edebé
Tecnologies
ESO
Projecte CASTIGLIANO
1
CONTINGUTS
1. Els materials: origen i classificació
1.1. Materials naturals 1.2. Materials transformats 1.3. Reciclatge de materials
2. Propietats dels materials
2.1. Propietats físiques 2.2. Propietats mecàniques
3. La fusta
3.1. Origen de la fusta 3.2. Propietats de la fusta 3.3. Preparació de la fusta 3.4. Tipus de fustes3.5. Formes comercials de la fusta
4. Derivats de la fusta: paper i cartó
4.1. Propietats del paper i el cartó 4.2. Tipus de paper i de cartó 4.3. Impacte ambiental
La fusta és un dels materials que més
ha emprat l’ésser humà per a resoldre
diferents problemes tècnics. Però no
és l’únic.
Al llarg d’aquesta unitat classificarem
materials segons el seu origen,
n’ana-lit zarem les propietats tècniques i
prendrem consciència dels problemes
derivats de la seva explotació i de la
importància que tenen els processos
de reciclatge de diversos materials.
1
COMPETÈNCIES BÀSIQUES
Competència en el coneixement i la interacció amb el món físic
• Reconèixer l’origen de diferents materials
que emprem habitualment.
• Identificar les propietats d’alguns materials
que els fan especialment aptes per a
dife-rents usos tècnics.
• Utilitzar el paper i el cartó en diferents
apli-cacions tècniques tenint-ne en compte les
propietats.
Competència per aprendre a aprendre
• Valorar la utilitat de la fusta com a material
d’ús tècnic i reconèixer-ne les múltiples
apli-cacions.
PREPARACIÓ DE LA UNITAT
• Identifica els materials dels quals estan fets els
objectes que t’envolten a l’aula: les parets, el
mo-biliari, els estris escolars, la roba que duus... Saps
quin és l’origen de cadascun?
• Si omplim una galleda amb serradures i una altra
amb sorra, quina creus que pesarà més? Quina
relació té això amb la densitat dels materials?
• Enumera tots els tipus de fusta que coneguis.
Indica objectes construïts amb cada tipus.
1. Els materials: origen i classificació
En l’actualitat, els materials que empra l’ésser humà es classifiquen en dos grans grups: materials naturals i materials transformats.
1.1. Materials naturals
Els materials naturals són aquells que s’obtenen de la naturalesa i poden ser emprats directament o bé serveixen de base per a l’obtenció d’altres ma-terials elaborats.
Aquests materials, també coneguts com a matèries primeres, poden ser d’origen mineral, vegetal o, fins i tot, animal.
D’origen mineral
Entre els materials d’origen mineral destaquen el petroli, les roques, els mine rals i l’argila.
• El petroli és una matèria primera imprescindible per a obtenir combustibles i molts altres productes, com plàstics o medicaments.
• Les roques, com el granit, la pissarra o el marbre, s’obtenen de les pedreres (fig. 1) i poden usar-se directament per a la construcció.
• Els minerals es troben al subsòl i d’ells se n’obtenen gairebé tots els materials metàl·lics, com el ferro, l’alumini, el coure, el zinc, la plata o el mercuri. D’altres, com l’acer, el bronze o el llautó, són aliatges de diferents metalls.
• L’argila és una matèria primera de la qual s’obtenen nombrosos productes derivats, com maons, rajoles, objectes de ceràmica, etc.
D’origen vegetal
Els materials d’origen vegetal són fonamentalment la fusta i algunes fibres, com el cotó i el lli.
• La fusta pot ser emprada directament, tot i que també es fa servir per a obte-nir taulers manufacturats, cartó i paper.
• El cotó (fig. 2) i el lli es fan servir per a fabricar fils i teixits amb els quals es confeccionen peces de vestir i altres objectes de tela.
D’origen animal
Entre els materials d’origen animal destaquen la llana i la seda. També cal asse -nyalar la pell d’alguns animals, dels quals s’obté el cuir.
• La llana i la seda, com les fibres vegetals, es fan servir com a base per a fabri-car peces de vestir i objectes tèxtils.
• Amb el cuir (fig. 3) es fabriquen sabates, bosses, cinturons, etc.
Fig. 1. Les pedreres proporcionen roques i altres
materials.
Fig. 2. El cotó s’obté de la planta del mateix nom.
Fig. 3. El cuir és la pell tractada de determinats
animals.
1.
Enumera sis objectes de la teva classe que estiguin fetsamb materials naturals i indica’n l’origen (animal, vegetal o mineral).
2.
Indica l’origen de les matèries primeres següents: oli1.2. Materials transformats
Els materials transformats són aquells que es fabriquen a partir de
ma-tèries primeres o d’altres materials per a aconseguir que posseeixin unes
propietats determinades.
Són molt més abundants que els naturals. Entre aquests materials hi trobem els metalls, el vidre i els seus derivats, el paper i el cartó, els plàstics i els materials ceràmics.
• Els metalls s’obtenen a partir de diferents minerals. Entre els més coneguts hi ha l’acer, l’alumini, el coure i els seus aliatges.
Són durs i tenaços, bons conductors de la calor i l’electricitat. S’empren per a fabricar estructures, eines, peces mecàniques, cables, finestres, elements d’unió, etc. (fig. 4).
• El vidre s’obté fonent una mescla de sílice (sorra), calcària i carbonat de sodi. És dur, fràgil, transparent i resistent als productes químics. Es pot acolorir a
voluntat. S’usa per a fabricar vidres de finestres i d’automòbils, recipients, lents, etc. (fig. 5).
Entre els seus derivats destaca la fibra de vidre, formada per filaments flexi-bles, capaços de transmetre senyals elèctriques i òptiques. S’empra en comu-nicacions.
• El paper i el cartó s’obtenen a partir de la cel·lulosa que conté la fusta.
Es tracta de materials permeables, aïllants tèrmics i molt inflamables. S’usen com a suport per a escriure i dibuixar, en la confecció de llibres i revistes, per a obtenir embalatges i envasos, etc.
