i per a la lanimació del material compost. • Orientació del material compost
respecte dels raigs de sol.
- Component ultraviolat de la llum solar sobre
el material compost.
- Acció del temps atmosfèric sobre cl material
compost en diferents climes i situacions.
• Proporció d'"impureses" en
el polímers
(per exemple, additius retardants del foc).
• les precaucions en el nivell de control de
qualitat requerit per assegurar un ambient de producció convenient, un procés de fabricació correcte i un curat de la
resina adequar.
Insonorització
En tots els edificis cal reduir al mínim la transmissió del so. La manera idònia d'aconseguir-ho és incorporar a la construcció materials voluminosos pesants. Com succeeix amb molts altres materials, normalment no s’utilitzen grans volums de polímers reforçats, i en consequència la reducció de so és difícil d'aconseguir. EL grau d'insonorització requerida es pot assolir emprant un disseny de material compost. En una construcció sandvitx es podria fer mitjançant un nucli farcit d'escuma o utilitzant una làmina de guix com a material de revestiment que reflecteixi o absorbeixi el sí). El poliestirè expandit s'utilitza
algunes vegades en la fabricació de teules, però no absorbeix el so com fan la
majoria de teules acústiques a causa de la seva porositat. Això no obstant,
poden donar una mesura d'absorció quan es munten sobre llistons deixant una
bossa d'aire entre les teules i la superfície de suport.
Propietat de transmissió de la llum
La transmissió de la llum en un material compost translúcid exposat a l'atmosfera un nombre determinat d'anys depèn del tipus de resina utilitzada i del contingut en resina. Scott Bader ha observat una reducció del 14%,i en cinc anys de transmissió de la llum en la resina Crystie 191E reforçada amb mat de vidre amb una ràtio fibra/matriu de 70% en pes i amb un gel-coat que conté un fi teixit de superfície. El mateix material compost sense gel-coat té una reducció del 30%, i la resina amb un mat de vidre amb una ràtio fibra/matriu de 65% en pes té una reducció d'aproximadament 70%. Totes aquestes dades s'han pres per al mateix període de temps. Resistència a l'abrasió
La resistència a l'abrasió depèn de la duresa i de la resistència del material compost, les resines de poliester i d'epoxi són polímers durs. Quan s'associen amb la fibra de vidre, aquesta té un efecte sobre les propietats físiques del material compost. Tanmateix, per obtenir una millora en la resistència a l'abrasió dels materials compostos és essencial utilitzar un gel-coat amb teixits fins de superfície. Distribucions de temperatura i humitat
Quan un material compost és exposat a un ambient en què la temperatura i el nivell d'humitat varien amb el temps d'una manera concreta, cal calcular els paràmetres següents: • Temperatura dins del material com una funció de la posició i del temps. •
Concentració d'humitat dins del material com una funció de la posició i
del temps.
•
Quantitat total (massa) d'humitat dins del material com una funció del
temps,
•
Tensions (higrotèrmiques) induïdes per la humitat i
la temperatura dins del material com
una funció del temps.
•
Canvis dimensionals del material com una funció del temps.
• Canvis en les "propietats" del
material com una funció del temps.
Aquí la paraula propietats s'utilitza en un sentit ampli per caracteritzar qualsevol propietat mecànica, química, tèrmica o elèctrica d'interès, com ara resistència, mòdul elàstic, vida a fatiga, temperatura a transició vítria i conductivitats tèrmica i elèctrica. Les distribucions de temperatura i
humitat dins d'un material compost es poden calcular únicament quan la humitat
penetra en el material per difusió "Fickian". Se suposa que aquesta
difusió té lloc quan es compleixen les condicions següents:
• la transferència de calor a través del material es fa únicament per conducció i pot ser descrita per la llei de Fourier. •
la difusió d'humitat pot ser descrita per una concentració dependent de
la forma de la llei de Fick.
- la temperatura dins del material
s'aproxima a l'equilibri molt més ràpidament que la concentració d'humitat, i
per tant les equacions d'energia (Fourier) i de transferència de massa (Fick)
estan desacoblades.
• la conductivitat tèrmica i la
difusivitat màssica depenen únicament de la temperatura i són independents de
les concentracions d'humitat o dels nivells de tensió dins del material.
