Tesis Propuesta Soporte de Fibra de Carbono y Resinas Termoestables

7/23/2019 Tesis Propuesta Soporte de Fibra de Carbono y Resinas Termoestables

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PROPUESTA DE UN SOPORTE BASADO EN

FIBRA DE CARBONO Y RESINAS TERMOESTABLES.

ANLISIS Y COMPARACIN CON SOPORTES Y TCNICAS

PICTRICAS TRADICIONALES.

TOMO 1

9I S U O T E C A U .C M .

5308295434

Tesis Doctoral realizada porCarmen Prez Gonzlez.

Dirigida po r el Profesor Dr. Manuel Huertas Torrejn.

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

FACULTAD DE BELLAS ARTES

DEPARTAMENTODE PINTURA


2/259

A mis padresy a Abel.


3/259

AGRADECIMIENTOS

La realizacin de la presente tesis doctoral ha sido posible gracias a la direccin, asesoramientoy apoyo de D. Manuel Huertas Torrejn, cuya colaboracin ha sido determinante en todomomento para llevar a buen fin este trabajo de investigacin. Para l mi ms sinceroagradecimiento y consideracin.

Deseo expresar igualmente mi inmensa gratitud a Da. Blanca Parga Landa por su valiosaaportacin a esta tesis y por sus inestimables colaboraciones, iniciativas y consejos, tanto en el

terreno cietfico como humano, sin todo lo cual habra sido imposible realizar con rigurosidadesta investigacin.

Gracias a D. Francisco Hemandez Olivares y D. Luis de Villanueva por su asesoramiento yorientacin que me guiaron en mi trabajo.

M i reconocimiento a Da. Lola Gil y D. Julin Gil por su nimo y apoyo en la realizacin de estaempresa.

La parte de colorimetra tite posible gracias a la intrumentacin cedida por la E.T.S. de Ingenieros

lndustriale~ de la Universidad Politcnica de Madrid y por el Departamento de Laboratorio deFsica y Qumica de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad Complutense de Madrid. M ims sincero agradecimiento a Da. Margarita San Andrs de la Facultad de Bellas Artes y a D.Jos Vicente Alonso y Da. Alicia Larena Pellejero de la E.T.S. de Ingenieros Industriales porsus colaboraciones.

Hago extensiva mi gratitud a aquellas empresas cuya aportacin de materiales, documentaciny experiencia ha representado una contribucin de enorme valor para esta tesis, ascomo a laspersonas que dentro de ellas dedicaron parte de su tiempo y conocimientos a esta colaboracindesinteresada: D. Orlando Ruiz Murillo, de HRCULES

ABROSPACE ESPAA,S.A.

(actualmente HEXCEL COMPOSITES), D. Jos Luis Alonso Gangutia, de IMIN, S.L.(actualmente [NP.96), D. Mario Fontana Gora, de REPOSA (Resinas Polisteres, S.A.) y D.Mariano Rubio Pardos de CIBA-GEIGY (actualmente CIBA ESPECIALIDADES QUMICAS).

Quiero agradecer la amabilidad con que ciertas personalidades del campo de la conservacin-restauracin se han brindado a aportar tanto sus experiencias como conocimientos en laaplicacin de materiales compuestos. Entre todas ellas quiero destacar a las siguientes: Da.Susana Mora, de la E.T.S. de Arquitectura de Madrid, D. Paolo y Da. Laura Mora, del ICCROMen Roma; tambin en Roma a D. Giorgio Torraca, Da. Giovanna Baldini, D. Paolo Francelli y

D. Giovanni Miarelli. En la Univestit Intemazionale dellArte en Florencia D. SabinoGiovannoni por sus aportaciones claves en esta investigacin y a D. Umberto Bandini. Tambinen Florencia en el Opificio delle Pietre Dure Da Cristina Danti Da Caro! Stringari Da


4/259

Eleonora Nagy y D. Martin Langer del Salomon R. Guggenheim Museum de Nueva York; Da.Patricia Houlihan, Da. Lynda A. Zycherman y Da. Anny Aviram de The Museum ofModern Artde Nueva York; Da. Margaret Holben Ellis de The New York University; Da.Harriet Irgang deRustin Levenson Art Conservation; D. Yale Kneeland, Da. Di Abramitis y Da. Lucy Belloli deThe Metropolitan Museum ofArt de Nueva York; Da. Sandra Amann y Da. Judith Fox de

Aman Conservation Associates (Nueva York); D. Kenneth 5. Moser, D. Richard Kowall y Da.Carolyn Tomkiewicz de The Booklyn Museum en Nueva York; Da. Dana Cranmer y Da. DaisyCraddlock de Cramer Art Conservation de Nueva York.

De igual forma quiero agradecer la valiosa colaboracin de los artistas John Duff, Tom Butter,Karen Afta, Andrea Arroyo, Sebasti Miralles, Amador Magraner, Juan Bordes, Francisco Leiroy Daniel Canogar, cuyas experiencias han aportado puntos de vista de enorme inters en el temade os plsticos en el arte.

Igualmente manifiesto mi agradecimiento a las Galenas de arte que han prestado su colaboracin

en la recopilacin de datos sobre la obra de determinados artistas. Estas galeras se encuentranrelacionadas en el Anexo 1 de la presente tesis.

En la parte documental ha sido de gran ayuda la cooperacin del personal de diversas entidadesde consulta como bases de datos documentales y bibliotecas. Entre ellos quisiera citar a lassiguientes personas e instituciones: Da. Carmen Plaza Ruiz, del Gabinete de DocumentacinCientfica; Centro de Documentacin Europea (CEYDE); Rectorado de la UniversidadPolitcnica de Madrid; Da. Angeles Vian Herrero y Da. Amelia Valverde de la Biblioteca de laFacultad de Bellas Artes de la Universidad Complutense de Madrid; D. Miguel del Valle-InclnAlsina y D. Pascual Jimnez de la Biblioteca del Museo Centro de Arte Reina Sofia; Da.

Christine Uginet de la Biblioteca del ICCROM en Roma; Da. Janis Ekdahl, de la biblioteca delNew York University Institute ofFine Art, The James B. Duke House y D. Pacfico Grorfio dela Biblioteca della Galleria Nazionale dArte Moderna de Roma.

Tambin quiero hacer constar mi profundo agradecimiento a la Comunidad de Madrid por laBeca de Formacin de Personal Investigador que me fue concedida y sin la cual habra sidoimposible la realizacin de esta tesis doctoral.

Finalmente, quiero agradecer la ayuda de todas esas personas que me apoyado con sus esfuerzosy su

pacienciay que no han sido

nombradasen este apartado. En mi mente estn todas ellas y les

dedico mi nis afectuoso reconocimiento y gratitud.


5/259

INDICE

CAPITULO 1 : INTRODUCCIN, OBJETIVOS Y METODOLOGiA.... 1 .13

1.1.- INTRODUCCIN A LA TESIS DOCTORAL, OBJETIVOS Y

METODOLOGA. RESUMEN DE CONTENIDOS 1.14

CAPITULO II. EVOLUCIN Y VISIN ACTUAL DE LOS

SOPORTES BASADOS EN MATERIALESCOMPUESTOS

11.1.- INTRODUCCIN AL CAPITULO....

11.2.- SOPORTES TRADICIONALES

11.2.1.- La madera.

11.2.1.1.- Agentes de deterioro de

11.2.2.- La tela.

la madera.

11.2.2.1.- Fibras naturales.

11.2.2.2.- Tejidos de fibras naturales

11.2.2.2.1.- Estructura de los tejidos naturales.

11.2.2.3.- Agentes de deterioro de la tela

1 1 .6

1 1 .7

1 1 .9

11.10

11.13

ILIS

11.15

11.18

11.3.- MATERIALES COMPUESTOS

11.3.1-Caractersticas y clasificaciones de los

11.3.2.- Fibras qumicas.

11.3.2.1.- Fibras de vidrio

11.3.2.2.- Fibras de carbono

11.3.2.3.- Comparacin entre las fibras.

materiales compuestos

11.3.2.4.- Tejidos de fibras de vidrio y de fibras de carbono.

1 1 .2 1

11.22

11.26

11.29

11.34

11.37

11.40

II. 1

1 1 .2


6/259

11.3.3.- Matrices polimricas. 11 .50

11.3.3.1.- Resinas termoplsticas. 1 1 .5 3

11.3.3.1.2.-

11.3.3.1.3.-

11.3.3.1.4.-

11.3.3.1.5.-

11.3.3.1.6.-

11.3.3.2.- Resinas

11.3.3.2.1.-

11.3.3.2.2.-

11.3.3.2.3.-

11.3.3.2.4.-

Poliacetato de vinilo.

Poliacrilatos

Polimetacrilatos.

Policloruro de vinilo.

Polietileno

Polipropileno

termoestables

Resma polister.

Resma epoxyResma fenlica.

Comparacin entre las matrices.

11.3.4.- Estructura de los laminados

11.3.4.1.- Fabricacin de los materiales compuestos.

1 1 . 5 5

11.55

1 1 . 5 6

1 1 . 5 7

1 1 . 5 8

1 1 . 5 9

1 1 . 6 0

1 1 . 6 1

1 1 . 6 8

1 L 7 1

1 1 . 7 3

1 1 . 7 8

1 1 . 7 9

11.3.4.2.- Defectos en los procesos de fabricacin de los

materiales compuestos.

11.3.5.- Procesos de degradacin de los materiales compuestos. ...

1 1 . 3 . 5 . 1 . - F r a c t u r a .

1 1 . 3 . 6 . - P r o p i e d a d e s r e s i s t e n t e s d e l a s f i b r a s y r e s i n a s

1 1 . 3 . 6 . 1 . - F i b r a s d e c a r b o n o

1 1 . 3 . 6 . 2 . - F i b r a s d e v i d r i o

11.3.6.3.- Importancia de la flexibilidad

11.3.6.4.- Resinas polister y epoxy11.3.6.5.- Resistencia de la interfase

11.32.- Resistencia en materiales compuestos

f i b r a s .

11.3.7.1.- Lminas unidireccionales.

11.3.7.1.1.- Interaccin de las grietas sobre las

11.3.7.1.2.-

1 1 . 3 . 7 . 1 . 3

1 1 . 3 . 7 . 1 . 4 . -

Resistencia a traccin transversal.

Resistencia a compresin longitudinal.

Resistencia a compresin transversal.

11.87

1 1 . 9 3

1 1 .9 3

1 1 . 9 6

11.97

11.98

11.99

11.101

11.102

11.103

11.104

1 1 . 1 1 1

11.114

1L117

1 1 .1 2 1


7/259

11.3.7.1.6.- Variacin de la resistencia con la orientacin. 1 1 . 1 2 3

11.3.7.2.- Resistencia de los laminados

11.3.8.- Problemas de deterioro

11.3.9.- Higiene y seguridad en la manipulacin de los materiales

11.3.9.1.- Almacenamiento de materiales

11.3.9.2.- Procesos de transformacin de los materiales

11.3.10.- Coloracin.