• Els plàstics es fabriquen a partir de derivats del petroli. Són molt coneguts el polietilè, el polipropilè, el PVC, el poliestirè, el metacrilat, les fibres acríliques, el polièster, la baquelita, el tefló, etc.
Les seves característiques són molt diverses, segons el tipus de plàstic. En ge-neral, són impermeables, aïllants i resistents als agents químics. S’empren per a fabricar envasos, mobles, joguines, teixits, canonades, revestiments, etc. (fig. 6). Per a respondre a determinades exigències tècniques, s’han desenvolupat
nous materials plàstics, com el PET, que s’empra en envasos alimentaris per a líquids, o el kevlar, amb el qual es fabriquen teixits ignífugs i molt resistents. • Els materials ceràmics s’obtenen a partir de l’argila. Els més coneguts són
la pisa i la porcellana.
Són materials aïllants i resistents als productes químics, però resulten molt fràgils. S’usen per a fabricar components electrònics i aïllants elèctrics, en el revestiment de les naus espacials, per a obtenir aparells sanitaris, vaixe-lles, etc. (fig. 7).
Fig. 4. Objectes de metall: tirafons.
Fig. 5. Recipient artístic de vidre.
Fig. 6. Envàs alimentari de porexpan
(poliestirè expandit).
Fig. 7. Parament de casa de pisa.
3.
Enumera sis objectes de la teva habitació que estiguinfabricats amb materials transformats i indica quin tipus de materials s’han fet servir.
4.
Compara un termos metàl·lic amb un altre confeccionat1.3. Reciclatge de materials
Ens trobem en una època en la qual ens hem de plantejar reduir el consum de matèries primeres per tal d’evitar que comencin a escassejar.
Molts dels objectes que fem servir a diari estan construïts amb materials trans-formats que poden reciclar-se. D’aquesta manera, és possible fabricar nous productes amb aquests materials, sense necessitat d’haver de consumir ma-tèries primeres de la natura.
Entre els materials reciclables més comuns hi ha el vidre, els plàstics i envasos, el paper i el cartó, i els metalls.
Vidre
Aquest material se sol emprar en la fabricació d’envasos d’aliments perquè és inert.
El vidre triga molts anys a degradar-se en un abocador d’escombraries. Per això, els envasos de vidre usats s’han de dipositar en un contenidor de vidre per a poder reciclar-los, doncs aquesta operació es pot repetir tantes vegades com calgui (fig. 8).
Plàstics i envasos
Sota aquesta classificació es recullen, en contenidors adequats, una gran varie-tat de materials: recipients de plàstic, envasos de llauna, llaunes de refresc d’alumini, els coneguts Tetra Brik, etc. (fig. 9).
Donada la seva heterogeneïtat, el procés de reciclatge és molt costós, perquè cada tipus de material ha de reciclar-se per separat, fet que implica classificar els residus abans de tractar-los.
Consum i desenvolupament
Durant el segle XX es va produir una enor me evolució en tots els camps de la ciència. Aquesta evolució ha comportat
avantatges i inconvenients.
• Entre els avantatges destaquen la
mi-llora del nivell de vida de les persones i
l’increment de la qualitat dels
produc-tes fabricats.
• Els inconvenients són el consum
mas-siu de tota mena de productes i l’abo-cament indiscriminat dels mateixos un
cop usats.
Fig. 8. Els recipients i d’altres objectes de vidre han de dipositar-se al contenidor específic.
Fig. 9. Plàstics, envasos i Tetra Brik es dipositen junts al mateix contenidor.
Õ
Paper i cartó
Com ja sabem, aquests materials s’obtenen a partir de la cel·lulosa, substància abundant a moltes plantes, però sobretot a la fusta.
Són materials fàcilment reciclables, tot i que la seva reutilització està limitada per la degradació progressiva que pateixen en aquests processos.
L’obtenció de matèria prima per a la fabricació de paper reciclat és molt senzilla: n’hi ha prou de separar els papers i cartons usats de la resta dels materials no retornables i dipositar-los als contenidors específics (fig. 10).
Metalls
La nostra societat genera una gran quantitat de residus metàl·lics de tot tipus: xapes d’acer procedents dels vehicles retirats, coure dels conductors elèctrics rebutjats, retalls de la producció, etc.
Cadascun requereix un tractament específic i, per això, és necessari se-parar-los abans de tractar-los. De la tasca de classificació de residus metàl·lics se n’encarre guen empreses especialitzades: desballestadors o ferrovellers (fig. 11).
Ö
Fig. 10. Els contenidors blaus (o els senyalats amb un distintiu blau) es fan servir per a dipositar-hi els residus de paper i cartó.
Fig. 11. Tractament de residus metàl·lics en un des ballestador.
Llei d’envasos
Des de l’any 2001, les ciutats espanyoles de més de 5 000 habitants tenen l’obliga-ció de realitzar la recollida selectiva d’escombraries en diferents contenidors. Aquesta norma facilita la selecció i classificació de residus sòlids en origen, permet la
recuperació de matèries primeres; produeix un important estalvi d’energia en
l’obtenció de nous materials i aconsegueix una reducció del volum de residus que es dipositen als abocadors.
5.
A moltes ciutats del nostre país, s’han posat en marxa llocs anomenats punts verds.— Cerca’n informació i esbrina quina finalitat tenen i com funcionen.
6.
Explica per què és necessari classificar els residus de vidre, de plàstic i de paper en contenidors específics i no barrejar-losamb residus orgànics.
7.
Cerca informació sobre alguna empresa que es dediqui al reciclatge de materials i explica breument en què consisteix la2. Propietats dels materials
Per a portar a terme qualsevol projecte constructiu, cal disposar dels materials adequats. L’elecció d’aquests materials dependrà, entre d’altres característiques, de les seves propietats. A continuació veurem les diferències entre propietats físiques i propietats mecàniques.
2.1. Propietats físiques
Estan relacionades amb l’estructura interna del material i amb el seu comporta-ment davant d’agents externs. En aquest grup estudiarem la densitat, la conduc-tivitat elèctrica i tèrmica, i el punt de fusió.
Densitat
La densitat és el quocient entre la massa d’un cos i el vo-lum que ocupa.