Temperatura de transició vítria
La difusió de Fickian es dóna amb més probabilitat en polímers elastomers que en vitris. La transició d'un estat vitri a un elastomer es porta a terme a la temperatura de transició vítria. Per tant, la temperatura de transició vítria Tg és un paràmetre important en els processos de transferència d'humitat. La humitat absorbida pot canviar
(generalment fa disminuir) la temperatura de transició vítria, la qual cosa
afecta les característiques de difusió del material. La teoria de Bueche-Kelley
obté l'estimació següent de Tg:
Tg = [bm(l-vf)Tgm+bfvfTgf]/[bm(I-vrf)+bfvt)]
Ou hm, bf i vf són els coeficients
d'expansió d'humitat i el tant per u en volum de fibra.
Cicles ambientals
Les característiques d'absorció
d'humitat, com també les propietats dels materials compostos, poden canviar quan
el material s'exposa a canvis ambientals lents durant llargs períodes de temps
o quan està exposat a ràpids canvis ambientals durant períodes de temps curts.
S'ha observat que generalment els cicles ambientals tendeixen a augmentar la
relació d'humitat absorbida i a disminuir les propietats mecàniques. Tanmateix,
les relacions entre els cicles i el comportament mecànic encara no s'entenen
clarament. De fet, alguns dels resultats són contradictoris. S'han observat
canvis significatius en alguns materials exposats a cicles ambientals, mentre
que s'han apreciat canvis molt reduïts en altres materials sota condicions
presumiblement semblants.
Comportament davant del foc
Els efectes del foc en els materials
compostos es poden dividir en quatre aspectes principals:
• creixement del foc •
toxicitat dels gasos generats a la combustió
•
resistència residual i integritat estructural
• extinció de la flama.
Molts estudis s'han centrat en la resistència residual i la integritat estructural. Kn primer lloc, en el cas de materials compostos sense protegir, per a la qual cosa s'ha seleccionat un seguit d'articles fabricats amb aquests materials. En segon lloc, s'han estudiat diversos reco-briments per valorar-ne l'eficiència en termes de resistència residual i integritat estructural. Aquests recobri -ments són els següents:
Un cop conegut el comportament dels materials compostos protegits i sense protegir, s'analitzen els models numèrics utilitzats per al fenomen de transferència de calor durant l'exposició al foc. Efecte cantell lliure
En laminats multidireccionals que presenten arestes lliures pot aparèixer l'efecte cantell lliure, que consisteix en la presència d'importants tensions interlaminars que poden arribar a provocar delaminació. l'aparició del fenomen de cantell lliure no requereix la presència de càrregues fora de plànol, sinó que es produeix simplement sota un estat de càrrega (tracció o compressió) uniaxial. Considerem que el laminat
multidirectional de la figura 5 només està sotmès a una càrrega de tracció en
la direcció x. Com veurem a continuació, si es realitza l'estudi d'aquest
laminat segons la teoria clàssica de plaques laminades, és a dir, considerant
únicament si, s2 i sl2 en cada làmina, es comprova que és impossible mantenir
la compatibilitat cinemática entre làmines, ja que caldria la presència de
tensions sz i syz al llarg dels cantells lliures del laminar. Al llarg
d'aquests cantells lliures, i amb una extensió aproximada en la direcció i
igual al gruix del laminat, es desenvolupa un estat tensional totalment
tridimensional que assegura la compatibilitat cinemática entre làmines. A les
zones properes al cantell lliure aquestes tensions interlaminars assoleixen
valors molt elevats (fins i tot amb caràcter singular) que poden originar
delaminació i, per tant, afectar la integritat del laminat.
 Figura 5 . Situacó de cantell lllure en laminat multidireccional
Per explicar de manera gràfica el fenomen de cantell lliure, considerarem la situació mostrada a la figura 6 en què un laminat [0/90/90/0] és sotmès a una deformació uniaxial en x. Sí en lloc d'un laminat tinguéssim làmines independents, i a causa de la diferencia del mòdul de Poisson nxy entre làmines, les làmines a 90º es deformarien en y menys que les làmines a 0º. Tanmateix, a través del gruix del laminar s'ha de mantenir la continuïtat de desplaçaments i, per tant, de
deformacions, per la qual cosa la deformació real se situa entre els dos valors
extrems. A conseqüència de tot plegat, les làmines a 0º volen augmentar la seva
deformació en y, mentre que les làmines a 90º volen reduir-la, per la qual cosa
genera un parell en el cantell lliure del laminat que afavoreix l'aparició de
delaminació en aquella zona.
