Tema 11 (II): Materiales compuestos laminados.

1. Materiales compuestos laminados.

2. Materiales de unión: Adhesivos y sellantes.

3. Tipos y propiedades de los adhesivos.

4. Materiales laminados híbridos (sándwich).

5. Productos laminados.

6. Aplicaciones en construcción.

MATERIALES IICurso 2016-2017. Ciencia y Tecnología de la Edifica ción. C. Guadalajara

Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Materiales Compuestos Laminados• Se combinan láminas de diferentes materiales, unidas

con adhesivos.– Aluminio

– Piedra

– Plásticos

– Cerámica

– Compuestos de cemento

– Madera

• Buscan combinar las propiedades de los componentes,industrializar productos y reducir espesores.

• El elemento clave esel adhesivo (unión de materiales apriori incompatibles).

Materiales adhesivos• Materiales poliméricos capaces de unir dos sustratos

(soporte y adherendo) por superficies de contacto.

• Se distingue entre materiales adhesivos y selladores:

Los selladores cierran el hueco entre productos,garantizando la estanquidad de una unión (junta).

Los adhesivos tienen la capacidad de transferirtensiones del producto soportado al soporte.

• Se aplican en forma pastosa y endurecen con el tiempo.

• La rigidez del adhesivo debe ser menor que la delsoporte (no deben transmitirse tensiones al adherendo).

• Deben ser deformables (desplazamientos relativos).

Mecanismos de unión

Mecánica: compresión

Cohesión: capacidad deunión entre las partículas deun material (fuerzasinternas o de cohesión).

Adhesión: capacidad deunión de las partículas dedos materiales diferentes(fuerzas de adhesión).

Mecanismos de fallo de una unión

Mecanismos de adhesión

• Los mecanismos de adhesión pueden ser de dos tipos:

Mecánica: anclaje o penetración física del adhesivo enlos huecos de un soporte rugoso.

Físico-química: Por mojado/adsorción (tensiónsuperficial) y enlaces químicos (fuertes o débiles).

Adhesión mecánica Adhesión físico-química

Mecanismos de ensayo de una unión adhesiva

Propiedades de los materiales adhesivos

• Relativas a su aplicación (estado pastoso):

Viscosidad: capacidad de conformación y mojado.

Tiempo de aplicación: hasta que se rigidizan.

Curado: proceso por el que el adhesivo adquiere suspropiedades finales (activadores y catalizadores).

• Relativas a su comportamiento (endurecido):

Rigidez y resistencia: Determinan la deformabilidad,tenacidad y capacidad de transmitir las tensiones.

Adhesión: Adecuada para garantizar la continuidad.

Higro-térmicas: Dependencia de la temperatura (TTV)

Durabilidad: Sensibles a rayos UVA (envejecimiento)

Tipos de materiales adhesivos I• Por suorigen:

Naturales: Colas vegetales (aglutinantes) o animales.Sintéticos: Polímeros sintéticos en forma pastosa.

• Por sunaturaleza:Orgánicos (elastómericos y plásticos)Inorgánicos (siliconas)Mixtos (cementos cola y yesos cola)

• Por sumecanismo de formación:Prepolimerizados: el polímero ya existe antes de laaplicación (termoplásticos).Reactivos: se polimerizan una vez aplicado.(Polimerización por adición o condensación)

Tipos de materiales adhesivos II• Por sucomportamiento endurecido:

• Rígidos: estructura semicristalina y elásticos (TTV alta)

Tienen alta resistencia y baja deformabilidad.

(Epoxi, cianoacrilatos, anaeróbicos (para metales), …)

• Elastoméricos (flexibles): Alta deformación elástica.

Se utilizan como sellantes, en apoyos, etc.

(Siliconas, poliuretanos, silanos modificados)

• Tenaces: tienen fases semicristalinas y elastoméricas.

Mejor comportamiento dinámico (amortiguamiento)

(Acrílicos, epoxi tenaz, cianoacrilato tenaz)

• Espumas: Incorporan agentes aireantes (poliuretanos)

Ventajas de las Uniones adhesivas• Buena resistencia frente a las tensiones de flexión y

fatiga por vibración (absorción de energía por deform.).• No modifica las propiedades del sustrato.• Permite combinar materiales distintos.• El adhesivo actúa como sellador de la unión.• Aislamiento eléctrico. Se pueden unir metales con

electronegatividades distintas, minimizando lacorrosión por par galvánico.

• Ahorro de Peso (baja densidad).• Permite unir superficies con formas irregulares,

homogeneizando el aspecto final.• Permite el desmontaje (exige tratamiento posterior).

Inconvenientes de las Uniones adhesivas• Es necesario respetar el tiempo y condiciones de curado

(condiciona el proceso de montaje y las propiedades).

• Es necesario preparar la superficie de aplicación (limpieza, absorción, rugosidad).

• Las uniones no son igual de resistentes en todas las direcciones (mal comportamiento en clivaje (despegue) y pelado (desprendimiento)). Requieren ensayos

• Variación de las propiedades con la temperatura (Temperatura de Transición Vítrea y de Fusión).

• Mal comportamiento a fuego (necesidad de protección).

• Problemas de durabilidad (envejecimiento, rayos UVA, ciclos higrotérmicos, disolventes).

Aplicaciones de materiales adhesivos

Adhesivos termofusibles

Aplicaciones de materiales adhesivos

Uniones mecánicas adhesivas

Materiales Laminados Plásticos• Constituidos por una o más láminas de material

polimérico, junto con otros materiales.• Hay dos tipos principales:• Laminados con acabado plástico: Se aprovecha

la impermeabilidad y capacidad de pigmentar elpolímero.Suelen usar termoestables (mayor durabilidad).

• Laminados Híbridos: constan de un núcleo deun material aislante (sandwich) o una estructuraalveolada que separa las láminas de acabadoexteriores.

Laminados plásticos en construcción

Laminados plásticos en construcción

Laminados Híbridos (tipo Sándwich)• Materiales laminados para cerramiento con aislante.

• Tipos de aislamiento (núcleo):– Poliuretano rígido

– Poliestireno (expandido y extruido)

– Fibras minerales (Vidrio, Lana de roca)

– Vidrio celular

• Acabados exteriores:– Chapa de Acero (lacado, inox, galvanizado), Aluminio y

aleaciones

– Paneles derivados de madera

– Plásticos con o sin refuerzo (PVC, Poliéster, etc.)

Composición de paneles sándwich

Laminados plásticos híbridos (núcleo aislante)

Dimensionado de paneles sándwich

• Se consideran la exigencia térmica y la compatibilidad mecánica:

• Se evalúan diferentes mecanismos de fallo

Mecanismos de fallo de paneles

sándwich

Laminados plásticos híbridos (alveolados)

Tema 11 (II): Materiales compuestos laminados.

1. Materiales compuestos laminados.

2. Materiales de unión: Adhesivos y sellantes.

3. Tipos y propiedades de los adhesivos.

4. Materiales laminados híbridos (sándwich).

5. Productos laminados.

6. Aplicaciones en construcción.

Glosario de conceptos del Tema

•Compuestos Laminados •Tipos de adhesivos

•Materiales Adhesivos •Ventajas e inconvenientes

•Selladores •Aplicaciones

•Adhesivos •Laminados plásticos

•Mecanismos de unión •Con acabado plástico

•Mecanismos de adhesión •Laminados Híbridos

•Ensayos mecánicos •Tipo sandwich

•Propiedades •Composición

•En estado pastoso •Dimensionado

•En estado endurecido •Mecanismos de fallo

•Híbridos Alveolares