Els cossos porosos, com el suro o el poliestirè (suro blanc), presenten una densitat baixa, mentre que els cossos
com-pactes, com els metalls o les roques, tenen una densitat
elevada (fig. 12).
Conductivitat tèrmica
La conductivitat tèrmica és la propietat que posseeixen alguns materials de deixar passar la calor a través seu. Com en el cas anterior, els materials es classifiquen en
con-ductors i aïllants, segons el seu comportament davant la
calor. La fibra de vidre, per exemple, és un excel·lent aïllant tèrmic (fig. 14).
Conductivitat elèctrica
La conductivitat elèctrica és la propietat que posseeixen alguns materials de deixar passar fàcilment l’electricitat a través seu.
Els materials que deixen passar l’electricitat, com els me-talls, es denominen conductors, i els que no la deixen passar, com el plàstic o el vidre, són aïllants (fig. 13).
Punt de fusió
El punt de fusió és la temperatura a la qual un material passa d’estat sòlid a líquid (fig. 15).
El seu valor depèn de l’estructura interna de la matèria. Així, les substàncies pures es fonen a temperatures fixes, mentre que les mescles passen per un estat pastós interme-di abans de fondre’s.
Fig. 12. El granit és un material de densitat elevada.
Fig. 14. La fibra de vidre s’empra com a aïllant tèrmic d’edificis.
Fig. 13. Els plàstics s’empren com a aïllants elèctrics.
Fig. 16. L’acer per a molles és elàstic. Fig. 17. El vidre és un material fràgil. Fig. 18. El guix es ratlla amb gran facilitat.
2.2. Propietats mecàniques
Indiquen el comportament dels materials davant els esforços i els moviments que han de suportar. Les més importants són: l’elasticitat, la tenacitat i la duresa.
Elasticitat
L’elasticitat és la capacitat que pre-senta un material per a recuperar la forma primitiva quan cessa la causa que el deforma.
Els materials es classifiquen en
elàs-tics, com el cautxú, la goma o alguns acers, que posseeixen aquesta propie-tat, i plàstics, com l’argila o l’estany, que no la posseeixen (fig. 16).
Tenacitat
La tenacitat és la resistència al trenca-ment que presenta un material quan se’l sotmet a un esforç brusc.
Els materials tenaços, com el ferro, són els que es mostren resistents al trencament quan se’ls copeja. Per contra, els fràgils, com el vidre, són poc resistents i es trenquen amb faci-litat (fig. 17).
Duresa
La duresa és la resistència que opo-sa un material a ser ratllat o penetrat per un altre.
El material més dur és el diamant, que és capaç de ratllar qualsevol altre. En canvi, els materials tous ofereixen poca resistència a ser ratllats, com el guix, que és tan tou que es ratlla fins i tot amb l’ungla (fig. 18).
Els conceptes dur i tou que es fan servir en la vida quotidiana no acostumen a coincidir amb les definicions de duresa, tenacitat i elasticitat com a propietats mecàniques que acabem d’estudiar.
Generalment, tendim a confondre dur amb tenaç, i tou amb elàstic. Així, per a la gent, l’acer és dur (hauríem de dir tenaç) i el cautxú, tou (hauríem de dir elàstic).
8.
Explica la diferència entre elasticitat, tenacitat i duresa.— Cita almenys dos exemples de materials elàstics, dos de materials tenaços i dos de materials durs.
9.
Justifica la utilitat dels materials que s’enumeren enca-da cas.
a) La surada de les piscines és de porexpan.
b) Els cables d’alta tensió són d’alumini.
c) Alguns edificis es revesteixen interiorment amb fibra
de vidre.
d) Les eines se solen fabricar amb acer.
10.
Raona per què l’acer és un material compacte i, en canvi,el suro és un material porós.
11.
Justifica, des del punt de vista de les propietats delsmaterials, els comportaments següents.
a) Els filaments de les làmpades d’incandescència no es
fonen malgrat que es posen roents.
b) El ferro es pot conformar amb la forja.
c) Per a tallar el vidre se solen fer servir instruments amb
punta de diamant.
d) Els murs laterals d’alguns edificis en construcció es
recobreixen d’escuma de poliuretà.
A
C
TIVIT
A
3. La fusta
La fusta és un material tècnic molt usat. Tot seguit n’analitzarem l’origen, les propietats, els diversos tipus de fusta que es poden trobar al mercat, les for-mes comercials i les aplicacions més importants.
3.1. Origen de la fusta
La fusta és una substància fibrosa que s’obté directament del tronc dels arbres.
El tronc d’un arbre es divideix en tres parts: escorça, albeca i cor. D’aquestes parts se n’obtenen diferents tipus i qualitats de fusta (fig. 19).
• L’escorça és l’embolcall extern del tronc i està formada per cèl·lules mortes. Normalment es fa servir com a combustible o com a fertilitzant després de tri-turar-la i afegir-li altres components. Mereix una menció especial l’escorça d’alzina surera, de la qual s’obté el suro.
• L’albeca està formada pels anells exteriors més joves del tronc. És una fusta tova i de baixa qualitat.
No és adequada per a fabricar mobles. Es tritura fins a convertir-la en encenall, que es fa servir per a elaborar taulers manufacturats.
• El cor és la part interna del tronc, producte de la transformació de l’albeca. Serveix de suport de l’arbre i és la part més dura i de millor qualitat.
S’usa en fusteria i ebenisteria, en forma de taulons i planxes de diferent lon-gitud i gruix.
Fig. 19. Secció d’un tronc d’arbre.
Escorça Albeca
3.2. Propietats de la fusta
Les característiques de cada fusta depenen del tipus d’arbre del qual procedeix i del tractament que rep posteriorment. Per aquest motiu, a la pràctica és molt difícil trobar dos trossos de fusta que siguin exactament iguals.
No obstant això, hi ha propietats que són comunes a la major part dels tipus de fusta. Com en el cas de la resta dels materials, diferenciarem entre propietats físiques i propietats mecàniques.
Propietats físiques
Com són la densitat, la conductivitat tèrmica i elèctrica o el punt de fusió de la fusta? Vegem-ho.