11.3.10.1.- Proteccin ante los ultravioletas

11.3.10.2.- Coloracin del polister

11.3.10.3.- Coloracin de la resma epoxy

11.124

- 1 1 . 1 3 1

11.134

1 1 . 1 3 5

11.136

1 1 . 1 4 5

1 1 . 1 4 7

11.148

1 1 . 1 4 9

11.4.- ULTIMAS APORTACIONES EN SOPORTES.

1 1 .4 .1 .- Los materiales compuestos en movimientos

del siglo XX. Minimal y Process

11.4.1.1.- La relevancia del material

11.4.1.2.- Minimal art

emblemticos

1 1 . 1 5 0

1 1 . 1 6 3

11.163

11.168

11.4.1.3.- El proceso como fundamento.

11.5.- UTILIZACIN DE MATERIALES COMPUESTOS

EN RESTAURACIN.

11.5.1.- Transferencia de pintura mural.

11.5.2.-

11.5.3.-

11.5.4.-

1 1 . 1 8 2

Tipos de arranque de la pintura

Propiedades del soporte ideal

Antecedentes de soportes murales para restauraciones quenecesitaban un levantamiento de la pintura mural

11.5.4.1.- Soportes rgidos tradicionales

11.5.4.2.- Soportes de materiales naturales

11.5.4.3.- Soportes basados en materiales sintticos

11.5.4.3.1.- Soportes realizados en masonte

11.5.4.3.2.- Soportes basados en materiales compuestos

tipo sandwich

11.183

11.185

1L186

11.190

11.195

11.198

11.198

con estructura

11.200

11.174

1L181


8/259

11.5.4.3.3.- Soportes basados en materiales compuestos de fibra de

vidrio-resma 11.209

11.5.4.3.4.-Soportes realizados con espumas sintticas 11.213

11.5.5.- Relevantes especialistas en restauracin de pintura mural

con soportes basados en materiales compuestos 11.216

CAPITULO III: ENSAYOS COLORIMTRICOS Y

DE ENVEJECIMIENTO. OBTENCIN

DE RESULTADOS 1 1 1 .1

111.1.- FUNDAMENTOS TERICOS DE LOS ENSAYOS 1 1 1 . 2

111.1.1.- Consideraciones generales sobre apercepcin del color 1 1 1 . 2

111.1.2.- La medida del color. Planteamiento colorimtrico 1 1 1 . 6

111.1:3.- El sistema de colores primarios C.l.E 1 1 1 . 9

111.1.4.- El diagrama de cromaticidad o tringulo C.l.E 1 1 1 .1 0

111.1.5.- El sistema cromtico CIELAB 1 1 1 .1 4

111.1.6.- La solidez del color 1 1 1 .1 5

111.1.7.- Lablancura. 1 1 1 .1 6

111 . 1 . 8 . Brillo. 11L17

1 1 1 .! .9.- Generalidades sobre el instrumental de medicin utilizado 1 1 1 .1 8

111.1.9.1.- Colormetro espectrofotomtrico 1 1 1 .1 9

111.1.9.2.- Reflectmetro 1 1 1 .2 0

111.1.10.- Cmaras de envejecimiento utilizadas 1 1 1 .2 21 1 1 . 1.10.1.- Cmara de niebla salina 1 1 1 .2 2

111.1.10.2.- Cmara Xenotest 1 1 1 .2 4

111.1.10.3.- Cmarade lmparas fluorescentes 1 1 1 .2 6

111.2.- it PRUEBAS REALIZADAS. COMPARACIN DE TCNICAS 1 1 1 .2 7

111.2.1.- Introduccin a las primeras pruebas 1 1 1 .2 7

111.2.2.- Evaluacin de la blancura relativa. (Segn la norma


9/259

111.2.2.1 .- Resultados obtenidos de los clculos de blancura relativa

de las primeras pruebas 1 1 1 .3 2

111.2.3.- Ensayo acelerado de amarilleo. Segn la norma UNE 48-071-82 1 1 1 .3 2

111.2.3.1.- Clculo de la amarillez inicial 1 1 1 .3 3

111.2.3.2.- Clculo de la amarillez final 1 1 1 .3 4

111.2.3.3.- Resultados obtenidos de los clculos del ensayo acelerado

de amarilleo de las primeras pruebas 1 1 1 .3 6

111.2.4.- Ensayo acelerado de envejecimiento. Determinacin de

diferencias de color segn el sistema CIELAB

(Norma UNE 40-435-84) 1 1 1 .3 6

111.2.4.1.- Resultados obtenidos de los clculos del ensayo dedeterminacin de diferencias de color de las

primeras pruebas 1 1 1 . 4 1

111.2.5.- Ensayo comparativo de determinacin de la variacin del

brillo en pinturas sometidas a envejecimiento 1 1 1 .4 3

111.2.5.1.- Resultados obtenidos del ensayo de variacin del brillo

en las primeras pruebas 1 1 1 .4 7

111.2.6.- Resultados finales obtenidos de las primeras pruebas

de Colorimetra. 1 1 1 .4 8

1 1 1 . 3 . -2A5 PRUEBAS REALIZADAS. COMPARACIN DE TCNICAS

SOBRE DIFERENTES SOPORTES

111.3.1.- Introduccin a las segundas pruebas

111.3:2.- Evaluacin de la blancura relativa. (Segn la norma

UNE 72-322-85).

111.3.2.1.- Resultados obtenidos de la evaluacin de la blancura

relativa de las segundas pruebas realizadas

111.3.3.- Ensayo acelerado de amarilleo. Segn la norma UNE 48-071-82

111.3.3.1.- Resultados obtenidos del ensayo acelerado de amarilleo

de las segundas pruebas realizadas111.3.4.- Ensayo acelerado de envejecimiento. Determinacin de

. 1 1 1 .5 0

1 1 1 . 5 0

- . 1 1 1 . 5 3

1 1 1 . 5 5

1 1 1 . 5 6

1 1 1 . 5 9


10/259

111.3.4.1.- Resultados obtenidos del ensayo de diferencias de color de

las segundas pruebas realizadas

111.3.5.- Resultados finales obtenidos de las segundas pruebas

de Colorimetra.

1 1 1 . 4 . - 3 ~ PRUEBAS REALIZADAS

111.4.1.- Introduccin a las terceras pruebas

111.4.2.- Evaluacin de la blancura relativa. (Segn la norma

UNE 72-322-85).

111.4.2.1.- Resultados obtenidos de la evaluacin de la blancura

relativa de las segundas pruebas realizadasEnsayo acelerado de envejecimiento. Determinacin de

diferencias de color segn el sistema CIELAB

1 1 1 .4 .3

1 1 1 .7 2

1 1 1 .7 2

1 1 1 . 7 4

1 1 1 .7 7

1 1 1 .7 9

111.4.3.1.- Resultados obtenidos del ensayo de diferencias de color de

las terceras pruebas realizadas 1 1 1 .8 7

111.4.4.- Resultados finales obtenidos de las terceras pruebas

de Colorimetra. 1 1 1 .1 0 1

POSIBILIDADES ARTSTICAS DE

COMPUESTOS AVANZADOS.

REALIZACIONES

LOS MATERIALES

1 V . l

IV . 1.-INTRODUCCIN AL CAPTULO

IV.2.- REQUERIMIENTOS DE LOS MATERIALES COMPUESTOS

EN SOPORTES PARA FINES ARTSTICOS

IV.2. 1.- Requerimientos para soportes mviles destinados a la

realizacin artstica

IV.2.2.- Requerimientos para realizacin y conservacin de

p i n t u r a m u r a l .

IV.2

PARA SU EMPLEO

1 V .5

I V . 6

1V-lo

1 1 1 . 6 6

1 1 1 .6 9

CAPITULO IV.-


11/259

I V . 3 . - SOPORTE CON LAMINADO MONOLTICO DE FIBRA DE CARBONO.

DESCRIPCIN TCNICA

IV.3.1.- Ventajas para traslados en restauracin de pintura mural

IV.3.2.- Ventajas del nuevo soporte mvil para realizacin

de pintura mural

IV.3.3.- Ventajas como soporte para pintura de caballete

I V . 4 . - REALIZACIONES BASADAS EN EL LAMINADO

DE FIBRA DE CARBONO

I V . 4 . 1 . - Experiencia de traslado de pinturamural.I V . 4 . 1 . I . - R ea l iz ac i n d e l s o p o r t e

IV.4.I.2.- El arranque

IV.4.2.-Experiencia de realizacin de un soporte mvil

para pintura mural.

IV.4.2.1.- Realizacin del sporte mvil

IV.4.2.2.- Proceso de realizacin del fresco en el nuevo soporte

IV.4.3.- Experiencia de realizacin de un soporte para

pintura de caballete

IV.4.4.- Propuesta para la capa de intervencion

.IV.31

.IV.33IV.33

.IV.34

.IV.37

.IV.37

.IV.39

. I V . 4 1

.IV.42

I V . 5 . - REALIZACIN DE SOPORTES BASADOS EN UNA LMINA SIMPLE.. . 1 V . 4 5

IV.5.1.- P r o p u e s t a d e u n soporte basado en una lmina simple

de tejido de fibra de carbonoAplicaciones de las diferentes armaduras

Realizacin por va hmeda y moldeo por contacto manual

Realizacin con preimpregnado y moldeo por contacto

con vaco y calor. .

IV.5.5.- Realizacin con preimpregnado y un mtodo de fabricacin libre.

IV. 5.2.-

IV.5.3.-

IV.5.4.-

.IV.47

. 1V . 49

.IV.51

. 1 V . 5 3

. 1 V . 5 7

IV.13

IV.20

IV.27

IV.29


12/259

CAPITULO V: CONCLUSIONES Y LINEAS DE

INVESTIGACIN ABIERTAS.

V.l.- CONCLUSIONES FINALES

V.2.- LINEAS DE INVESTIGACIN ABIERTAS

BIBLIOGRAFA

ANEXO 1

ANEXO II

V.I

V.2

V.20

Bit

A.L1

A.II.1


13/259

CAPITULO 1

INTRODUCCIN, OBJETIVOS Y

METODOLOGA.


14/259

.1.- INTRODUCCIN A LA TESIS DOCTORAL, OBJETIVOS Y

METODOLOGA. RESUMEN DE CONTENIDOS.

Histricamente el Arte ha tenido un desarrollo paralelo a las Ciencias utilizando tanto los

nuevos materiales que iban apareciendo como sus tratamientos, formas de obtencin, etc. Las

propiedades particulares de cada uno de estos materiales les hacan vlidos para el artista en la

medida en que le solucionaban problemas tcnicos supliendo las carencias de los que estaba

utilizando hasta entonces y abran nuevas posibilidades de expresin plstica. De igual manera

han sido utilizados en la restauracin de obras de arte, solucionando los problemas de

degradacin y mejorando su durabilidad.

En la actualidad es conocido que cualquiera de los materiales tradicionales utilizados

como soportes sufre un proceso de deterioro con el paso del tiempo que pone en peligro la obra

de arte.

