¿Que son las Arcillas?

Las arcillas son aquellas substancias terrosas formadas principalmente por silicatos alumínicos con materia coloidal y trozos de fragmentos de rocas, que generalmente se hacen plásticas cuando están húmedas y pétreas por la acción del fuego. Estas propiedades dan a las arcillas su utilidad, puesto que se les puede moldear en casi todas las formas, las cuales conservan después de ser sometidas a la acción del fuego. La arcilla tiene muchos otros usos además de la cerámica, principalmente en la construcción y fabricación.

La arcilla no es un mineral sino un agregado de minerales y de substancias coloidales que se han formado mediante la desintegración química de las rocas alumínicas. Está compuesta principalmente por sílice, alúmina y agua; conteniendo también otras substancias como fragmentos de rocas, de óxidos hidratados de hierro, álcalis y materiales coloidales. En esencia los minerales de la arcilla son silicatos de aluminio. En algunas arcillas los elementos alcalinos se presentan como constituyentes; en otras el magnesio, el hierro o ambos elementos sustituyen total o parcialmente al aluminio. La mayoría de las arcillas se han formado por la desintegración de rocas con un alto contenido de alúmina, a pesar de que algunas son producto del metamorfismo. Estas últimas aparecen sólo en pequeñas cantidades.

Como roca, en geología una arcilla es un material fino, terroso, natural, compuesto por los minerales arcillosos. De esta forma se incluyen, además de las arcillas propiamente dichas, las lutitas y los suelos que tengan propiedades argiláceas.

Los constituyentes químicos esenciales de los minerales de la arcilla varían no sólo en cantidad sino también en el modo en que se combina o se presentan en los diferentes minerales. Los minerales arcillosos más importantes se encuentran en el grupo de las caolinitas y de las montmorilonitas. Las arcillas esenciales de los sedimentos arcillosos son el resultado de la meteorización de rocas ígneas y metamórficas. En condiciones de escasa precipitación, el magnesio de las rocas ígneas máficas permanece en la zona de meteorización y la arcilla producida es montmorilonita. Si la precipitación es considerable, se efectúa una lixiviación completa de la roca, el magnesio es separado y el producto de la meteorización es caolinita. A partir de una roca ígnea ácida se origina illita y montmorilonita en condición de meteorización, con tal que ocurra retención de potasio y magnesio, pero se formaría caolinita de prevalecer una lixiviación excesiva.

Según el origen se puede distinguir dos categorías de arcillas: las residuales y las transportadoras, dentro de estas últimas se encuentran las (a) marinas, (b) lacustres, (c) aluviales, (d) estuarias, (e) deltaicas, (f) glaciales y (g) eólicas. Por consiguiente, desde el punto de vista geológico las arcillas tienen una distribución prácticamente universal; a pesar de ello los yacimientos de alta calidad son difíciles de localizar.

Las propiedades físicas más importantes de las arcillas son: (1) plasticidad, que permite que sea moldeada; (2) resistencia a compresión, tensión o cizallamiento; (3) retracción tanto en el secado como mientras está en el horno; (4) temperatura de cocción y vitrificación; y (5) color de calcinación, que se debe principalmente a los óxidos de hierro presentes.

La composición y su naturaleza determinan el uso y el valor de la arcilla. El cuarzo disminuye la plasticidad y la retracción, y contribuye a hacerla refractaria. La sílice en forma coloidal aumenta la plasticidad. La alúmina la hace refractaria. El óxido de hierro, al igual que el feldespato, disminuye la temperatura de fusión, actúa como fundente y también es un poderoso agente colorante. Un poco de óxido de hierro colorea intensamente la arcilla tostada, pero una gran cantidad la convierte en un producto rojo o blanco si tiene 5% menos. Según sus propiedades, las arcillas se dividen en dos grupos: el grupo cerámico y el grupo no cerámico.

El grupo cerámico comprende los siguientes productos:

Productos estructurales. Las características de las arcillas de este grupo son básicamente: resistencia en crudo y en cocción, color de calcinación, plasticidad, temperatura de cocción y encogimiento. En los productos están incluidos ladrillos, tejas, bloques, tubos de cerámica, etc.

Porcelana: Las características de este grupo de arcillas son color blanco de calcinación, que son refractarias y su alta temperatura de vitrificación. Dentro de este grupo se utilizan las arcillas denominadas caolines. Los depósitos más importantes y puros de caolines son aquellos de origen residual.