• Densitat. Varia molt segons les espècies. Podem tro-bar fustes poc denses, com la de balsa, que s’empra en la construcció de maquetes, i fustes molt denses, com la de banús.
• Conductivitat tèrmica i elèctrica. La fusta condueix ma-lament la calor i l’electricitat, raó per la qual resulta un aïllant excel·lent. Per això es fa servir en mànecs d’eines i en edificació (fig. 20).
• Punt de fusió. Per tractar-se d’un material orgànic, la fusta no es fon, sinó que crema. Com que és tan inflamable s’ha usat tradicionalment com a combustible.
Propietats mecàniques
Ara ens fixarem en el comportament de la fusta quan és tre-ballada, és a dir, en la seva elasticitat, tenacitat i duresa. • Elasticitat. Algunes fustes poden doblegar-se en sentit
longitudinal sense trencar-se, en funció del grau d’humitat. Si es treballen en calent, es pot aconseguir que la forma que adopten sigui permanent.
• Tenacitat. Per regla general, suporta malament els esfor-ços bruscos i es trenca amb relativa facilitat.
• Duresa. En general, tot i que ofereix resistència a ser pe-netrada o tallada, la fusta és fàcilment fenible (es par-teix amb facilitat) quan es treballa en el sentit de les fibres (fig. 21) però no en sentit transversal a aquestes.
La variació de les propietats mecàniques de la fusta (fenibili-tat, elasticitat...) segons la direcció en què es considerin es coneix tècnicament amb el nom d’anisotropia.
12.
Dibuixa la secció d’un tronc d’arbre i senyala les tres partsen què es divideix.
13.
De les propietats que has analitzat, indica quines tenenespecial importància en la feina a l’aula taller. Raona la teva resposta.
14.
Raona per què, antigament, els pals de la línia elèctrica esconstruïen amb fusta.
15.
Enumera els avantatges que presenta la fusta respected’altres materials que podem emprar en la construcció d’un objecte a l’aula taller.
Fig. 20. La fusta és un aïllant tèrmic excel·lent.
Fig. 21. La fusta es treballa amb facilitat en el sentit de les fibres.
A
C
TIVIT
A
3.3. Preparació de la fusta
Per a aprofitar directament la fusta se segueix un procés que comença amb la
tala o l’abatiment de l’arbre. Aquesta feina s’efectua al final de l’hivern, època
en la qual l’activitat vital dels arbres és pràcticament nul·la. Després de talar-los, se’n separen les branques i queden reduïts a troncs.
Posteriorment, els troncs es transporten fins a la serradora, amb l’ajuda de diver-sos mitjans d’arrossegament. Un cop allí els troncs es converteixen en planxes i taulons. Aquest procés s’anomena serrada o trossejament i, per a rea litzar-lo, s’empren diversos procediments (fig. 22).
La fusta acabada de tallada conté una gran quantitat d’humitat. En aquestes condicions es difícil treballar-la i, a més, quan s’asseca, s’encongeix i s’esquerda. Per això, cal dessecar-la o curar-la, i això es pot realitzar per mitjà de diferents
procediments: l’assecament natural, l’assecament natural accelerat i l’assecament artificial.
• L’assecament natural és el procediment més antic. Consisteix a apilar les planxes i els taulons durant molt de temps, tot permetent que l’aire hi passi a través, fins que eliminen una gran part de la humitat que contenen a la saba (fig. 23). Aquest sistema permet conservar el color original de la fusta, però no destrueix les larves d’insectes que pot contenir. A més, triga una mitjana de quatre anys en assecar-se.
• L’assecament natural accelerat consisteix a submergir els troncs en basses durant tres o quatre setmanes. L’aigua es fil-tra a l’interior i en desplaça la saba i, amb aquesta, els gèrmens que la poden malmetre. Posteriorment es procedeix a l’asse-cament natural. L’aigua s’evapora més ràpidament que la saba i redueix el temps d’assecament a un terç. L’inconvenient és que la fusta que es tracta d’aquesta manera s’enfosqueix una mica.
• L’assecament artificial es realitza mitjançant forns especials on s’augmenta gradualment la temperatura de l’aire mentre disminueix la humitat. Aquest sistema destrueix les larves d’insectes i redueix el procés d’assecament a uns pocs dies. A més, permet obtenir fusta amb un grau d’humitat notable-ment inferior a la fusta assecada amb procedinotable-ments naturals.
Fig. 22. Procediments de serrada d’un tronc.
Fig. 23. Les planxes i els taulons de fusta s’apilen a l’exterior de les
serra-dores per procedir a l’assecament natural.
3.4. Tipus de fustes
Les fustes es classifiquen, segons el grau de manipulació, en dos grans cate-gories: fustes naturals i taulers manufacturats.
Fustes naturals
Es consideren fustes naturals les que procedeixen de la serrada i el talla-ment en planxes de troncs d’arbres fusters.
Hi ha tantes fustes naturals com espècies d’arbres. Cada espècie produeix un tipus de fusta que és apreciat per diferents qualitats.
Les més habituals al nostre entorn són, entre d’altres, el pi, el faig, el roure i la noguera.
• La fusta de pi té un color grogós i un vetat característic. És tova, resinosa i duradora. Es treballa amb molta
facili-tat i permet bons acabats.
S’usa per al revestiment de parets i per a fabricar mobles i petits objectes (fig. 24). Les qualitats inferiors s’empren en bigues per a la construcció.
• De la fusta de roure se’n coneixen dues varietats: verme-lla i blanca. Presenta una textura basta.
És molt dura, forta i resistent a l’aigua. Es corba a la per-fecció i admet un bon acabament.
S’usa en fusteria artística, portes, mobles (fig. 26), revesti-ments de parets i objectes decoratius.
• La fusta de faig té un color blanquinós i s’envermelleix amb el temps. No té grops.
És dura, resistent i no es fen amb facilitat. També es tre-balla amb facilitat i permet acabats excel·lents.
S’usa per a fabricar mobles, estris per a la llar, mànecs d’eines, joguines i objectes de decoració (fig. 25).
• La fusta de noguera és de color bru i presenta vetes fosques.