 Figura 6. Situació de cantell lliure en un laminat [0/90/90/0]
Comportament davant fatiga La Figura 7 mostra el comportament de diferents materials compostos per sota del milió de cicles. Les corbes S-N que es mostren en el gràfic estan normalitzades respecte de la resistència estàtica inicial del laminat, amb l'objectin de poder establir una comparació. D'aquestes corbes es dedueix ràpidament el bon comportament dels sistemes carboni-epoxi davant de fatiga. En el cas de laminats de fibres de carboni d'alt mòdul, la resistència del material a penes disminueix un 10% durant el primer milió de cicles. Per tant, se'n recomana l'ús en components en què la fatiga jugui un paper predominant. Cal remarcar, en canvi, que el sistema carboni-polièster perd més del 50% de la seva resistència inicial, la qual cosa en desaconsella l'ús amb coeficients de seguretat respecte a la resistència inicial per sota de dos.  Figura 7. Corbes S-N normalitzades per a diferents sistemes de materials compostos laminats
Els sistemes de matriu epoxi reforçada amb fibres de bor
i aramida presenten també un bon comportament a fatiga. En el cas del bor, la
resposta d'aquest material compost fins i tot iguala la del carboni d'alta
resistència. Les fibres d'aramida semblen assegurar la seva supervivència quan
treballen amb coeficients de seguretat per damunt de dos.
Quant a la fibra de vidre, la caiguda en resistència va
més enllà del 60%. Novament s'observa la importància de la matriu, la que la
resina poliester mostra clarament un comportament pitjor que els sistemes de
matriu epoxi. De qualsevol manera, la supervivència d'aquests sistemes en
aplicacions que han de suportar el milió de cicles s'ha d'assegurar mitjançant
coeficients de seguretat elevats, mai inferiors a tres.
Processos de
fabricació
Pel que fa al procés de fabricació, cal diferenciar entre processos de motlle obert i tancat, de manera que s'ob-tc la classificació següent: Processos de motlle
obert
• Pre impregnació amb autoclau •
Col·locació automàtica de cintes i fibres
■ Processat de preimpregnats sense autoclau
■ Enrotllament de filaments
•
Emmotllat per contacte a mà
■ Emmotllat per injecció simultània
■ Centrifugació
Processos de motlle
tancat
- Pultrusió ■ Premsa
•
Sistemes d'emmotllat de compounds
■ Emmotllat per injecció de termoestablcs
■RlM i RRlM
■ SRIM
-RTM
•
Emmotllat per injecció de termoplàstics reforçats
■ Emmotllat per estampació de termoplàstics reforçats
Aplicacions
Aeronàutica
 Figura 8. Airbus 34. Actualment, en la fabricació de l' A340 s'utllltzen 4.000
kg de materials compostos (13% del Des total de I'avió). Una de les novetats que aquest
model presenta és un dipòsit de combustibles integrat en els estabilitzadors horitzontals
que permet anivellar-ne la càrrega per tal d' optimitzar l' eficiència del vol.
El conjunt esta fabricat en fibra de carboni/epoxi mitjançant col·locació automàtica.
La utilització de materials compostos en aeronàutica es justifica per la necessitat d' estalvi de pes.
 Figura 9. Airbus A300-600 ST Supertransporter. La seva capacitat de
càrrega es de 45.000 kg. Una de les novetats d'aquest model es el sòl
encarregat de suportar la càrrega, fabricat mitjançanu una estructura sandvitx
de nucli de niu d'abella i pells de fibra de vidre-poliamida
 Figura 10. Bombarder B-2. En aquest model, el requeriment d'invisibilitat al
radar i les altes prestacions mecàniques fan necessària la utilització d'un
volum de materials compostos sense precedents en l'aviació militar
 Figura 11. Transbordador espacial X-34. L'estructura està fabricada integrament
amb materials compostos a causa dels requeriments de baix coeficient tèrmica,
rigidesa i resistència especifiques elevades i reducció de pes.