Refractarias. Las arcillas refractarias son todas aquellas que tengan un cono pirométrico equivalente superior al 19 (1.541º C). Generalmente tienen un alto porcentaje de caolinita con algo de cuarzo libre de impureza. Se utiliza en la fábrica de ladrillos y en formas especiales refractarias. Son muy importantes para usos en calderas u hornos de temperaturas relativamente bajas.

Potería. En este grupo se utilizan arcillas de cocción densa, con colores no necesariamente claros y con características aceptables de viscosidad.

Agregados de arcillas. En la elaboración de agregados para concreto se utilizan arcillas con características expansibles.

El grupo no cerámico comprende los siguientes tipos de arcillas: arcillas decolorantes; arcillas absorbentes; arcillas como material de relleno en papel, caucho, linóleo, textiles fertilizantes y otros; arcillas como pigmentos en pinturas y plásticos; arcillas como matriz en fundiciones; arcillas como lodo en perforaciones en la industria petrolera; arcilla en cemento; y arcillas para infinidad de usos industriales de menor importancia tales como catalizadores, detergentes, relleno en medicinas impermeabilizadores de suelos, coagulantes, cohetería, etc.

Las arcillas se clasifican en los tipos siguientes:

Arcillas caolines. Son arcillas residuales, las más puras, de alto porcentaje de caolinita. Son de alto grado, grano fino. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza, porcelana y papel.

Arcillas grasas. Son arcillas muy plásticas y untuosas. Cocción en blanco. Se emplean en la manufactura de loza.

Arcillas refractarias. Son arcillas que contienen poco óxido metálico y álcalis, y pueden resistir temperaturas elevadas sin desagregarse, por cuya razón se usan en la construcción de hornos, crisoles, estufas y obras similares.

Arcillas de alfarería. Son arcillas semirefractarias de fuerte acción y muy semejantes a las arcillas refractarias. Se emplean en alfarería y cerámica.

Arcillas para ladrillos y tejas. Constituyen el tipo más corriente. Son de bajo valor. Se emplean en todas partes para estos productos. Al ser sometidas a la acción del fuego adquieren un color rojo.

Las arcillas comerciales o arcillas empleadas como material crudo en las construcciones están entre los más importantes recursos minerales no metálicos. El valor de estas arcillas está estrechamente relacionado con sus composiciones mineralógicas y químicas, especialmente las arcillas que contienen los minerales caolinita, montmorilonita, illita y atapulgita, La presencia de otros minerales o impurezas de sales solubles restringe sus usos. Las impurezas más comunes son cuarzo, carbonatos, óxido de hierro, sulfatos y feldespato.

Las arcillas comerciales son:

Arcillas caoliníticas. Las que contienen un gran porcentaje del mineral caolinita. Varias arcillas comerciales están compuestas predominantemente de caolinita; estas son: arcilla china, arcillas esferoidales, arcillas refractarias y arcillas duras que se emplean en la manufactura de cerámica (alfarería, porcelana, refractarios), papel, pintura, plásticos, insecticidas, catalizadores y tinta; en la industria eléctrica, etc.

Arcilla china. Son caolines blancos de gran calidad. Se emplean en la manufactura de cerámica (alfarería, refractarias y porcelana), papeles, pintura, plásticos, insecticidas, catalizadores y tinta.

Arcilla dura. Es una arcilla refractaria compuesta esencialmente de caolinita, pero es plástica.

Arcilla diáspora. Es una arcilla compuesta de diáspora y caolinita. La diáspora es un óxido de aluminio hidratado con 85% de Al2O3 y 15% de agua. Es muy dura y muy refractaria. Se emplea casi exclusivamente en la industria refractaria.

Arcillas esferoidales. Compuestas principalmente de caolinita pero de color más oscuro que el caolín. Se emplean en la manufactura de cerámica donde no prevalece el color blanco.

Arcillas refractarias. Compuestas de caolinita, con pequeñas cantidades de impurezas como illita y cuarzo. Soportan temperaturas de 1500ºC o más. Se emplean en revestimientos de hornos, vasijas para productos químicos, crisoles, retortas, equipos para fundición, ladrillos refractarios, etc.

Arcillas de atapulgita. Son silicato de aluminio y magnesio hidratados. Se emplean para descolorar y en el refinado de aceites minerales y vegetales y cera.