És de duresa mitjana i té un aspecte excel·lent, tot i que és atacada pels insectes. Es treballa amb facilitat.
És la millor fusta del mercat: s’usa en objectes tornejats, talles, xapes i ebenisteria d’interiors (fig. 27).
Fig. 24
Fig. 26
Fig. 25
Fig. 27
16.
Enumera els avantatges de l’assecament artificial dela fusta respecte dels procediments d’assecament na-tural.
17.
Confecciona un quadre resum amb l’aspecte, lespropie-tats físiques i mecàniques i les aplicacions de cadascun dels tipus de fustes naturals que apareixen a la unitat.
18.
Cerca informació sobre sis tipus més de fustes naturals iconfecciona un altre quadre resum semblant al de l’acti-vitat anterior.
19.
Indica alguns avantatges que presenta la fusta respected’altres materials que podem emprar en la construcció d’un objecte a l’aula taller.
Taulers manufacturats
Els taulers manufacturats són els que s’obtenen a partir de fustes de baixa qualitat o de les restes de l’abatiment i la serrada dels arbres.
Els més emprats per la indústria són el tauler contraplacat, el tauler de fibra i el tauler aglomerat.
• El tauler contraplacat s’obté encolant xapes de dife-rents classes de fusta en capes successives, de manera que les fibres segueixin direccions perpendiculars i en nombre imparell, perquè les vetes de les cares exteriors resultin paral·leles (fig. 28).
Presenta una resistència uniforme, és flexible, poc de-formable i fàcil de treballar.
Hi ha una gran varietat de mides i gruixos.
S’empra en la construcció de mobiliari escolar, armadu-res, revestiments, fons de calaixos, etc.
• El tauler de fibra s’elabora amb fibres de fusta mescla-des amb resines sintètiques i sotmeses a altes pressions. És estable i molt homogeni. Es pot tallar, foradar, fresar
i polir, i admet la pintura i el lacatge.
Es fabrica amb diferents graus de densitat. El més em-prat és el de densitat mitjana, conegut com DM o MDF, que es presenta en diferents mides i gruixos.
S’empra amb la mateixa finalitat que l’aglomerat i pot usar-se com a substitut de la fusta massissa (fig. 29). • El tauler aglomerat es fabrica amb encenalls de fus-ta barrejats amb cola. La mescla es premsa entre grans rodets, s’asseca entre dues plaques metàl·liques i se sot-met a calor i altes pressions.
Presenta una superfície molt llisa, és estable i consis-tent, però es trenca amb relativa facilitat.
Per a millorar-ne la resistència i aparença, els taulers s’aplaquen amb làmines de fusta natural o d’algun tipus de plàstic (fig. 30).
S’usa molt com a substitut dels taulers de fusta massis-sa en prestatgeries, armaris, palets, calaixos, taules i mobles.
20.
Confecciona al teu quadern un altre quadre resum ambl’aspecte, les propietats i les aplicacions dels taulers ma-nufacturats.
21.
Cerca informació i esbrina què és el tàblex.— Indica’n les propietats, les aplicacions i els avantatges i inconvenients com a material tècnic.
3.5. Formes comercials de la fusta
Les varietats de fusta que podem trobar al mercat es presenten en diferents
formes comercials.
A més de les planxes naturals i els taulers manufacturats, existeixen d’altres
for-mats per a usos més específics. És el cas dels llistons, les motllures i les xapes.
Les fustes naturals se solen presentar en forma de planxes, tal com s’obtenen de la serrada dels troncs.
La seva longitud i amplada depenen del gruix dels troncs de procedència (fig. 31).
Segons les dimensions, reben diverses denominacions: bigues, taulons, cabirons o llistons.
Per aquest motiu, per a obtenir peces de fusta natural de grans dimensions, sovint és necessari unir diverses planxes.
En canvi, els taulers manufacturats es venen en peces de gran superfície i dimensions normalitzades. La més habi-tual és 122 3 244 cm (fig. 32).
El gruix dels taulers també és variable: els d’aglomerat i DM poden ser de 6, 10, 16 i 19 mm, mentre que els de con-traplacat es presenten en peces de 3, 4 i 5 mm d’espessor. A partir d’aquests taulers es poden obtenir peces de la mida desitjada sense necessitat d’unir diverses planxes.
Els llistons són de secció regular i es comercialitzen en mides preestabler-tes (fig. 33).
Les motllures s’empren per a remata-des o guarniments decoratius pel seu perfil tallat (fig. 34) .
Les xapes són d’un gruix inferior a 3 mm i s’usen per a revestir altres fus-tes (fig. 35).
Fig. 31 Fig. 32
Fig. 33 Fig. 34 Fig. 35
22.
Enumera tres avantatges i tres inconvenients quepre-senten les fustes naturals respecte dels taulers manufac-turats.
23.
Indica el nom de tres objectes en la construcció delsquals hi intervinguin bigues, taulons o llistons.
24.
Dibuixa tres objectes que tinguin motllures i explicaqui-na funció compleixen aquestes.
25.
Cerca al diccionari els termes següents i escriu-ne elsig-nificat que tingui relació amb la fusta.
xapa - llistó - planxa - tauler - tauló - biga
A
C
TIVIT
A
4. Derivats de la fusta: paper i cartó
El paper i el cartó són derivats de la fusta que s’obtenen, sobretot, a partir de fi-bres de cel·lulosa procedents de la polpa de la fusta i d’altres vegetals, com el cotó, l’espart, etc. En aquests materials, a més de la cel·lulosa, hi trobem d’altres compo-nents (sals minerals, greixos, resines, etc.) i especialment la lignina.
La diferència entre el paper i el cartó radica en la densitat. En termes tècnics, és el que es denomina gramatge.
• Quan el gramatge és inferior a 150 g/m2, es considera paper.
• Si es troba entre 150 i 400 g/m2, es tracta de cartolina.
• Si supera els 400 g/m2, parlem de cartó.
4.1. Propietats del paper i el cartó
Tant el paper com el cartó són materials que s’empren amb molta freqüència. Tenen usos molt diversos, des del que es fa servir per a escriure o embalar, fins al paper moneda o l’higiènic.