 Figura 12. Nau X-38 de la NASA. Destinada al retorn de la tripulació de les
estacions espacials a la Terra. La seva estructura secundària exterior
està fabricada mitjançant plafons sandvitx amb nucli d'escuma fenòlica
sintética i pells de fibra de carboni-cianatoester preimpregnat
Automòbil
 Figura 13. Sòl de la quinta generació del Chevrolet Corvette, fabricat amb
fibra de vidre i estructures sandvitx de nucli de fusta de balsa. Els materials
compostos s'utilitzen en l'automoció per la seva capacitat de generar
series llargues (SMC, BMC, RIM), baix cost, més lleugeresa i millor esmorteiment
de sorolls i vibracions.
Transport terrestre
 Figura 14. Advanced Technology Transit Bus. Estructura fabricada
mitjançant RTM assistit per buit en vidre-viniléster. Un total de 250 peces
metàl·liques han estat substituides per quatre de materials compostos.
L'estalvt de pes i la resistència a la corrosió són els principals arguments
en el transport terrestre.
Marina
 Figura 15. Casc de caçamines. Està realitzat mitjançant un laminat sòlid de
fibra de vidre/polièster a causa del caràcter amagnètic d'aquest material i
de l'alta resistència al xoc de les explosions submarines.
Energia
 Figura 16. Turbines de túnel de vent del National Full-Scale Aerodybanamics
Complex de l'Ames Research Center (Nasa). Cada turbina desenvolupa una
potencia de 22.500 cavalls de vapor i gira a una velocitat de 180 rpm.
Aquestes turbines van ser reparades mitjancant preimpregnació de teixit de
carboni i matriu epoxi aplicant-hi bossa de buit i curat en autoclau.
Construcció i enginyeria civil  Figura 17. Façana de l'Hospital de Catalunya (Barcelona). Està realitzada
íntegrament amb elements modulars de baix cost i alta resistència al medi
ambient en fibra de vidre/polièster. Té una superfície total de 20.000 m2.
Esport  Figura 18. Bicicleta de BMX. La utilització de materials compostos (RTM)
comporta una notable disminució del nombre de components, la qual cosa permet fins i tot la fabricació de l'estructura principal en una sola peça, amb el consegüent estalvi econòmic i de pes. |
Sobre l'autor
ANTONIO MIRAVETE
Grup de Materials
Compostos
Departament
d'Enginyeria Mec à nica Universitat de Saragossa
LUIS CASTEJÓN
Grup de Materials
Compostos
Departament
d'Enginyeria Mec à nica Universitat de Saragossa
Relacionat 20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 JOSEP BUISAN FERRER Desenvolupament virtual de producte Avaluar la funcionalitat, la seguretat, la qualitat, etc. d'un producte, pot ser llarg i costós. Els prototipus i els assaigs reals són eines determinants, però el seu ús exhaustiu en la fase de creació del producte pot encarir aquest procés i retardar la seva sortida al mercat, l'alternativa és combinar eines de disseny 3D i de simulació avançada. 20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 M. SÁNCHEZ SOTO, R. GÁMEZ, A. GORDILLO, P. PAGÈS, M. LL. MASPOCH Disseny d'una peça de plàstic reciclat: Metodologia i aplicació El disseny d'una peça de plàstic és un procés complex que implica el coneixement de les característiques mecàniques, elèctriques i físiques de la peca, i també dels processos de transformació. La principal tasca del dissenyador és traduir una sèrie de requeriments i idees prèvies en les dimensions i formes finals de la peça. Per aconseguir-ho de manera òptima, el dissenyador ha de fer ús, a banda de l'experiència i els coneixements propis, d'una metodologia de disseny adequada, l'objectiu d'aquest article és posar de manifest els passos a seguir quan s'aborda un disseny i la seva aplicació a una peça de plàstic fabricada en material reciclat. [...]20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 PABLO VICENTE LEGAZPI Programari i escenaris de disseny En aquest article, l'autor intenta centrar l'interès en els diferents aspectes que actualment estan involucrats en el procés de disseny, per acabar remarcant la creixent importància del factor humà, el treball en equip i els recursos de programari. Aquests temes influeixen definitivament en el tipus de formació del nou enginyer, més semblant a un enginyer-artístic que a un científic racionalista. Els recursos tecnològics i el ritme d'avenç dels desenvolupaments de