Arcillas mixtas. La mayoría de las arcillas contienen mezclas en diferentes proporciones de caolinita, montmorilonita, illita y atapulgita, La industria de estructurales de arcilla es el mayor consumidor de este tipo de arcilla. Con ellas se fabrican ladrillos, tejas, conductos de agua, baldosas, desagües, albañales, bloques, etc.

La arcilla y sus productos tienen tantos usos que es difícil hacer una lista completa de ellos. A manera general, podemos decir que la arcilla se usa en cerámica, porcelana, jarros, ornamentos, tejas, telas impermeables, linóleo, papel, jabón y ladrillos. En los diferentes edificios se emplean para ladrillo de construcción, tejas para techos, tubos para conducción de aguas limpias y negras, baldosas, revestimientos, etc. En la industria eléctrica se utiliza en cajas para enchufes, aisladores, conmutadores, etc. En refractarios para revestir hornos, vasijas para productos químicos, crisoles, retortas, etc. Otros usos son arenas de fundición, ruedas de esmeril, balastos cemento, filtrado de aceite, fabricación de papel y muchos otros de menor importancia.

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¿Qué son los materiales compuestos?

Los materiales compuestos son materiales de ingeniería, combinaciones de materiales diversos como resinas epoxi, poliester, acrilicas, poliuretanicas, con materiales de refuerzo tales como fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras aramidicas, etc.

Sus propiedades son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes, por lo que dan por resultante materiales de características excepcionales, muy utilizados en la industria espacial, aeronáutica, química, náutica, etc.

Un componente suele ser un agente reforzante como una fibra fuerte: fibra de vidrio, cuarzo o fibra de carbono que proporciona al material su fuerza a tracción, mientras que otro componente (llamado matriz) que suele ser una resina como epóxica o poliéster que envuelve y liga las fibras, transfiriendo la carga de las fibras rotas a las intactas y entre las que no están alineadas con las líneas de tensión. También, a menos que la matriz elegida sea especialmente flexible, evita el pandeo de las fibras por compresión. Algunos compuestos utilizan un agregado en lugar o en adición a las fibras.

De esta forma la matriz tiene un carácter continuo, mientras que el agente reforzante tiene un carácter discontinuo.

Las partes constitutivas de los materiales compuestos son:

Fibras de refuerzo: Pueden ser de vidrio, de carbono, o aramidicas y estar tejidas o no.
Las tejidas tienen el aspecto de una tela tipo de arpillera, en cambio las no tejidas son mantas con infinidad de hilos cortados en diferentes direcciones y aglomeradas con un ligante para que no se deshaga dicha manta.

Resinas: Las de un uso mas generalizado son las poliester y epoxi, esta ultima tiene condiciones mecánicas extraordinarias.

Acelerador: Este elemento sirve para modificar la velocidad de reacción en las resinas poliester. El de uso más común es Octoato de Cobalto, es un liquido de color azul intenso.

Catalizador: Este producto es el encargado de la polimerización (curado) de la resina, el más usual es Peróxido de Metil Etil Cetona, es un liquido incoloro y no debe ponerse en contacto con el acelerador de cobalto ya que genera una reacción exotérmica.

Gelcoat: Esta es la vista externa del plástico reforzado. Se trata de una resina poliester especialmente formulada para resistir las condiciones atmosféricas. El gelcoat tiene una muy alta resistencia a la abrasión y confiere brillo y color a la pieza fabricada.

Diluyente: Su función es disminuir la viscosidad de la resina o del gelcoat. El mas difundido se llama Monómero de Estireno, y, a diferencia de lo que generalmente uno conoce por un diluyente, este se polimeriza junto a la resina o el gelcoat, o sea, no se evapora como un solvente.

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Todo lo que deseaba saber de las “Parafinas”

El contenido de este artículo ha sido dividido en dos partes, debido a la gran información del tema. A continuación se enlista el contenido total del tema y lo que comprende cada una de las partes en las que fue dividido:

PRIMERA PARTE

Introducción

Las parafinas son productos cerosos derivados del petróleo. El término “parafina” proviene del latín “parum affinis” (que tiene poca afinidad), ya que son un material inerte y muy estable.

Su composición es principalmente de hidrocarburos de cadenas rectas, sin ramificaciones. Están caracterizadas por tener una estructura "macrocristalina" (cristales grandes y quebradizos) y longitudes de C18 hasta C40. Su peso molecular oscila entre 320 y 560, presentan consistencia sólida a temperatura ambiente.

Su obtención se efectúa mediante procesos de extracción con solvente a partir de las fracciones de crudos parafínicos con rango de destilación entre 350 y 650°C.