Per a usar el paper i el cartó en usos tècnics, hem de tenir en compte algunes de les seves propietats físiques i mecàniques, entre les quals destaquen la baixa tenacitat, la inflamabilitat, la permeabilitat i la baixa conductivitat.
Baixa tenacitat
El paper i el cartó són fàcils de tallar i doblegar (fig. 36). Aquesta qualitat en facilita la manipulació.
Inflamabilitat
Cremen amb facilitat (fig. 37), per la qual cosa cal prendre les precaucions necessàries en manejar-los o emmagatze-mar-los.
Permeabilitat
Deixen passar l’aigua (fig. 38), per la qual cosa no són ade-quats per a feines que requereixin la presència d’aquesta substància.
Baixa conductivitat
Són materials aïllants, és a dir, no condueixen la calor ni l’electricitat (fig. 39). Fig. 36 Fig. 38 Fig. 37 Fig. 39 La lignina
La lignina és un adhesiu natural que uneix les fibres de la fusta. Aquesta subs-tància és la responsable del color groc que adquireix el paper quan s’exposa al sol o transcorre el temps.
En general, podem afirmar que, quant
Fig. 40. Papers i cartons.
4.2. Tipus de paper i de cartó
El paper i el cartó tenen múltiples aplicacions tècniques. S’usen per a escriu-re, com a suport de diferents publicacions (llibres, revistes, diaris, còmics, etc.), per a fabricar diner (paper moneda) i, fins i tot, per a l’elaboració de mobles (car-tó fusta).
A l’àrea de Tecnologies emprarem diversos tipus de paper i cartó.
Els tipus més comuns són la cel·lofana, el paper d’estrassa, el paper d’alumini, la cartolina, el cartó dur i el cartó ondulat (fig. 40).
• La cel·lofana és el paper transparent que s’usa per a embolicar i empaquetar. És biodegradable, per la qual cosa es fa servir en lloc del plàstic.
• El paper d’estrassa és més resistent, de color blanc o marró. Es presenta en grans rotlles.
• El paper d’alumini és una mescla de paper, plàstic i alumini que s’usa per a conservar els aliments.
• La cartolina és un cartó prim i molt suau. Es presenta en diversos colors i textures.
• El cartó dur està format per fibres de fusta. S’usa per a confeccionar carpetes, tapes de llibres o embalatges.
• El cartó ondulat és la unió de dos o tres cartons més fins. Un d’aquests cartons s’ondula abans per a aconseguir més resistència als cops.
Paper de cel·lofana Paper d’estrassa Paper d’alumini Cartó ondulat Cartó dur Cartolina
26.
Explica per què els ciclistes se solen col·locar diaris sota lasamarreta quan baixen un port de muntanya a gran velo-citat.
27.
Justifica, a partir de les seves propietats, per què el paperi el cartó són materials molt emprats en projectes tecno-lògics.
28.
Calcula el gruix aproximat d’un full de paper. Segueix elspassos que t’indiquem.
— Agafa un paquet de 500 fulls sense usar, obre’l i me-su ra’n el gruix amb un peu de rei.
4.3. Impacte ambiental
La matèria primera de la qual procedeixen els diferents tipus de fusta i els seus derivats s’obté dels boscos. Aquests constitueixen una gran riquesa per a la hu-manitat, però tant els boscos com l’entorn estan exposats a amenaces molt greus, com la desforestació i la contaminació de les aigües.
• La desforestació és la destrucció dels boscos a causa de l’acció de l’ésser humà
Aquest procés es va iniciar per a obtenir fusta i sòls cultivables i de pastura, però, a partir de la segona meitat del segle XX, el rit-me de desaparició de massa forestal ha crescut de manera alarmant, sobretot a les regions de bosc tropical humit.
La destrucció dels boscos és una de les principals amenaces a les quals fa front l’equilibri ambiental del planeta (fig. 41).
Els boscos tropicals són una de les principals fonts de compostos químics que permeten la fabricació de medicaments. En aquests boscos hi viu la meitat de les espècies animals i vegetals del món. La major causa de la destrucció d’aquests boscos és l’explotació de
fusta, que s’exporta després cap a la Unió Europea, els Estats Units
i Japó.
Per a evitar aquest problema, les empreses fusteres tenen l’obligació legal de plantar dos arbres per cada arbre que talen.
• La contaminació de les aigües és conseqüència dels abocaments de substàncies procedents dels tractaments de la fusta i els seus derivats.
Aquestes substàncies són, bàsicament, els abocaments de lignina i cel·lulosa i de les substàncies que es fan servir per a blanquejar la pasta de paper. En general, disminueixen la quantitat d’oxigen dis-solt a l’aigua i poden afectar greument l’ecosistema aquàtic (fig. 42). Per a evitar aquests efectes, les indústries de pasta de paper es-tan obligades per llei a depurar les aigües residuals abans
d’abo-car-les.
Silvicultura
Els boscos juguen un paper fonamental en la conservació del medi ambient. Col·laboren en la conservació dels recursos hidrològics i eviten l’erosió del terreny. També són imprescindibles per a frenar el canvi climàtic i l’escalfament del plane-ta. Per això, cal racionalitzar-ne l’aprofitament. La silvicultura s’encarrega d’això. La silvicultura és l’explotació científica dels boscos: els arbres es talen de forma regular respectant el ritme de creixement dels nous brots.
29.
Formeu un equip de treball. Busqueu fotografies inotí-cies relacionades amb la desforestació i la contamina-ció de les aigües a causa d’abocaments industrials re-lacionats amb la fusta i els seus derivats i confeccioneu un mural.
30.
Esbrina si a la teva comunitat autònoma existeixenem-preses dedicades a l’explotació forestal o a la fabricació de paper i cartó.
— Indica les activitats que desenvolupen i les mesures que adopten per a protegir el medi ambient.
@
Fig. 41. La tala massiva d’arbres provoca la pèrdua de massa
forestal.
Fig. 42. La contaminació de l’aigua afecta l’ecosistema.
A
C
TIVIT
A
PR
À
C
TIQUES DE
TALLER
31.