programari superen la capacitat d'assimilació de qualsevol enginyer, per la qual cosa cal un entorn col·laboratiu. D'altra banda, un petit equip d'enginyers ben dotat d'eines té un potencial de creació inimaginable anys enrere. [...]20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 FCO. JAVIER PEÑA ANDRÉS Aliatges amb memòria de forma, una filosofia diferent en l'enginyeria i el disseny amb materials Els materials amb memòria de forma també anomenats materials intel·ligents posseeixen propietats que els diferencien de la resta de materials. Aquestes propietats no són propietats millorades respecte als altres materials convencionals, sinó que són noves propietats que fan que el procés de disseny amb materials hagi de ser modificat. La comprensió d'aquestes noves propietats i l'estandardització de tots els paràmetres que les caracteritzen per part de totes aquelles persones involucrades en el procés de disseny farà que aquests materials assoleixin una importància industrial que encara no tenen. En aquest article es descriuen totes les propietats que caracteritzen a aquest tipus de materials a la vegada que es fa una anàlisi de les seves possibilitats futures. [...]20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 ANTONI GONZÁLEZ DE CABAÑES, Santiago González Mestre Disseny de peces de plàstic per a injecció Aquest article pretén oferir una visió genèrica dels punts necessaris per realitzar el disseny d'una peça amb material plàstic que serà transformada mitjançant un procés d'emmotllat per injecció. Per obtenir una bona peça injectada de plàstic és important que es tinguin coneixements del disseny de la peça, del motlle d'injecció, de la matèria primera i del procés de transformació. Per això també es pretén donar a conèixer al dissenyador la problemàtica que presenten el procés d'injecció de termoplàstics i el motlle respecte del disseny de la peça. Un bon disseny serà, doncs, el que vinculi tots aquests aspectes. Les diverses taules i figures que acompanyen el text aporten les dades necessàries per iniciar-se en el disseny de peces amb material plàstic. [...]16 DISSENY, TECNOLOGIA, COMUNICACIÓ, CULTURA, 2000 JORDI FARRÉ, ENRIC SAPERAS La televisió: una finestra oberta al món? 16 DISSENY, TECNOLOGIA, COMUNICACIÓ, CULTURA, 2000 EVA PUJADAS CAPDEVILA Renovar la mirada ètica per abastar la imatge televisiva 16 DISSENY, TECNOLOGIA, COMUNICACIÓ, CULTURA, 2000 BLANCA SALA LLOPART Antropologia i arquitectura. L'apropiació de l'espai de l'habitatge 20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 F.J. GIL, M.P. GINEBRA, J.A. PLANELL Biomaterials És ben sabut que la Ciència i Tecnologia dels Biomaterials és una disciplina de creació molt recent. Fins al punt que encara no existeix una normativa sòlida relativa a l'avaluació de la biocompatibilitat dels biomaterials. El treball que presentem pretén introduir el concepte de biomaterial i descriure'n els tipus i les aplicacions mèdiques i quirúrgiques. Els biomaterials conformen una àrea interdisciplinària en què han d'intervenir tant enginyers mecànics i de materials com dissenya dors, biòlegs cel·lulars, metges i cirurgians. La característica que tia de complir qualsevol biomaterial és ser biocompatible. En conseqüència, analitzarem el concepte de biocompatibilitat i les tècniques habituals per avaluar-la. A continuació descriurem els tipus de materials que s'utilitzen com a biomaterials en tecnologia mèdica o bioenginyeria. Finalment, farem una descripció dels aparells o sistemes en els quals trobem aplicació de biomaterials. Aquests aparells cobreixen un espectre tan ampli que inclou tant sutures com pròtesis vasculars o ortopèdiques o fins òrgans artificials. [...]20 DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCÉS DE DISSENY, 2002 SERGIO OLLER, EUGENIO OÑATE Predicció de vida en estructures Aquest treball és una ressenya breu sobre problema de la predicció de vida, o estudi de la durabilitat, dels materials estructurals sotmesos a accions mecàniques, tèrmiques i químiques. Aquest article està enfocat a les tècniques numèriques i ressalta la potencialitat d'aquest tipus d’eina en l’estudi d’estructures sotmeses a fenòmens altament complexos i acoblats. [...] |