Las parafinas son sometidas a procesos de refinación (eliminación del aceite) para dar como resultado una variedad de grados, clasificados por su punto de fusión.

Tipos

La parafinas o también llamadas macrocristalinas, predominan sobre todo las cadenas moleculares lineales, que dan lugar a cristales grandes y bien formados, caracterizándose por su cristalinidad, propiedades aislantes (la aglomeración de cristales forma una barrera difícilmente franqueable tanto para el agua como para las grasas y los gases), la rigidez (superior a la de las ceras microcristalinas).

En las microcristalinas predominan las iso- y ciclo-parafinas, moléculas que dan lugar a cristales pequeños e irregulares, que a su vez hacen que estas ceras tengan un punto de fusión más alto que el de las macrocristalinas. Se caracterizan por: tener una considerable proporción de resinas, lo que explica la cristalización en microcristales y la flexibilidad, la adhesividad a diversas superficies, incluso poco porosas; color entre blanco y amarillo; punto de fusión superior a 65°C.

Las semi refinadas, son parafinas con un contenido en aceite superior a 1.5% y menor rigidez.

La parafina residual o slack wax, es el residuo proveniente de la unidad de desaceitado. Es por tanto una parafina con un alto contenido de aceite y penetrabilidad.

La Ceresina y la Ozoquerita son otros tipos de cera que se obtienen de mezclar parafinas con hidrocarburos saturados e insaturados de elevados pesos moleculares.

Propiedades generales

La parafina es una materia sólida, untuosa, inerte, impermeable, brillante, resbaladiza, ofrece una gran plasticidad. Son conocidas por su alta pureza, excelente brillo y olor reducido, son relativamente no reactivas y tienen una excelente estabilidad a la oxidación.

Su cualidad termoplástica hace que se deforme bajo presión sin aplicación de calor y permite que sea tratada manualmente a temperatura ambiente.

De manera general se enlistan sus principales características:

Aplicaciones de la parafina

El uso principal de la parafina es la fabricación de velas y productos relacionados. En menor proporción se utilizan para la elaboración de cosméticos, crayones, chicles, recubrimiento de quesos y frutos, papel, textiles, tintas, velas, calzado, pisos, por mencionar algunos.

A continuación se da una breve explicación de cada una de las aplicaciones que tienen las parafinas:

Cosméticos: Las ceras son productos utilizados en la manufactura de cosméticos como cremas (humectantes, limpiadoras, anti-edad y protectoras), lápices labiales, productos para el cabello y maquillajes, debido a sus propiedades de protección, brillo y consistencia.

Entre el tipo de ceras que se emplean para cremas y su aplicación, se encuentran, las siguientes:

Las ceras que pueden utilizarse para la fabricación de lápiz labial, debido a que proporcionan suavidad, dureza y brillo, se encuentran:

Crayones: La cera constituye una gran parte del total de la formulación de crayones, ya que debe ser un producto no tóxico, debido a que los principales usuarios son los niños en su más temprana edad.

Las características que realza o modifica la cera, son: consistencia y plasticidad, adherencia la papel en su uso normal y capacidad de deslizamiento. De acuerdo a las características que se quiera dar al crayón, se selecciona la cera más adecuada, entre las que se encuentran:

Chicles: La “goma base”, es un compuesto de elastómero, resina y cera, al que se le pueden agregar otros materiales para producir el chicle o goma de mascar. Las ceras empleadas para integrar la goma base son generalmente duras y de alto punto de fusión, proporcionándoles plasticidad, consistencia y apariencia.

Recubrimiento de quesos: Se considera que la cera es un producto ideal para recubrir y proteger los quesos, que están sujetos a descomponerse si no son debidamente protegidos por un producto que además deberá ser inocuo para la salud del hombre. La cera le da tres funciones principales a elaboración de quesos: retiene la humedad del producto debido a su permeabilidad, evita el ataque de hongos ya que carece de nutrientes y mejora la presentación del queso logrando mantenerlo a bajas temperaturas. Además de que el tiempo de vida se incrementa cuando es encerado para protegerlo.

Existen dos procesos de Aplicación de Cera para Quesos:

El tipo de ceras aplicables para estos procesos, se muestra a continuación:

Esperamos que este artículo haya dado luz al tema. En la segunda parte podrá conocer otras aplicaciones frecuentes de la parafina. Haga click aquí para leer la segunda parte

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