Ordena els materials següents de major a menor duresa.acer (un clau) - fusta de pi (un llistó) vidre (un recipient) - granit (una pedra) suro blanc - alumini (una llauna de refresc)
coure (una planxa) - plàstic (un botó)
Per a fer-ho, procedeix com s’indica tot seguit:
— Agafa el primer objecte (el clau) i esbrina quants materials ratlla i quants materials el ratllen (fig. 43). — Repeteix el procés amb la resta de materials.
— Al final, ordena’ls de manera que el primer sigui el que ratlla tots els altres (el més dur) i l’últim, el que és ratllat per tots (el més tou).
MATERIALS ORDENATS DE MAJOR A MENOR DURESA
... ... ... ... ... ... ...
32.
Comprova la conductivitat elèctrica d’alguns materials.— Construeix un circuit senzill com el de la figura 44 i inter-cala-hi els elements següents.
un filament de coure - un fil de cotó la mina d’un llapis - un bolígraf de plàstic una peça de fusta - una xapa petita d’alumini
un caragol d’acer - un cordó de sabata
— En cada cas, acciona l’interruptor i observa la bombeta. Amb els resultats de l’observació completa la taula.
S’ENCÉN AMB:
ROMAN APAGADA AMB:
— Quins materials són conductors de l’electricitat? Quins són aïllants? Justifica la teva resposta.
33.
Comprova l’elasticitat d’alguns materials.— Amb l’ajuda d’unes alicates (fig. 45), fes pressió sobre els objectes següents.
una goma d’esborrar - un tros de fusta una xapa de refresc - un tap de suro un filferro de coure - una barra de plastilina
el tap de plàstic d’un bolígraf
— Observa l’empremta que queda a l’objecte després de pres sionar-lo i completa la taula.
RECUPERA LA FORMA INICIAL: ES MANTÉ LA DEFORMACIÓ:
— Quins materials són elàstics? Quins són plàstics? Justifica la teva resposta.
Fig. 43
Fig. 44
ACTIVIT
AT
S
1
Propietats dels materials
40.
Defineix les propietats següents dels materials iclassifica-les segons si són físiques o mecàniques.
conductivitat - densitat - duresa elasticitat - punt de fusió - tenacitat
Segueix el model.
Conductivitat: capacitat d’un material de deixar passar la ca-lor o l’electricitat a través seu (propietat física).
41.
El bronze no presenta sempre el mateix punt de fusió. Quèsignifica això des del punt de vista de l’estructura interna?
42.
La gent acostuma a dir que l’acer és dur perquè és moltre-sistent als cops. És correcta aquesta afirmació? Quina pro-pietat té realment l’acer?
També solem dir que les gomes d’esborrar són toves o du-res segons la major o menor du-resistència que pdu-resentin a ser doblegades. Quin nom hauríem de donar a aquesta pro-pietat?
43.
Tenint-ne en compte les propietats, indica quin material ésel més adequat per a cadascuna de les aplicacions tècni-ques següents:
a) L’aïllament tèrmic d’un edifici. b) La coberta d’un refugi de muntanya. c) La maqueta d’una escultura.
d) Una eina de tall. e) La vaixella d’una casa.
f) Un recipient per a aliments líquids.
La fusta
44.
Esbrina l’origen, l’aspecte, les propietats i les aplicacionsde les fustes naturals següents.
balsa - cedre - banús - sapel·li - teca
Si disposes de connexió a Internet, pots accedir a:
www.bricopage.com/tiposmadera.htm
45.
Enumera objectes del teu entorn en la construcció delsquals s’hagi emprat la fusta.
— Justifica el tipus de fusta usat i les formes comercials que s’han fet servir.
El paper i el cartó
46.
Enumera deu tipus diferents de paper i indica’n lescaracte-rístiques i aplicacions de cadascun.
@
Classificació dels materials
34.
Formeu un equip de treball, cerqueu informació i esbrineualtres aplicacions del petroli, a més de les que s’esmenten a la unitat.
35.
Tria cinc materials transformats dels que apareixen a launi-tat, cerca’n informació i enumera’n les aplicacions més im-portants.
— Per a això, empra un motor de cerca i selecciona la informació a les pàgines web que t’ofereixi.
36.
Enumera objectes que estiguin fabricats, totalment opar-cial, amb cadascun dels materials següents.
acer - cotó - alumini - argila - baquelita bronze - zinc - coure - cuir - granit - llana
llautó - lli - fusta - mercuri - metacrilat niló - polièster - PVC - seda - vidre
— En cada cas, senyala quines parts de l’objecte estan confeccionades amb cadascun dels materials enume-rats.
37.
Indica l’origen, les propietats i les aplicacions de cadascundels materials següents:
dralon - fibra de vidre - germani - kevlar - PET
— Segueix el mateix procediment que es descriu a l’acti-vitat 35.
38.
Recull un envàs buit decartó dels anomenats
Te-tra Brik.
— Retalla’n un tros i se-para amb cura cadas-cuna de les capes de material que el formen (fig. 46).
— Enganxa’ls a la teva lli-breta i escriu-hi al cos-tat el nom i la funció.
39.
Amplia la informació de què disposes i confecciona unafi-txa resum per a cadascun dels materials estudiats a la qual hi figurin l’origen, les característiques tècniques i les aplica-cions. Segueix el model que et proposem.
@
@
Fig. 46
Argila
Origen: mineral (roca sedimentària).
Característiques tècniques: gran plasticitat si es barreja amb
aigua; gran resistència un cop cuita.
Aplicacions: fabricació de recipients, maons, rajoles, figures
AMPLIACIÓ
REFORÇ
48.
Els plàstics es classifiquen en dues grans categories: elsplàstics termostables i els termoplàstics.
— Cerca informació i esbrina en què es diferencien uns i altres.
— Indica, com a mínim, tres exemples de plàstics de cadascuna de les categories.
49.
Cerca al diccionari els termes ductilitat i mal·leabilitat.— Anota’n el significat a la llibreta i posa exemples de materials que siguin dúctils o mal·leables.