Teniendo esto en cuenta, se hace necesario el ensayo con nuevos materiales que puedan

aportar soluciones a estos problemas y mejorar el rendimiento de los actuales soportes artsticos.

Este trabajo se encuentra favorecido por el carcter cambiante, fugaz, del arte de este final de

siglo y la incorporacin de materiales cotidianos que aportan nuevas soluciones estticas.


15/259

El objetivo de la presente Tesis Doctoral es el estudio de algunos materiales compuestos

para su utilizacin en las obras de arte, en especial las fibras de carbono y las de vidrio con todas

sus posibilidades, con las que se experimentar para determinar las propiedades fisicas, qumicas

y mecnicas que van a resultar tiles para su uso artstico, tanto por s mismos como en la

fabricacin de soportes que garanticen un mayor nivel de conservacin de las obras de arte

realizadas sobre ellos, as como para su empleo en restauracin aportando soluciones a los

problemas de deterioro de los soportes tradicionales. Se realizar tambin una investigacin

prcticaacerca de sus comportamientos estticos al actuar sobre l de una manera premeditada,

tratando d 9onseguir las formas ms idneas como idea final de obrade arte.

As, se considerar objetivo primario la obtencin mediante experimentacin del mayor

nmero de datos referidos al comportamiento, propiedades, conservacin y posibilidades

artsticas del material objeto de anlisis con el fin de aportar soluciones a los problemas

planteados actualmente por la degradacin de los soportes de las obras de arte y realizar nuevas

propuestas de formulaciones artsticas.

Se comparar con los materiales actualmente utilizados y se intentarn ofrecer nuevasfrmulas estticas, tanto para la obra pictrica como escultrica.

Son tambin objetivos de la investigacin propuesta el estudio de viabilidad de estos

nuevos soportes y de su proceso de elaboracin, as como el anlisis de la influencia de las

variables del proceso sobre el resultado final, posibles tratamientos superficiales y problemas

b d l t i t d l b t i d D i l f t t d t bl


16/259

una catalogacin parcial de tcnicas de actuacin a la hora de realizar o restaurar obras de arte

que se complementaria con toda una serie de propuestas acerca de sus posibilidades y

conveniencia de actuacin, de acuerdo con las caractersticas particulares de cada una y los

tratamientos ms oportunos en cada caso.

Por ltimo, se realizar una recopilacin bibliogrfica de las experiencias realizadas hasta

la actualidad con estos materiales en el terreno de la creacin artstica as como en el de la

restauracin.

El contenido de cada uno de los captulos es el siguiente:

En elcaptulo 1 se hace un resumen de los problemas planteados ascomo de los objetivos

de la presente Tesis Doctoral.

En el captulo II se realiza una visin de la evolucin histrica de los soportes y de la

situacin actual en el campo de la utilizacin de los materiales compuestos para este fin.

Este capitulo consta de cinco partes:

Resumen histrico de la evolucin de los soportes artsticos tradicionales con sus

ventajas e inconvenientes.


17/259

Definicin y clasificacin de los materiales compuestos convencionales y materiales

compuestos avanzados, donde se describen las propiedades genricas de ambos

materiales y se establece una comparacin entre ellos. Se tratan los procedimientos

de fabricacin y almacenaje y las condiciones ideales para ello, adems de los

problemas que pueden presentarse cuando la fabricacin se produce en condiciones

desfavorables. Todo ello seha tomado de campos especficos de los que procede la

utilizacin de estos materiales, el campo industrial y el aeronutico con la intencin

de completar los escasos conocimientos existentes a menudo sobre este tema en

campos artsticos.

Los materiales compuestos convencionales y materiales compuestos avanzados han

sido utilizados en restauracin de obras de arte, solucionando los problemas de

degradacin y mejorando su durabilidad. Se resumen los problemas que existan hasta

entonces y los que soluciona la utilizacin de estos materiales

La utilizacin de los materiales compuestos en la creacin artstica se ha desarrollado

paralelamente a su aparicin en otros campos. Las propiedades particulares de estos

materiales les hacan especialmente atractivos para la realizacin escultrica. Se

resumen los mtodos de trabajo y las nuevas posibilidades que se abrieron analizando

sus ventajas y desventajas. En pintura y en otras formulaciones artsticas estos

materiales compuestos han tenido igualmente una gran cantidad de aplicaciones, se

estudiarn los tipos de soportes en estos materiales y sus procesos de realizacin con

sus posibilidades y conveniencia de utilizacin.


18/259

Relacin de algunos autores emblemticos que utilizaron materiales compuestos y de

Jos movimientos (como el minimalismo y los artistas del Process) que estaban

interesados en explotar la utilizacin del material industrial, no tradicional, en sus

obras, haciendo un desarrollo histrico.

En el Captulo III se expone la utilizacin de la Colorimetra Industrial como base para

la determinacin del comportamiento de los materiales compuestos en el futuro, tratando de

predecir este comportamiento a travs del estudio de su degradacin por agentes ambientales. En

este trabajo de investigacin se incluye la experimentacin con diversas tcnicas tradicionales

para determinarsu compatibilidad con estos materiales.

Se describen adems los ensayos realizados por medio de la colorimetra y los resultados

obtenidos.

En el Captulo IV se hace una descripcin de los ensayos prcticos realizados, aplicando

los diversos soportes en campos como la pintura, la escultura y la restauracin.

En dichos ensayos seha tratado de determinar la viabilidad de los materiales compuestosavanzados atendiendo a la complejidad del proceso de elaboracin del soporte y a la calidad de

los resultados obtenidos.

El Captulo V resume las conclusiones de la Tesis Doctoral, catalogacin parcial de

tcnicas de actuacin y perspectivas de futuro.


19/259

Esta tesis se ha planteado con un concepto de obra abierta, tratando de servir de punto de

partida para futuros estudios sobre este tema y dejando la posibilidad de nuevos desarrollos que

produzcan nuevas soluciones y propuestas. De igual modo, el descubrimiento de las posibilidades

de unos materiales no utilizados anteriormente para fines artsticos y darle una serte de

aplicaciones en este campo debe abrir un nuevo camino para la experimentacin y el desarrollo

de otros usos. Como trabajo abierto requiere, pues, una investigacin y seguimiento continuos

de los nuevos avances y las aportaciones de los ltimos estudios sobre materiales.

El desarrollo de la parte terica de la presente tesis doctoral ha estado basada en la

consulta de fuentes bibliogrficas y la recopilacin de informacin en diversas bases de datos,

realizadas con la colaboracin del laboratorio de metalotcnia de la E.T.S. de Ingenieros Navales

y que tenan como finalidad la elaboracin de un estado de la cuestin lo ms riguroso posible.

La parte experimental ha tenido una primera fase en la que se han realizado ensayos para

la determinacin de la validez de los materiales objeto de estudio para su empleo en la

fabricacin de soportes para fines artsticos. Estos ensayos se han centrado en la realizacin de

pruebas destinadas a tratar de conocerel comportamiento de los materiales en un plazo largo detiempo, sometidos a la accin de diversos agentes de deterioro. Esta fase se realiz en parte

durante el curso de3er ciclo Curso de colorimetra industrial, impartido por la E.T.S. de

Ingenieros Industriales de la Universidad Politcnica de Madrid, y el resto en el Laboratorio de

Fsica y Qumica de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad Complutense de Madrid.

1 L muestras utilizadas para la realizacin de esta parte del estudio experimental se encontrarn


20/259

En una segunda fase se ha realizado un estudio experimental de las posibilidades de

utilizacin de los materiales compuestos avanzados analizados en la elaboracin de estructuras

en el campo de la creacin artstica y la conservacin-restauracin, ascomo la propuesta de

diversos modelos de utilidad para estos fines.

Esta investigacin se encuentra ilustrada por diversa documentacin fotogrfica,

esquemas y dibujos aclaratorios e incluye diversos apndices donde se recoge la documentacin

aportada por empresas y casas comerciales, as como datos obtenidos en los ensayos

colorimtricos. Tambin aparece un listado de las empresas, casas comerciales, bases de datos,

bibliotecas y otras instituciones consultadas.


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CAPITULO I I

EVOLUCIN Y VISIN ACTUAL DE

LOS SOPORTES BASADOS EN MATERIALES

COMPUESTOS


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1 1 .1 .- INTRODUCCIN AL CAPTULO

En el arte aparecen continuamente nuevas ideas que traen consigo cambios evolutivos de

tipo esttico. Estos cambios se desarrollan paralelamente a la evolucin del ser humano en otros

aspectos. Cuando nace una nueva tendencia artstica lo hace con la necesidad de superar tanto

los antiguos conceptos en los que se basaron las tendencias anteriores como sus mtodos

tcnicos.

Los desarrollos estticos vienen dados ms bien por un cambio de mentalidad, porunas

nuevas ideas regeneradoras. Es entonces el momento de crear nuevas formas de realizacin

artstica, nuevos mtodos de trabajo. Los artistas se sienten en la necesidad de utilizar,

paralelamente a sus nuevas ideas, nuevos materiales y, por tanto, nuevas formas generadoras de

arte.

Ellos utilizan los nuevos descubrimientos de sus pocas o las nuevas tcnicas de otros

campos, sacndolas de su contexto y hacindolas suyas para poder exponer de un modo

suficientemente claro y fluido sus ideas, las cuales de ningn otro modo podan haber sido

expresadas con los mtodos anteriores

ver tambin: MA VER, Ralph, Materiales y tcnicasdel arte, Tursen Herman Blume, Madrid, 993,pg. 275-276.


23/259

Segn indica Theodor W. Adorno ... las formas de proceder ms avanzadas en la

produccin materialy en su organizacin no se limitan al mbito en el que originariamente

brotaron. Desde l iluminan otraszonas de la vida muy alejadas, de una forma apenas analizada

porla sociologa, y llegan hasta zonas profundas de la experiencia subjetiva... 2

As, se puede ver que a lo largo de la historia del ser humano se han venido produciendo

cambios industriales y econmicos que produjeron nuevos descubrimientos y stos fueron

absorbidos por las ideas generadoras de artistas de su poca. En varios momentos histricos los

cambios artsticos han estado estrechamente relacionados con cambios econmicos.

En este sentido puede considerarse el cambio que se produjo en el Renacimiento donde

el pensamiento humanista de sus artistas pudo ser representado con todo su esplendor gracias al

cambio que introdujeron en sus tcnicas, pasando de un soporte poco manejable como era la

madera, a otro como la tela. Esta ltima resultaba mucho ms ligera y transportable y

representaba el soporte ideal para la tcnica al leo, permitiendo plasmar mejor la luminosidad

ambiental y las perspectivas. Adems, era considerablemente ms barata.

Los soportes utilizados en pocas pasadas se muestran, de igual modo, incapaces de

plasmar algunos de los conceptos actuales. En la pocapresente los creadores pueden no sentirse

en algunos casos representados con la utilizacin de tcnicas tradicionales y trabajan en estilos

2 ADORNO, Theodor W., Teora esttica, Taurus, pg. 53.


24/259

que se alejan totalmente de los conceptos anteriores del arte. En este punto se hace importante

la historicidad del propio artista; l es hijo de su poca y, por lo tanto, receptor de su tiempo, por

lo que su condicin es totalmente divergente de los artistas de tiempos pasados.

Este concepto de renovacin tiene su origen esencial en una nueva intencin creativa del

artista, ya que 1.. es imposible olvidarlos procesos mentalesy la intencionalidad cuando se

discuten los mtodos de ejecucin. Por tinto, para cada artista hay que establecer la naturaleza

de las relaciones entre tres elementos: la materia prima, los procesos manualesymecnicosy

la intencionalidad ~

Los nuevos creadores tienen la necesidad de encontrar un nuevo alfabeto que les permita

expresar sus nuevas ideas, un nuevo lenguaje, nuevas tcnicas y nuevos materiales para cumplir

los objetivos que se han marcado previamente. Por ello, muchos artistas del siglo XX han

utilizado el lenguaje industrial, haciendo uso de sus productos y de sus tcnicas. Este es el caso

de los materiales compuestos.

En pocas anteriores al siglo XX los artistas haban estado trabajando en materiales y

tcnicas que pueden considerarse tradicionales, pero el espritu creativo de los artistas de este

siglo y sus ideas revolucionarias cambiaron los conceptos artsticos y propusieron nuevas

soluciones para responder a unos nuevos horizontes vislumbrados, que los mtodos, materiales

y tcnicas tradicionales de ningn modo podan resolver.

AA.vv., Tcnicas de/osartistas modernos, Herman Blume, Madrid, [983. pg. 1 2 .


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Los materiales compuestos han aportado muchas soluciones vlidas para algunos artistas

durante el transcurso de nuestro siglo y an lo siguen haciendo. En este campo, como en otros,

se necesita la adquisicin de unos conocimientos previos para trabajar con estos materiales.


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1 1 .2 .- SOPORTES TRADICIONALES

Se expone en este punto, a modo de introduccin, una panormica resumida de los

soportes artsticos tradicionales, haciendo referencia especialmente a aqullos que se han

mantenido vigentes con el paso del tiempo. Se trata tambin de los problemas que stos presentan

respecto a la conservacin de las obras realizadas sobre ellos.

Lienzos de diferentes tejidos, maderas, contrachapados, entelados, cartones... son muchos

los materiales que se pueden englobar en el trmino de soportes tradicionales. En la actualidad

existen gran numero de sectores en los que la utilizacin de estos materiales se realiza aun de

manera casi exclusiva.4

El conocimiento de las tcnicas y mtodos tradicionales permitir al artista utilizarlos

para sus propios fines y para expresar sus propias ideas, sin necesidad de ajustarse a los

conceptos anteriores a su poca. En palabras de Ralph Mayer:

DOERNER, M., Los materiales de pinturaysuempleoen e/arte, Reverte S.A, Barcelona, 3986, p g127- 28 .


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... Alanalizar los procedimientos de pocaspasadas, que s e emplearon para crear

efecias que a menudodfleren porcompletod e loscriterios actuales, loqu e nos interesa

e s adaptarlasa nuestrospropiosfines, no duplicarlos antiguos efectos.. -5

De todos estos materiales son atela y la madera los ms generalizados entre los artistas,

quienes los utilizan aprovechando sus caractersticas.

11.2.1.- LA MADERA

La madera es un material de origen natural cuyos principales componentes son la

celulosa, la lignina, algunos glcidos y, en pequeas cantidades, algunas sales minerales y

protenas6.

Su utilizacin como soporte para pintura de caballete se produjo de una manera

generalizada en la antigUedad clsica, y ya existan entonces una serie de recomendaciones

especificas con respecto a la elaboracin de los soportes.

MAYER, op. ch., pg. 23 .

6

Consultar: DOERNER, op. cii.,pg. 13 1 y

DIAZ-MARTOS, Anuro,RestauracinyCoflSerV~2Cifl del arte

pictrico. Arte Restauro SA., Madrid, 1975, pg. 1 3 .


28/259

Estas recomendaciones consistan principalmente en aconsejar la conveniencia de utilizar

preferentemente maderas como la de cedro, ciprs o acacia, entre otras7. Tal como cita Ralph

Mayer:

Lo s antiguos italianos elegan principalmente madera de lamo para pintar. Los

pintores nrdicos utilizaban roble. Las tablas empleadasporlos pintores nrdicos de los

siglos XVIIIyXIXeran generalmente de caoba... a .

En todo caso, la utilizacin de los diversos tipos de maderas ha estado condicionada por

las variedades existentes en cada regin9.

La evolucin histrica del soporte de madera est estrechamente ligada a los iconos y los

retablos y su declive comienzacon la fuerte expansin de la tela como soporte que se produjo

en el siglo XVI. Hoy en da se ha generalizado la utilizacin de los laminados de abedul para

finalidades artisticas, aunque muchos de los pintores actuales siguen prefiriendo trabajar con

tableros macizos.

Examinartambin: DOERNER, lbidemy LAURIE,A. P ., Laprcticadelapintura, Librera> EditorialHernando, SA., Madrid, 935, pg. 49 .

8 MAYER, op . cit., pg. 318.

Ve r tambin: HUERTAS TORREJN, Manuel, Tesis doctoral Recopilacin d e las tcnicaspictricascontenidas en los tratados espaolesde los siglosXVIIy XVIII. su reconstrucciny adecuacin a lasnecesidades plsticas actuales, Universidad Computense, Madrid,.


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1.2.1.1.- AGENTES DE DETERIORO DE LA MADERA

S o n l a s p r o p i a s c a r a c t e r s t i c a s d e l a m a d e r a l a s qu e va n a determinar cules van a ser sus

p r i n c i p a l e s ag en t es d e d e t e r i o r o . 0 L a m a d e r a e s u n m a t e r i a l a n i s t r o p o , e s d e c i r , q u e p r e s e n t a

propiedades diferentes en direcciones diferentes. Por ejemplo su comportamiento ante las

tensiones no es el mismo en direcciones distintas. Esto provoca que se produzcan reacciones

distintas en las diferentes partes del soporte cuando se ejerce una presin sobre l, lo que puedeIIproducir deformaciones y grietas en su estructura que causen desperfectos en la capa pictrica

Estos mismos problemas pueden presentarse debido a la plasticidad y elasticidad de la

madera, ya que, al ser sometido a cargas, este material tiende a deformarse. Unas condiciones

desfavorables de humedad y temperatura del ambiente pueden incrementar los efectos negativos

de estos agentes sobre la madera.

Por otra parte, la madera es muy higroscpica, es decir, tiene una gran tendencia a

absorber agua en un ambiente hmedo y a cederla en un ambiente seco. Esto produce

movimientos de contraccin y dilatacin que afectan tambin a la capa pictrica.

El apunte e n este apartado d e cules son los principales agentes d e deterioro de la madera y, ms adelante,

los de la t e a (recogidos ambos e n mltiples tratados sobre soportes), pretende solamente realizar unrecordatorio d e algunos d e o s problemas que presentan o s soportes tradicionales, a s comojustificar a

bsqueda, llevada a cabo durante siglos, d e estructuras ms estables.Examinar como ejemplo: DIAZ-MARTOS, op . cit., pg. 1 9 .


30/259

Otras grandes causas de desperfectos en los soportes de madera son los ataques de

tnsectos y las degradaciones qumicas por oxidacin provocadas por los clavos de sujecin del

soporte pictrico2

11.2.2.- LA TELA

En g e n e r a l , l a s t e l a s u s a d a s como s o p o r t e p a r a f i n e s a r t s t i c o s e s t n f a b r i c a d a s c o n f i b r a s

de origen vegetal aunque, con menor frecuencia, tambin se han usado fibras de origen animal

como la seda3.

Segn se afirma en los tratados sobre el tema4, los soportes basados en tejidos de fibras

naturales comenzaron a utilizarse en Egipto y en Bizancio y se encontraban en todo momento

adosados a un refuerzo de madera. Poco a poco los artistas fueron readaptando este refuerzo tan

pesado, convirtindose pronto en un bastidor. A finales del siglo XV el intenso comercio de

Venecia favoreci la implantacin de los tejidos y estos sustituyeron en gran medida a los

soportes fabricados exclusivamente de madera.

12 Mirar tambin: AA.VV., Introduccina lahistoriadel arte. Fundamentos tericos y lenguajesartsticos,

Barcanova. SA., Barcelona, 990, pg. 140.

~ DOERNER, op . cit., pg. 127.

14 Consultar por ejemplo: ESCOHOTADO ROK Mara Teresa, Tesis Doctoral Conservacinyrestauracin

de lapintura actual, 0CM, Madrid, 985, BAZZI, Maria, Enciclopedia d e las tcnicas pictricas,Editorial Noguer, Miln, 1965,0 LOSOS, Ludvik, Las tcnicasde lapintura, Aventium, Praga, 990, pg.86 .


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As, en Europa se empezaron a utilizar los lienzos o telas por primera vez como soportes

pictricos en Italia durante el siglo XV, usados en ceremonias conmemorativas como

celebraciones militares y eclesisticas. En ests eventos se empleaban con una funcin

representativa en banderas, estandartes e imgenes de santos que eran sacados fuera de los

e d i f i c i o s d u r a n t e d e s f i l e s y p r o c e s i o n e s .

Aparte del uso al exterior, en esa misma poca se realizaron tambin obras pensadas para

interiores en las que ya se sustitua el soporte tradicional de madera por otro de tela con un

bastidor. En este grupo de obras se encuentra El nacimiento de Venus de Botticelli, datado en

la dcada de los 80 del siglo XV5 .

Latela aportaba unas nuevas condiciones tanto estticas como estructurales que fueron

muy apreciadas6 y su utilizacin y conservacin se hacan ms fciles al ser un soporte ligero

y flexible. De igual modo, su adquisicin se haca a un menor coste que en el caso de la madera.

As, en el siglo XVI su difusin fue enorme en todo Occidente.

Respecto a la produccin de telas, la primera industria de fabricacin textil de la seda

aparece en Espaa durante el dominio rabe, mientras que en Italia esto ocurre en el siglo XII.

Posteriormente la industria fue proporcionando otras fibras de mayor resistencia y ms

econmicas a los artistas; as, tanto el algodn como el lino o el camo extendieron su uso

THOMPSON, DV., Thematerials andtechniquesofmedievalpainting. Dover Publications, New York,

p g 37-38.6 Cons ultar por ejemplo: HUERTAS TORREJN, Op. cit., pg. 94 .


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gracias a la mayor facilidad de su tratamiento. El mayor impulso en la difusin de estas fibras lo

supuso la adopcin generalizada de la tcnica del leo durante el siglo XVI y el hecho de que los

aceites afectaran a la seda produciendo graves deterioros7.

E l a l g o d n e r a , d e e s t a s f i b r a s , l a m e n o s u t i l i z a d a d e b i d o a s e r l a m e n o s r e s i s t e n t e y l a q u e

m s s e v e a f e c t a d a p o r l o s c a m b i o s a m b i e n t a l e s . Aun a s , h o y e n d a s e s i g u e e m p l e a n d o p o r s u

ba j o c o s t e s i n t e n e r e n c u e n t a l o s p o s i b l e s d a o s p o s t e r i o r e s .

Los lienzos d e a l g o d n c o m e n z a r o n a u t i l i z a r s e c u a n d o s e e m p e z a p r o d u c i r d e u n modo

industrial esta fibra, pero en comparacin con los de lino los soportes realizados en algodn

tenfan un rendimiento inferior ya que su superficie suele ser deficiente, son ms dificiles de

estirar y suelen presentar problemas a la hora de aplicar la cola o la imprimacin.

Los mejores lienzos de fibra natural son los fabricados a base de lino puro, con una trama

a p r e t a d a y c o n u n e q u i l i b r i o d e t e n s i n y p e s o e n t r e l a s f i b r a s d e l a t r a m a y l a s d e l a u r d i m b r e ,

( t e j i d o e q u i l i b r a d o ) .

El concepto de tela o lienzo se ha ampliado en los ltimos tiempos hasta designar tanto

el s o p o r t e p e n s a d o p a r a r e c i b i r l a o br a p i c t r i c a como l a o b r a y a a c a b a d a . E l s o p o r t e d e t e l a h a

tenido una enorme divulgacin hasta la poca actual, siendo ste el soporte utilizado de forma

mayorita~a por los pintores actuales18.

Ver: DAZ-MARTOS, op . cit., pg. 62 .

~ MAVER, Ibdem.


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11.2.2.1.- FIBRAS NATURALES

Las fibras naturales son aquellas que se producen en un medio natural9. Dentro de este

grupo, las fibras que ms se han utilizado dentro del terreno artstico son las fibras de lino y las

de algodn, aunque antiguamente tambin tuvo una gran difusin la seda20:

a) Fibras de lino.

Se obtiene del liber del tallo del lino21. Aunque se han encontrado restos de esta

f i b r a en asentamientos prehistricos, el primer cultivo que se conoce de laplanta del lino

es en la civilizacin egipcia. Posteriormente seran los romanos quienes hicieran una

mayor diftsin de su empleo22.

Este tipo de fibras se encuentran definidas e n la norma UNE 40-452-83.

20 Verclasificacin d e las fibras textiles e n la pg.26.

21 Denom inacin> descripcin de las fibras de lino. 8.O.E. n 0 70. Viernes 7/71 1.987. Pg. 2 876. Real

Decreto 928/1.987 de 5 d e junio.

22 Examinar tambin: DOERNER, op . cit., pg. 1 2 8 , DiAZ-MARTOS, op . cii., pg. 66 y GACN GUILLN,

J. , Fibrastextiles


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b) Fibras de algodn.

Proceden del interior de la semilla del algodonero. Los textiles de algodn seutilizaban en China, India, Egipto y Per miles de aos antes de la era cristiana pero en

E u r o p a n o s e d i f u n d i h a s t a q u e l l e g p r o c e d e n t e d e f r i c a h a c i a e l a o 1 . 0 0 0 .

L o s p r i me r o s c u l t i v o s d e e s t a p l a n t a s e i n i c i a r o n e n E s t a d o s U n i d o s d u r a n t e l o s

s i g l o s X V I I y X V I I I y e x p e r i m e n t a r o n u n g r a n i m p u l s o a p a r t i r d e l a i n v e n c i n e n 1 . 7 9 3

de la mquina desmotadora que facilitaba la extraccin de las semillas del algodn en

3

rama-

c) Seda

Fabricada apartir de un hilo continuo, delgado y brillante segregado por las larvas

de algunos insectos, sobre todo el llamado gusano de seda. Este hilo est compuesto por

filamentos protenicos y es resistente y fcilmente coloreable.

2 3 DOERNER, op . cit., pg. 128 y GACN, op. cit., pg. 53.


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11.2.2.2.- TEJIDOS DE FIBRAS NATURALES

11.2.2.2.1.- Estructura de los tejidos naturales.

La eleccin de la estructura de tejido a utilizar en la elaboracinde un soporte es un punto

de gran trascendencia si se tienen en cuenta las diferentes caractersticas que presenta cada una

d e e l l a s y l a s m l t i p l e s s o l u c i o n e s que pueden plantearse aprovechando sus propiedades.

Para hablar de la estnctura de un tejido24 se hace necesario tener una visin del hilo como

el elemento simple que forma parte de ella.

De forma genrica puede consderarse al hilo como un conjunto de fibras a las que se ha

dado una unin para formar un cuerpo fino y alargado, de forma cilndrica y cuyas caractersticas

de flexibilidad y resistencia sean superiores a las de la fibra aislada.

El hilo puede estar constituido en si mismo por fibras cortas unidas entre s a las que

normalmente se aplica una torsin para evitar deslizamientos o por uno o varios filamentos

continuos de fibras largas. Adems, pueden realizarse combinaciones de dos o ms hilos,

24 Revisar: AA.VV., Nocionesgeneralesde hilos, texturas, fieltros, etc... realizados confibras, utilizados

como refuerzosen materiales compuestos, C.A.S.A. y norma UNE 4 0-O 8-75 (donde se encuentra definidoe concepto de hilo).


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normalmente similares, para obtener otros con estructuras de caractersticas ms adecuadas para

las aplicaciones a que se vayan a destinar. Esta combinacin de varios hilos puede realizarse

mediante torsin o por unin simple sin torsin.

Los hilos pueden disponerse con diferentes entrecruzamientos entre s para dar lugar a

los denominados tejidos. Cuando esta disposicin consiste en una distribucin de forma aleatoria

de hilos cortos en el plano, sin tejer, se conoce como fieltro25 .

Los tejidos propiamente dichos van a venir determinados en su estructura por una serie

de elementos fundamentales como s o n

Urdimbre.- Conjunto de hilos que se disponen de forma longitudinal en el tejido.

Trama.- Conjunto de hilos que se disponen en el sentido transversal del tejido.

Cruzamiento.- Un cruzamiento es el paso de cada hilo de trama por encima (salto) o por

debajo (cogido) de cada hilo de urdimbre.

25 Puede encontrarse una definicin de l concepto de no tejido e n la norma UNE-EN 29092.

26 Ve r para ms datos: DiAZ-MARTOS, op . cit., pg. 61 , URKULLO POLO, M. Teresa, Tesis doctoral:

Investigacin delcomportamientode algunos textiles utilizadoscomo soporte de pintura comofuentededocumentacinen procesos de restauracin, Facultad d e Bellas Artes, UCM, Madrid, 992, p g 37 yDOERNER, M., Op. ci ., p g 127.


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Ligamento o Armadura.- Definido por el modo en que se distribuyen los cruzamientos

d e h i l o s e n e l t e j i d o , e s d e c i r , l a p r o p o r c i n d e s a l t o s y c o g i d o s a l o l a r g o d e c a d a

uno de ellos.

L a s v a r i a c i o n e s e n l a e s t r u c t u r a d e l o s t e j i d o s d a n l u g a r a u n a s e r i e d e c a r a c t e r s t i c a s

derivadas de ella.

Las estructuras usadas con mayor frecuencia para laelaboracin de soportes artsticos han

sido el tafetn, la sarga y el satn.

El tafetn es la estructura que tiene el ligamento ms sencillo. Tiene un curso cuadrado

en el que cada hilo de trama va cruzando porencima y por debajo del hilo de urdimbre de forma

alterna.

La sarga se caracteriza porque su alineado regular produce en su superficie unas lneas

inclinadas a 45. En este tipo de tejido el nmero de hilos en urdimbre y trama que pasa sobre el

otro puede ser variable para dar sargas de diferentes tipos.

El tejido satn tiene una estructura similar a la de las sargas pero se diferencia de ellas en

que hay un nmero mayor de hilos de urdimbre y de trama que pasan sobre cada uno antes de


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entrelazarse. l E entrecruzamiento de fibras se p r o d u c e d e m a n e r a q u e e n u n a c a r a d e l t e j i d o s e

muestran principalmente hilos en urdimbre y en la otra hilos en trama27

11.2.2.3.- AGENTES DE DETERIORO DE LA TELA

Como seha dicho, las fibras naturales usadas como soportes son principalmente de origen

vegetal y se componen en su mayor parte de celulosa, estando expuestas, portanto, a un procesode envejecimiento progresivo asociado en gran parte al de sta28. Este proceso de deterioro se ve

favorecido por la presencia de agentes como humedad en el ambiente, luz, temperaturas poco

apropiadas y otras agresiones de tipo mecnico o qumico.

La utilizacin de soportes fabricados con fibras naturales presenta as una serie de

inconvenientes que es necesario tener en cuenta y que se deben principalmente a la propia

naturaleza de las fibras29, siendo los componentes principales de cada tipo de fibra los que van

a condicionar en mayor medida los procesos de deterioro de las mismas y su comportamiento

ante los agentes externos.

2 7 Pueden verse otros entramados en: URKULLO POLO, Op. cii., pg. 317.

28 ver: lbidern y degradacin d e las fibras textiles e n URKULLO POLO, Op. cit.

29 Consultar adems: HUERTAS TORREJN. Manuel, Tesis doctoral Recopilacin de las tcnicas

pictricascontenidasen los tratadosespaoles de/ossiglosXVII> XVIIL su reconstruccinY adecuacina las necesidadesplsticasactuales, Universidad Complutense, Madrid, pg. 94 .


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En este sentido, debido a la composicin diferente de las fibras de lino y algodn, se

o b s e r v a e n s t a l t i m a u n c o m p o r t a m i e nt o ms deficiente en presencia de agua que en la de lino.

A d e m s , l a s m e z c l a s d e f i b r a s d e l i n o y d e a l g o d n t i e n e n a u n u n peor comportamiento que los

tejidos de algodn puro, debido a que en ellos se originan tensiones a causa de la diferente

capacidad de absorcin de humedad de cada uno de los tipos de fibra.

En general, todas las fibras naturales se caracterizan por su alto contenido de humedad,

p a s a nd o s t a c o n f a c i l i d a d d e u n a s f i b r a s a o t r a s 3 0 . A s p o r e j e m p l o , los valores de recuperacin

de humedad3 e n l a s f i b r a s m s c o m n m e n t e u s a d a s s e s i t a n e n t r e e l 7 y el 11% en la fibra de

algodn y aproximadamente en cl 12% en la de lino.

Los principales agentes de deterioro de las telas son32:

a).- Movimientos de dilatacin y contraccin provocados en las telas debido a

absorciones de humedad procedente del ambiente y prdidas de la misma. Con el paso

del tiempo, las telas van perdiendo su capacidad para dilatarse y contraerse ya que su

estructura se va debilitando.

Estos movimientos provocados en el tejido van a afectar a la capa pictrica al originarse

tensiones en las fibras que pueden causar graves deterioros.

30 Esta propiedad e s debida a la presencia de grupos qumicos que retienen el agua.

Datos extrados d e GACN GUILLN, Joaqun, Fibras textiles, Universitat Politcnica d e Cataunya,

Terrasa, 1991. pg. 54-55.3 2 Para ms informacin consultar: DIAZ-MARTOS, op . cit., pg. 68.


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b).- Oxidacin provocada por el contacto con el oxigeno del aire y favorecida por la

presencia de piezas de hierro o por la descomposicin de los aceites secativos grasos

utilizados en las tcnicas al leo. Este proceso qumico descompone la celulosa de las

fibras vegetales y provoca su debilitamiento, haciendo que se rompan con facilidad. Este

deterioro resulta irreversible.

c).- Accin de los cidos que se encuentran disueltos en el aire por la contaminacin

atmosfrica. Estos agentesqumicos aceleran el proceso de deterioro de las sustancias que

forman las fibras.

d).- Presencia de hongos. Adems de los cidos, citados anteriormente, y las bacterias son

los principales causantes de los procesos de la destruccin de la celulosa, haciendo que

los soportes se pudran, deteriorndolos y provocando manchas en la capa pictrica. En

casos extremos puede provocar desprendimientos y roturas de las fibras.

Su desarrollo se ve favorecido por la presencia de humedad y la falta de luz.


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1 1 .3 .- MATERIALES COMPUESTOS

D e s p u s d e l t r a t a m i e n t o d e f o r m a b r e v e d e l o s q u e , d e f o r m a g e n e r a l i z a d a , s e conocen

como soportes tradicionales, se va a introducir en este punto el concepto de materiales

compuestos, los cuales van a servir de base para la fabricacin de los soportes artsticos

considerados no tradicionales. Este tipo de soportes sern objeto de tratamiento ms adelante en

esta tesis, en el apartado ~

El contenido de este apartado est tomado de los estudios realizados sobre lo s materiales

compuestos en lo s campos industrial, naval y aeronutico, de los cuales procede la utilizacin

de este tipo de materiales.

Se definir en primer lugar lo que son los materiales compuestos y se relacionarn las

principales clasificaciones que se han establecido de estos materiales. A continuacin se tratarn

en profundidad los principales componentes que forman parte de los materiales compuestos que

son objeto de estudio esencial en la presente investigacin

.4.- Ultimas aportaciones e n soportes.


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S e r e a l i z a u n a m p l i o t r a t a m i e n t o d e los materiales compuestos debido a L o s escasos

c o n o c i m i e n t o s q u e d e e l l o s s e t i e n e en sectores artsticos, donde se carece a menudo de las

n o ci o n e s p r e v i a s n e c e s a r i a s p a r a s u u t i l i z a c i n , c o n s e r v a c i n y r e s t a u r a c i n . S e t r a t a d e s u p l i r

d i c h a s c a r e n c i a s a p o r t a n d o t od a l a i nf o r m a ci n q u e p u e d a r e s u l t a r t i l s o b r e e l c o m p o r t a m i e n t o

d e l o s m a t e r i a l e s y s u s c o m p o n e n t e s , t a n t o e n l a s condiciones ideales de utilizacin como en

condiciones desfavorables, los mtodos de fabricacin y almacenaje y las precauciones que deben

tomarse para su manipulacin.

11.3.1.- CARACTERSTICAS Y CLASIFICACIONES D E L O S

MATERIALES COMPUESTOS

Es c o n v e n i e n t e a f i r m a r e n p r i m e r l u g a r que algunos autores3 4 consideran que el concepto

d e m a t e r i a l c o m p u e s t o e x i s t e e n l a n a t u r a l e z a d e s d e e l p r i n c i p i o d e l o s tiempos. Este concepto

es aplicable a todos aquellos materiales que resultan de la unin de otros dos, no de los cuales

hace la funcin de matriz y el otro la de refuerzo. Entre estos materiales compuestos naturales

se encuentra la madera, ya que en su estructura la celulosa acta como refuerzo y se encuentra

tmpregnada en lignina que hace la funcin de ligante matriz. El h o m b r e s e h a b a s a d o e n e s t a

configuracin de los materiales compuestos naturales para fabricar, a partir de la unin de dos

o ms materiales, unos materiales compuestos artificiales35.

ASHBY. Michae 1 . y iONES, David R.H., Enginnering materials, Vol. 1 y , Pergarnon Press, 1980.

PARGA LAN DA, B. , Aplicacionesde materiales compuestos alsector naval: introduccin, Curso d eMateriales Compuestos, E.T.S. Navales, Universidad Politcnica de Madrid, 992, pg. l.l.-.


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Concretando ms el concepto, se aplica el trmino de material compuesto a todo aquel

que cumple estas tres propiedades:

1 .. (1) Consta de dos o ms materiales fisicamente distintos y separables

mecnicamente.

(2) Puedefabricarse mezclando los distintos materiales de talforma que la

dispersin de un material en el otropueda hacerse de manera controlada

pal-a alcanzar unaspropiedades ptimas.

( 3 ,> Las propiedades son superiores, yposiblemente nicas en algn aspecto

especifico, a las propiedades de los componentesporseparado...

A s p u e d e n d i s t i n g u i r s e e n u n m a t e r i a l co m p u e s t o u n o o m s m a t e r i a l e s q u e ac t an como

refuerzo, aportando resistencia y rigidez y un elemento ligante o matriz que va a proporcionar

al compuesto proteccin y resistencia a la corrosin adems de mantener la unin de las fibras

y distribuir las tensiones.

3 6 HULL. Derek, E n Introduction to CompositeMaterials, Cambridge Univcrsity Press, 1981, pg 3.


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S e g n e l t i p o d e m a t r i z p u e d e c l a s i f i c a r s e e n :

M a t e r i a l e s co m p u e s t o s d e m a t r i z

M a t e r i a l e s co m p u e s t o s d e m a t r i z

Materiales compuestos de matriz

metlica.

cermica.

3 7polimrica -

Si se atiende al tipo de refuerzo que llevan, pueden distinguirse tambin varios grupos

dentro de los materiales compuestos.

El primer tipo estara formado por los reforzados con cargas.

El segundo tipo seran los reforzados con fibras cortas aleatoriamente distribuidas en

el plano (mats o fieltros).

El tercer tipo estara formado por reforzados con fibras unidireccionales o cintas.

Un cuarto tipo seran los que incluyen tejidos como refuerzo.

La presente investigacin se centrar e n este tipo d e materiales, tambin llamados de matriz orgnica. Lasmatrices pueden se r a su vez tanto termoes tables como termoplsticas.


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CLASIFICACIN DE LOS MATERIALES COMPUESTOS SEGN SU MATRIZY SEGN SU REFUERZO

Material compuesto

- Segn su matriz

- Segn su refuerzo

- dc matriz metlica-- de matriz cermica- de matriz polimrica

- reforzados con cargas-

reforzados con fibras cortas o mat- reforzados con fibras unidireccionales o

cintas- reforzados con tejidos

A s i m i s m o , s e h a v e n i d o h a c i e n d o d e n t r o d e l o s m a t e r i a l e s c o m p u e s t o s u n a d i f e r e n c i a c i n

entre los llamados materiales compuestos convencionales, que son aqullos que constan de una

m a t r i z d e p o l i s t e r y u n r e f u e r z o d e f i b r a d e v i d r i o , y los materiales compuestos avanzados, entre

l o s q u e s e c u e n t a n l o s f o r m a d o s p o r r e s m a e p o x y y f i b r a d e c a r b o n o .

Lo s s o p o r t e s b a s a d o s e n m a t e r i a l e s co m p u e s t o s q u e m s s e h a n u t i l i z a d o e n e l c a m p o

artstico son los constituidos por un refuerzo de fibras qumicas (principalmente fibras de vidrio

y fibras de carbono) y u n a m a t r i z d e r e s m a . L a d e s c r i p c i n en profundidad de estos componentes,

s u s t i p o s y c a r a c t e r s t i c a s e s e l o b j e t o d e l o s s i g u i e n t e s apartados.


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11 .3 .2 . - FIBRAS QUMICAS

Una primera clasificacin de las fibras textiles establece una diferenciacin entre fibras

naturales y fibras qumicas dependiendo de s i son de origen natural, por el contrario, son

generadas por la accin del hombre.

En cuadro siguiente queda reflejado de un modo esquemtico el criterio de clasificacin

adoptado en la presente tesis para la clasificacin de los diferentes tipos de fibras, siendo de

especial inters la ubicacin de las fibras de vidrio y de carbono dentro de ella ya que se han

encontrado divergencias entre varias de las fuentes consultadas sobre esta cuestin.

- fibras naturales:

-fibras qumicas:

11- animales (seda)2- vegetales (algodn, lino)3- minerales (asbestos)

1- dc polmeros naturales o fibrasartificiales

2- dc polimeros sintticos o fibras sintticas3-Fibras qumicas inorgnicas, fibras

inorgnicas u otras, entre las que seencuentran el vidrio textil y elcarbn

Clasificacin de las fibras textiles

fibras textiles


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Las fibras qumicas38 son el resultado de una serie de procesos que se aplican sobre

polmeros naturales o artificiales, o sobre otras sustancias previamente obtenidas por sntesis

q u m i c a , p a r a c o n s e g u i r s u t r a n s f o r m a c i n e n f i b r a s 3 9 . T e ni e n d o e n c ue n t a e l t i p o d e sustancias

q u e v a n a s u f r i r e l p r o c e s o d e t r a n s f o r m a c i n s e h a n d e f i n i d o t r e s g ru po s d e n t r o d e l a s f i b r a s

quimicas:

-

e l p r i m e r g r u p o e s e l d e l a s f i b r a s d e p o l m e r o s n a t u r a l e s o f i b r a s a r t i f i c i a l e s 4 0 , q u e s e

obtienen a partir de sustancias polimricas naturales transformadas por la accin de

agentes qumicos;

- el segundo grupo es el de las fibras de polimeros sintticos, tambin llamadas fibras

s i n t t i c a s , q u e s e o b t i e n e n a p a r t i r d e s u s t a n c i a s t a m bi n p o l i m r i c a s p r o d u c i d a s p o r

sntesis qumica41. A este tipo pertenecen las fibras de aramida utilizadas frecuentemente

en construccin42~

3 8 Las fibras qumicas pueden encontrarse e n algunas fuentes denominadas igualmente fibras

manufacturadas como e n la norma UNE 40-449-82,Clas(Icacindefibras textiles segn su origen, oman-made fibres como e n AA.VV., Ident(flcationofestile m aterials, The Textile nstitute, Manchester,

975.Ve r tambin: GACN GUILLN, Joaqun, Fibrastextiles, Universidad Politcnica de Catalua, Terrasa,991, pg. 1 3 , URKULLO, op.cit., pg. 25 4 y definicin d e fibras qumicas e n norma UNE 40-286-79.

El trmino fibras artificiales se encuentra e n varias fuentes, entre ellas e n GACN GUILLN, Joaqun. Op.

cit., pg. 1 3 .

Para ms datos: URKULLO, op . cit., pg. 254, AA.VV., Op. cit., pg. 30 y CURRY, Robert, MarineApplications of Advanced Composites, Primer curso sobre materia/es compuestos aplicados a laconstruccin naval, Blanca Parga Landa, Madrid, 1991, pg. .4.5.

42 Las fibras de aramida presentan propiedades mecnicas medias, superiores a las fibras de vidrio e

inferiores a las de carbono. Sin embargo s o n fcilmente atacables po r productos qumicos y se degradanpor la radiacin solar. Por tanto, n o se han considerado interesantes como alternativa a los soportes


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- un tercer grupo de fibras no incluidas en ninguno de los dos anteriores y que se

denominan en algunas fuentes fibras inorgnicas43. Dentro de este grupo se encuentran

l a s f i b r a s d e v i d r i o y l a s f i b r a s d e c a r b o n o , c u y o e s t u d i o e s p a r t e e s e n c i a l d e l o s o b j e t i v o s

de la presente investigacin.

El criterio adoptado aqu para la clasificacin de estas fibras se corresponde con el que

s e r e f l e j a e n l a n o r m a UNE 40-449-82 as como en el libro Ident/ication oftextiles Material?4,

entre otras fuentes. Tal como se indicaba anteriormente, se han detectado una serie ded e s a c u e r d o s e n d i s t i n t a s f u e n t e s c o n s u l t a d a s s o b r e l a c l a s i f i c a c i n d e l a s f i b r a s t e x t i l e s . A u n q u e

n o e s o b j e t i v o p r i m o r d i a l d e e s t a T e s i s D o c t o r a l la aclaracin de esta controversia, se mencionan

a continuacin algunos de los diferentes puntos de vista debido principalmente a sus distintos

c r i t e r i o s p a r a c l a s i f i c a r l a s f i b r a s d e v i d r i o y a l a i m p o r t a n c i a d e s t a s p a r a l a i n v e s t i g a c i n q u e

aqu se realiza.

En el libro Diseo de hilos45, se establece igualmente una clasificacin de las fibras

textiles en dos grandes grupos, la fibras naturales y las qumicas. Sin embargo, se incluye la fibra

de vidrio entre las fibras minerales de origen natural, citando incluso una designacin de la CEE

de las principales fibras textiles que las engloba dentro de ese mismo grupo.

tradicionales.

~- ver: AA.VV., Op. cit.. E n la norma UNE 40-449-82, ClasIficacindefibrastextiles segn su origen, seagrupan simplemente como Otras.

Norma UNE 40449-82, CIas f icacindefibrastextiles seg n su origeny AA.VV., Ident(/?cationoftextiles

Materials. The Textile Institute, Manchester, 1975.~ AA.VV.. Diseode hilas, Ediciones UPC, Barcelona, 993, pg. 7 .


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En otra fuente, la de M. Teresa URKULLO POLO46 , se hace una clasificacin de las

fibras qumicas en artificiales y sintticas y solamente menciona las fibras de vidrio para indicar

su exclusin del grupo de las fibras sintticas.

Las fibras sintticas.., suelen ser denominadas con el apelativo de no

celulsicas ya que tambin comprenden fibras proticas artWciales pero

excluyendo lafibra de vidrio.

En Introduccin al diseo con composites de Javier OROZCO MESSANA47, se

distinguen tres tipos de fibras como son las fibras naturales, las sintticas y las cermicas,

citndose las libras de vidriojunto a las de carbono y de boro como ejemplos de fibras cermicas.

11.3.2.1.- FIBRAS D E VIDRIO

Estas f ibras se fabr i can mediante u n proceso de fusin de vidrio, siendo la composicin

de ste var iab le segn e l t ipo de f ibras que se quiera obtener y la s aplicaciones a que se vayan a

destinar. Principalmente, dicha composicin est basada en el slice con adicin de diferentes

48xidos en cantidades muy precisas

4 6

URKU LLO POLO, M. Teresa, Investigacin del comportamiento de algunos textiles utilizados comosoportede pintura comofuented e documentacin en procesosde restauracin, Facultad de Bellas Artes,UCM, Madrid, 1992, pg. 254.

OROZCO MESSANA, Javier, Introduccinaldiseocon composites, AIMME Publicacione:4 La norma UNE 40-286-79 especifca los componentes principales de las fibras de vidri~


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El proceso de fabricacin comienza con la fusin en un tanque de una mezcla

previamente triturada y amasada. Esta primera fase se realiza a unos 1 5 5 0 0 C y durante ella se

realiza la homogeneizacin de la mezcla y la eliminacin de las posibles inclusiones gaseosas49.

Tras una fase de refinado en la que se va bajando la temperatura de un modo progresivo,

el vidrio fundido alimenta una serie de recipientes cuyas bases son placas de platino y rodio

perforadas y calentadas elctricamente. El vidrio fluye porgravedad a travs de varios centenares

de orificios siendo estirado y enfriado para formar las fibras de entre 5 y 24 micras de dimetro50.

De forma inmediata, y antes de enrollarse sobre unos tambores, las fibras reciben un

t r a t a m i e n t o s u p e r f i c i a l , c o no ci d o como e n s i m a j e , q u e t i e n e como principales funciones la

proteccin de las fibras de la abrasin en los procesos de mecanizacin posteriores, asegurar una

buena unin entre los filamentos que las forman y favorecer su compatibilidad con las resinas

de estratificacin51.

La produccin industrial de este tipo de fibras tiene su origen hacia el ao 1940 en

E E . UU 5 2.

Consultar: fibra d e vidrio en MIRA VETE, Antonio, Los nuevos materiales e n la construccin, CentroPolitcnico Supe rior, Universidad de Zaragoza, Zaragoza, 1994.

~ Ve r definicin d e ensimaje e n Norma UNE 40-501-84.

S I Este punto se ampliar ms adelante a hablar de l deterioro de este tipo de fibras (Apartado .3.6.2.).

5 2 PARCA LANDA, 8., op. cit., p g .1 .-6


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Los tipos de vidrios usados ms comnmente son: el vidrio E que es el ms utilizado para

aplicaciones generales y posee una alta resistencia mecnica; el vidrio 5, que tiene an mejores

propiedades mecnicas; y el vidrio C, cuya estabilidad qumica le hace muy resistente a la

corrosin~. Las propiedades de estos tipos de vidrio quedan reflejadas en la tabla del apartado

11.3.2.3.- Comparacin entre las fibras, en la pgina 11.37.

S i s e c o n s i d e r a n d e u n modo g e n e r a l l a s f i b r a s d e v i d r i o , p u e d e n c o n s i d e r a r s e como

propiedades comunes a todas ellas una buena resistencia a traccin y una elevada estabilidad

d i m e n s i o n a l , t r m i c a y qumica. Adems, sucomportamiento antela humedad es muy bueno, con

valores de recuperacin de humedad54 del 0,3% o inferiores, y presentando gran resistencia a la

5 5intemperie -

E n 1 9 7 5 , A l a i n 1 3 . B o i s s o n a s y G u s t a v A . B er g er c o i n c i d e n e n sus consideraciones acerca

de las mejoras que aportan las propiedades de la fibra de v i d r i o p a r a s u u t i l i z a c i n e n s o p o r t e s

artsticos. Estos dos autores alaban este tipo de tela en los siguientes puntos56:

Ve r tambin: PINTADO SANJUANBENTO, J o s Mara, Fibras, seleccin y propiedades. Primercursosobre materiales compuestos aplicadosa laconstruccinnaval, Blanca Parga Landa, Madrid, 1991.

Datos extrados d e GACN GUILLN, Joaqun, Fibras textiles, Universitat Politcnica de Catalunya,Terrasa, 1991. pg. 54-55.

Examinar: AA.VV., Los materiales compuestos defibrade vidrio, Universidad d e Zaragoza. Zaragoza,991. y ESCOHOTADO IBOR, M ~ Teresa, Conservacinyrestauraciond e lapinturaactual, 1985, pg.76 .

56 BERGER, Gustav. A., l-Ieat-seal liningofatorn paintingwith ElEVA 37,Studies inconservation,

vol. 20 , n 0 3 . 1975, citado e n SNCHEZ CUENCA, Ramn, Reentelado con tea de fibra de lino, ICongreso de conservacinde bienesculturales, Comite Espao de l ICOM, Teruel, 978, pg. 42 .


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temperatura.

1.- Lafibra de vidrio posee la ms alta resistencia a la traccin de todas las

fibras conocidas7.

2.- Tiene una estabilidad dimensional excepcional.

3.- No reacciona ante los cambios ambientales de humedady

4.- Tiene una alta resistencia quzmtcc .

5.- Posee una gran durabilidad al no ser afectada por la

agentes biolgicos (hongos, insectos, etc.).

luz solar ni los

L a s v e n t a j a s d e l a u t i l i z a c i n d e f i b r a d e v i d r i o f r e n t e a l a t e l a d e l i n o r e s u l t a n e v i d e n t e s :

1 . - Una tela de lino sufre un alargamiento de hasta un 1 0 por 100 con una

simple traccin manual (3por100 en lafibra de vidrio bajo tensiones del

orden de 30 Tm /cm t>.

2.- Las dimensiones de una tela de lino cambian bujo los efectos de una tensin

siendo su recuperacin sloparcial en un grado que depende de la calidad

del lino (100por 100 de recuperacin en lafibra de vidrio).

Esta afirmacin hoy ya no es vlida, ya que se han desarrollado industrialmente varios tipos dc fibrasms resistentes: Vidrio 5, Vidrio R, Vidrio S2, Aramida, Carbono, etc.


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II.3.2Z- FIBRAS DE CARBONO

Su fabricacin industrial tienen su origen en el ao 1965 en EE.UU., en la industria

a e r o e s p a c i a l 5 9 , y n a c e n p o r l a n e c e s i d a d d e e n c o n t r a r m a t e r i a l e s m s l i g e r o s q u e l o s q u e e s t a b a n

d i s p o n i b l e s h a s t a e s e m o m e n t o . E s t e t i p o d e f i b r a s s e o b t i e n e n p o r u n a d e s c o m p o s i c i n t r m i c a

progresiva por pirlisis o carbonizacin de un hilo precursor, compuesto por fibras orgnicas,

en unas condiciones ambientales controladasW. A medida que en las condiciones del proceso se

v a n a u m e n t a n d o l a t e m p e r a t u r a y e l t i e m p o s e o b t i e n e n tipos diferentes de fibras poreste orden:

fibras preoxidadas, fibras de carbono y fibras de grafito61.

El resultado de este proceso es una fibra formada por un conjunto de tomos cuya mayor

o menor organizacin permite desarrollar una gama amplia de productos con diferentes

propiedades mecnicas. Durante la fabricacin de la fibra de carbono se aplican tres procesos

sucestvos62:

~ bidem.

Principalmente se han utilizado tres tipos de precursores para la elaboracin d e estas fibras. La mayor parted e ellas se obtienen a partir de l poliacrilonitrilo (PAN) que proporciona las mejores propiedades d eresistencia y otras propiedades mecnicas para su empleo e n la elaboracin d e materiales compuestos. Lasfibras obtenidas a partir de u n precursor dc rayn tienen propiedades inferiores y resultan ms caras debidoa lo costoso d e su produccin. Finalmenie. la s fibras de precursor d e alquitrn son las d e menor costegracias al menor precio d e este material.

6 1 Op. cit., pg. 274.

62 Ve r tambin fibra de carbono en MIRAVETE, Antonio, Op. cit., e n GACN GUILLN, Joaqun, Fibras

acrlicas. Univ. Politcnica Barcelona, Terrasa, 19 82 y FibrasTextiles, Universitat Politcnica d e Catalua,Terrasa. 1 9 9 1 y PINTADO SANJUANBENITO, J o s M., Tipos, seleccin de fibras, Primer CursosobreMateriales Compuestosaplicadosa la construccin naval, Blanca Parga Landa, Madrid, 991.


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Reticulacin o estabilizacin a 250 grados C. en atmsfera oxidante.

2.- Carbonizacin porcalentamiento hasta 1.100 grados C. en medio inerte. Tras

este proceso se obtiene fibra de carbono de alta resistencia.

3 . - G r a f i t i z a c i n e n u n c a l e n t a m i e n t o p r o g r e s i v o hasta alcanzar 3.000 grados C.

en medio inerte. En este proceso se obtienen fibras de alto mdulo.

L a s f i b r a s d e a l t a r e s i s t e n c i a s o n p r o d u c i d a s c o n l a i n t e n c i n d e o b t e n e r u n a r e s i s t e n c i a

a traccin elevada mientras que en las de alto mdulo se busca la obtencin de fibras de superior

mdulo elstico. En este ltimo caso, el aumento de la temperatura durante su fabricacin

provoca la mejora deseada en las propiedades elsticas del material pero a la vez hace disminuir

los valores de la resistencia a traccion.

Una vezelaboradas las fibras, stas reciben un tratamiento superficial que tiene por o b j e t o

mejorar las condiciones de adhesin de stas con las resinas en la fabricacin de los materiales

compuestos.

Las propiedades ms destacables de las fibras de carbono son su baja densidad y su

excepcional comportamiento mecnico, presentando caractersticas de rigidez, resistencia y

estabilidaddimensional que han hecho aumentar de forma muy importante su demanda en los

ltimos aos. Adems, su grado de absorcin de agua es mnimo e incluso nulo en algunos


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c a s o s . E s t a s p r o p i e d a d e s p u e d e n a p r e c i a r s e e n l a t a b l a del apartado 11.3.2.3.- Comparacin entre

l a s f i b r a s , e n l a p g in a 1 1 . 3 7 .

Desde un principio, la utilizacin de estas fibras ha presentando algunos inconvenientes

que seestn tratando de solventar con la optimizacin de los procesos de fabricacin. El primero

de los inconvenientes se refera a su elevado coste, el cual est empezando a igualarse a otras

fibras tradicionalmente ms baratas. Tambin se ha avanzado de forma importante en la

obtencin de fibras que posean a la vez un elevado mdulo y una gran resistencia. Antonio

Miravete cita a modo de ejemplo:

... Una fibra de carbono de alto mdulo (HM2 0) fabricada a partir de un hilo

de petrleo de cristal lquido recientemente desarrollado porPetoca, en Japn,

tiene mdulos de elasticidady valores de resistencia de 200 GPay 2000 MPa

respectivamente; su coste es comparable al de lafibra de vidrio...

Las fibras de carbono poseen, por tanto, unas excelentes propiedades mecnicas, debido

a las cuales los laminados hechos a partir de estas fibras van a tener un alto mdulo y resistencia

a l a f a t i g a y a l a r o t u r a .

63 MIRAVIRTE. Antonio, Op. cit.


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11.3.2.3.- COMPARACIN ENTRE LAS FIBRAS.

En la tabla 1 1 .1 se muestran algunas de las propiedades de las fibras de carbono y de

vidrio. Aunque estos datos se refieran a fibras aisladas, es decir, sin formar parte de estructuras

reforzadas, cabe destacar algunos aspectos de sus propiedades que son particularmente tiles para

su uso en la fabricacin de laminadost

Entre las principales caractersticas de estas fibras se encuentran suresistencia y elevado

mdulo elstico con una baja densidad.

La concurrencia en ellas de estas tres propiedades ha hecho de estas fibras componentes

muy apreciados para la elaboracin de componentes estructurales.

El mdulo elstico es comparativamente mayor en los dos tipos de fibras de carbono que

en las de vidrio. Sin embargo, las fibras de carbono son muy frgiles y su comportamiento ante

el impacto es deficiente.

E s i n t e r e s a n t e q u e l a s f i b r a s p r e s e n t e n u n a adecuada estabilidad trmicaya que stas se

v a n a e m p l e a r a m e n u d o e n s e r v i c i o s a a l t a s t e m p e r a t u r a s , a d e m s d e q u e v a n a s u f r i r

64 Para ms datos consultar: HULL, Derek, Materiales compuestos, Reverte, Barcelona, 1987, pg. 22 y

PNTADO SANJUANBENTO Op cit


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TABLA 1.166

PROPIEDADES DE LA S FIBRAS D E CARBONO Y DE VIDRIO A 20W

Propiedades Unidades Vidrio tipo Vidrio tipo Carbono Carbono

E 5 alta alto

resistencia mdulo

Dimetro p m 8-14 7,6-8,6 7,0-9,7

Densidad 1 0 3 kg m ~ 2,56 2,24 175 1,95

Mdulo de Young GN m 2 76 84 250 390

Mdulo

(perpendicular al eje GN m 2 76 20 12

de la fibra>

Resistencia a

traccin GN m 2 1,4-2,5 2,442 2 ,7 2 ,2

Alargamiento de

rotura 1,8-3,2 4-5 1,0 0,5

P aralelo Paralelo

Coef.dedilatacin 106yC 4,9 1,05 -0,1 a-0,5 -0,5a-1,2

trmica (0 a 1000 C) Radial Radial

7-12 7-12Conductividad

trmica W m yC1 1,04 24 10 5

Ver tambin: HULL, Op. cit.. pg. 14- 1 5 . y Curso de doctorado: Diseo de estructuras marinas enmateriales compuestos, Prof: Blanca Parga Landa, E.T.S.. Navales. U.P.M., 993.


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11.3.2.4.- TEJIDOS DE FIBRAS DE VIDRIO Y DE FIBRAS DE CARBONO

D e f o r m a s i m i l a r a l a d e s c r i t a p a r a los tejidos naturales67, las fibras de vidrio y las fibras

d e c a r b o n o s e e m p l e a n i g u a l m e n t e p a r a l a f a b r i c a c i n d e h i l o s , e s t r u c t u r a s s t a s q u e v a n a

mejorar de forma considerable las propiedades de las fibras aisladas68.

As, como caractersticas principales puede decirse que los hilos de fibras este tipo de

f i b r a s p u e d e n estar constituidos por fibras cortas o largas, unidas entre s mediante ligantes y/o

torsin. Adems, dos o ms hilos pueden combinarse mediante torsin o unin simple para

obtenerotros de mayor resistencia.

Estos hilos se van a utilizar para la elaboracin de refuerzos para los llamados materiales

s i n t t i c o s c u y a s p r o p i e d a d e s v a n a e s t a r d e t e r m i n a d a s p o r l a n a t u r a l e z a y d i s p o s i c i n d e l o s h i l o s

que los forman.

C u a n d o l o s h i l o s s e d i s t r i b u y e n d e m a n e r a a l e a t o r i a e n e l p l a n o , u n i d o s e n t r e s p o r u n

ligante qumico, constituyen los denominados mats o fieltros que, segn el tipo de hilos que los

f o r m a n , p u e d e n s e r d e f i b r a s c o r t a s ( o d e hilos cortados) y de hilos continuos (fibras largas)69.

67 Examinar Apartado l.2.2.2- Tejidos de fibras naturales.

68 PARGA LAN DA, B. , Aplicaciones de materiales compuestosalsector navaL introduccin, Curso d e

Materiales Compuestos, E.T.S. Navales, Universidad Politcnica d e Madrid, 1992, pg. .1-5.69 Ver definicin d e mato fieltro e n Norma UNE 43-501-84.


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Las principales caractersticas de los mats son la uniformidad de gramaje, una buena

d e f o r m a b i l i d a d y c o m p a t i b i l i d a d c o n l a s r e s i n a s y l a i s o t r o p a e n e l p l a n o , e s d e c i r , q u e e x h i b e

las mismas propiedades en todas las direcciones.

E s t a s p r o p i e d a d e s s e v e n i n f l u e n c i a d a s por caractersticas como el dimetro de los

f i l a m e n t o s , e l t t u l o d e l o s h i l o s d e b a s e ( d e n s i d a d l i n e a l ) y e l t i p o y c a n t i d a d d e l l i g a n t e

empleado.

Cuando las fibras se encuentran dispuestas con una orientacin en el plano se puede

hacer una distincin atendiendo a si stas estn tejidas o no. Las estructuras ms caractersticas

entre las de fibras no tejidas son los hilos de Roving y las cintas unidireccionales.

El Roving consiste en una serie de hilos continuos ensamblados en paralelo, sin torsin

ni entretejido, a los que se ha aplicado un ensimaje plstico para favorecer su compatibilidad con

l a s r e s i n a s d e e s t r a t i f i c a c i n . El resultado es un cordn que se distribuye en bobinas con anchura

variable.

L a s c i n t a s u n i d i r e c c i o n a l e s e s t n f o r m a d a s p o r h i l o s c o n t i n u o s c o n o r i e n t a c i n c on st an t e

q u e s e p r e s e n t a n c a s i s i e mp r e p r e i m p r e g na d a s y co n u na a nc h u r a e n t r e 1 5 y 3 0 c m .


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E n t r e l a s e s t r u c t u r a s d e f i b r a t e j i d a s e e n c u e n t r a n l o s t e j i d o s d e r o v i n g y l o s t e j i d o s

propiamente dichos. Los primeros estn formados por mechas de roving tejidas mientras que los

segundos estn formados por hilos a los que antes de aplicar el proceso de tejedura se ha

aplicado torsin7 0 .

Cualquiera de estos tejidos son utilizados como refuerzo para la elaboracin de los

materiales compuestos. Estos materiales debern gran parte de sus propiedades tanto a las

caractersticas de los hilos de roving o torsionados que las forman como al tipo de entrelazado

que los une.

70 Curso de doctorado: Diseo de estructuras marinas en materiales compuesto s , Pro f . . ~ 8. Parga Landa,E.T.S.I. Navales. U.P.M., 1993.

7/23/2019 Tesis Propuesta Soporte de Fibra d

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Tesis Propuesta Soporte de Fibra de Carbono y Resinas Termoestables