— Aquests materials són tenaços o fràgils? Són elàstics o plàstics? Justifica la teva resposta.
50.
La duresa dels materials es mesura en una escalaconegu-da amb el nom d’escala de Mohs. En aquesta escala, cada material que es pren com a referència ratlla els que tenen una duresa inferior i és ratllat pels que tenen una duresa superior.
— Esbrina quins materials es prenen com a referència per a cada grau de duresa i completa el quadre al teu quadern. ESCALA DE MOHS DURESA MATERIAL 1 Talc 2 ... 3 ... A A A
47.
Observa la figura 47 i relaciona amb fletxes cada objecteamb el material del qual està format i el seu origen.
R Objecte Mitjó Cadira Marc Caragol Safata Samarreta Corda Material Fusta Llana Niló Porexpan Acer Alumini Cotó Origen Natural Transformat
Forma frases amb les relacions que has obtingut. Segueix el model.
El mitjó està fet amb llana, que és un material natural.
Fig. 47
SÍNTESI
51.
Completa al teu quadern el mapa conceptual amb els principals continguts de la unitat.ELS MATERIALS La ... ... ... ... es classifiquen en tenen com com com
que poden ser d’origen
que poden ser entre els quals destaca
La seva explotació té un fort que es presenta
en forma de
de la qual s’obté
AVALUACIÓ
1.
Completa les frases sobre materials naturals amb lesparaules adequades.
a) El ... és una matèria primera imprescindible
per a obtenir combustibles i molts altres productes, com ... o ...
b) Les roques, com el ..., la ... o el ..., poden usar-se directament per a la
cons-trucció.
c) Els ... són la matèria primera de la qual
procedeixen els materials metàl·lics, amb l’excepció
dels ..., que són mescles de diferents
metalls.
d) L’ ... és la matèria primera de la qual
s’obtenen productes com maons, ... i
objectes de ...
e) Les matèries primeres d’origen vegetal són,
fona-mentalment, la ... i algunes fibres, com el
... i el ...
2.
Relaciona cada material transformat amb les matèriesprimeres de les quals procedeix.
Material Metalls • Vidre • Paper i cartó • Plàstics • Pisa i porcellana • Procedència • Fibra de cel·lulosa • Minerals
• Sílice, calcària i sosa • Argila
• Petroli
— A partir de les relacions establertes, completa frases com la següent:
Els metalls s’obtenen a partir de diferents
mi nerals.
3.
Enumera les característiques del paper i el cartó com amaterials reciclables.
— Indica alguns avantatges que s’aconsegueixen amb la recollida selectiva de residus de paper i cartó.
4.
Identifica a quina propietat correspon cadascuna de lesdefinicions següents. Indica també si es tracta d’una pro-pietat física o mecànica.
a) Resistència que ofereix un material a ésser ratllat o
penetrat per un altre.
b) Quocient entre la massa d’un cos i el volum que ocupa. c) Capacitat d’un material de recuperar la forma
primiti-va quan cessa la causa que el deforma.
5.
Les afirmacions següents relacionades amb la fusta sónfalses. Corregeix-les i escriu-les correctament.
a) La fusta de millor qualitat és la que s’obté dels anells
més joves de l’arbre.
b) Totes les fustes tenen aproximadament la mateixa
densitat. Per això floten.
c) La fusta és un material bon conductor de la calor i per
això es fa servir com a combustible.
d) La fusta natural es comercialitza en forma de taulers
de dimensions normalitzades.
e) La xapa de fusta s’obté a partir de fustes de baixa
qualitat, mesclades amb coles i sotmeses a altes pres-sions i temperatures.
f) Els taulers d’aglomerat s’obtenen encolant xapes
de diferents classes de fusta, tot seguint direccions perpendiculars.
6.
Assenyala quin tipus de fusta o tauler és més adequatper a cadascuna de les aplicacions següents i justifica l’elecció.
a) El respatller d’una cadira de mobiliari escolar. b) El mànec d’una eina manual.
c) Una llitera.
d) El peu tornejat d’una taula rodona. e) Les portes de mobles de cuina. f) Un palet.
g) Una prestatgeria.
7.
Enumera les propietats físiques i mecàniques del paperi el cartó.
— Indica aplicacions d’aquests materials que estiguin relacionades amb cadascuna de les propietats que has enumerat.
8.
Explica per a què s’usa cadascun dels tipus de papers icartons que s’indiquen a continuació.
cartó dur - paper de cel·lofana - paper d’estrassa cartó ondulat - cartolina - paper d’alumini
9.
Enumera les activitats de la teva vida quotidiana en lesquals uses el paper i indica, com a mínim, una iniciati-va que puguis prendre per tal de reduir-ne el consum.
10.
Enumera dos problemes mediambientals derivats deLa fusta de banús
Aquest tipus de fusta procedeix d’arbres que només es troben en algunes zones d’Àfrica.
Una de les principals característiques d’aquesta fusta és l’elevada densitat: 1,5 kg/dm3. Com que
és superior a la de l’aigua, és de les poques que no flota.
Una altra de les seves característiques és un inconfusible color cafè amb vetes molt fosques que li donen una aparença pràcticament negra després de treballar-la.
Aquesta fusta és la que es fa servir habitualment per a la fabricació d’instruments de vent i per a l’elaboració de mobles de qualitat.
Del seu nom procedeix la denominació d’ebenista, que reben els que es dediquen a la fabrica-ció de mobles.
CURIOSITATS
www.xtec.cat/~jsolson7/eso/comunicacions/electronica.htm www.ifent.org/lecciones/semiconductor/default.asp www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtml www.geocities.com/CapeCanaveral/Hall/2575/ www.bricopage.com/diodos.htmlExisteixen materials que presenten una propietat molt curiosa: la seva conductivitat varia molt amb la temperatura. Reben el nom de
semi-conductors i tenen una gran importància per a la indústria electrònica.
Navega per la xarxa i descobreix:
— El nom de cinc materials semiconductors. — Què és un semiconductor intrínsec.
— Algunes aplicacions dels materials semiconductors. — Què és un díode i per a què serveix.
Tot seguit t’oferim algunes adreces útils:
