¿Qué son los plásticos?
El término plástico presenta dos acepciones diferentes. Puede utilizarse como adjetivo o
como nombre.
Manual de Inyección de Plásticos
- Plástico como adjetivo es una cualidad que hace referencia a aquellos cuerpos que se deforman al aplicar sobre ellos una fuerza y que mantienen esa deformación aunque la fuerza cese.
- Plástico utilizado como nombre se emplea para designar a un tipo de materiales que agrupa a un número de sustancias con propiedades y características concretas.
En sentido amplio, los plásticos
son materiales orgánicos, constituidos por macromoléculas producidas por transformación
de sustancias naturales o por síntesis directa a partir de productos extraídos
del petróleo, del gas natural, del carbón o de otras materias minerales.
Son materiales sintéticos que, al
ser calentados, se ablandan sin perder la cohesión, por lo que se les puede dar
diversas formas y obtener otras nuevas al ser enfriados. Están compuestos por moléculas
gigantes denominadas polímeros (compuestos químicos formados por polimerización).
POLIMERIZACION
La polimerización es una reacción
química en la que se combinan dos o más moléculas para formar otra, repitiendo
las unidades estructurales y la composición porcentual de las primitivas las
reacciones químicas son sumamente complejas y exigen unas condiciones muy
críticas (instalaciones muy sofisticadas, y cuidadosos y rigurosos controles).
La polimerización puede ser de
dos tipos:
• Poliadición: las moléculas del monómero se enlazan (adicionan unas
a otras) sin modificar esencialmente su forma original.
• Policondensación: el mero está formado por la condensación de unos
productos de partida que de por si no eran encadenarles (eliminándose una parte
en forma de otro compuesto).
Así pues, los plásticos son
compuestos que pueden proceder de sustancias naturales, o de compuestos orgánicos
que han sufrido una gran transformación química.
La procedencia de estas sustancias puede ser:
•
De origen mineral, como el petróleo, gas
natural, carbón o sal común.
•
De origen vegetal, como la madera, algodón,
gomas vegetales y resina.
•
De origen animal, como la leche y sus derivados
(la caseína) para dar la galatita.
LAS MATERIAS PRIMAS. LOS POLÍMEROS. LOS PRODUCTOS AUXILIARES.
Ya hemos indicado con
anterioridad que las materias primas de las que podemos obtener los plásticos
pueden ser de origen natural o compuestos orgánicos, siendo el petróleo, la
celulosa, el carbón y el gas natural los fundamentales. Todas estas materias
llevan carbono e hidrogeno y según los casos oxígeno, nitrógeno o azufre.
El petróleo empleado en la fabricación
de plásticos supone un 6 % del total de la producción, frente al 32 % utilizado
en calefacción y el 41 % en transporte. El proceso consiste en someter el petróleo
en bruto a una destilación en la que se van separando distintas fracciones en relación
al punto de ebullición del mismo. Las fracciones que se obtienen de este
proceso son, entre otras: 52 % de gasoil y fueloil, 28 % de nafta y 20 % de gas
y residuos (alquitrán).
Los plásticos se obtienen de las
naftas por un nuevo tratamiento térmico denominado craqueo. Los componentes de
las naftas se escinden en otros de menor peso molecular, fundamentalmente
etileno, propileo, buteno, olefinas y otros hidrocarburos.
Las olefinas son mayoritariamente
las cuentas que, enlazadas entre sí mediante una reacción química en presencia
de catalizadores, dan lugar a materiales plásticos, permitiendo crear por este
proceso polímeros por unión de monómeros. De esta forma se sintetizan las
poliolefinas, dando entre otros; polietileno, polipropileno, PVC, poliuretano y
poliestireno. Obtenido el polímero, tal cual no tiene utilidad práctica, porque
se descompone al calentarlo. Su comportamiento en la fusión resulta problemático,
o bien es excesivamente rígido o muy blando, o no tiene un color atractivo.
Todo esto puede solventarse
mediante la adición de productos auxiliares, los aditivos, con una estudiada dosificación.
En función de la utilidad genérica, los aditivos pueden ser:
·
Desmoldeantes.
·
Estabilizadores.
·
Colorantes.
·
Plastificantes.
·
Catalizadores.
·
Lubricantes.
·
Cargas.
A su vez, para un polímero concreto pueden existir:
·
Aditivos indispensables.
·
Aditivos optativos.
Constituyentes
principales de los plásticos: características:
En la constitución de los plásticos
intervienen una serie de elementos además de la materia prima que permiten
obtener materiales con las características deseadas:
· Materia
prima. Dependiendo del tipo de plástico deseado puede ser celulosa, caseína,
resina, poliuretano... Cada uno de ellos se obtiene de una forma concreta.
· Estabilizadores.
Las macromoléculas se mantienen unidas a través de una serie de fuerzas atómicas
y moleculares que pueden perturbarse por distintas causas (calor, luz, radiaciones,
oxidación...). Los estabilizantes son productos ajenos al polímero que, mezclados
con él, pueden actuar como protectores, fijar un enlace más sensible, asegurar
la cadena molecular...
· Absorbentes.
Su objetivo es absorber la radiación ultravioleta para que no actué sobre el polímero.
· Plastificante.
En aquellos polímeros cuya estructura es muy rígida, permiten que adquiera
cierta flexibilidad. Este plastificante puede desaparecer por condiciones externas
extremas (calor-frio), o por una manufacturación inadecuada. No todos los polímeros
admiten plastificantes, si lo hacen el PVC y los esteres de celulosa.
· Lubricantes.
Ciertos plásticos presentan dificultades en la fusión o en la fricción, otros en
el deslizamiento sobre maquinas. Siempre que queramos mejorar este tipo de problemas
recurriremos a los lubricantes.
· Desmoldeantes.
Son productos cuya misión es facilitar la extracción de la pieza moldeada.
Tienen un carácter anti-adherente que nada tiene que ver con
los lubricantes.
·
Cargas. Son
productos extraños al polímero, que se incorporan al producto para darle mayor
volumen, abaratar el precio o conferirle unas características finales
concretas. Así, por ejemplo, al añadir fibra de vidrio mejoramos la rigidez y
la resistencia a la flexión, con el grafito mejoramos el coeficiente de
deslizamiento y la conductividad térmica. Son cargas habituales el vidrio,
grafito, talco, serrín, fibras textiles, celulosa...
·
Colorantes.
Los polímeros, en general, no tienen color y salvo que pretendamos aprovechar
su transparencia es normal incorporar el colorante deseado para obtener un plástico
visualmente más atractivo. La gama de colorantes utilizada es amplísima.
·
Catalizadores.
Su finalidad es acelerar las reacciones químicas.
PROPIEDADES-COMPORTAMIENTOS
DE LOS PLÁSTICOS
Intentar englobar las características
generales de los plásticos sería una tarea cuando menos compleja, por no decir
que imposible. Podemos partir de una primera agrupación por su naturaleza, pero
enseguida aparecen variantes decisivas en razón de sus variables estructurales,
modificaciones originadas por los aditivos, o los sistemas particulares de
elaboración del polímero base. Así pues, hablar de características o propiedades
de los plásticos, en general, resulta un tanto pueril.
Pero igual que podemos hablar de
un comportamiento fisiológico común en los hombres, podemos asumir que los plásticos
tienen una fisiología común y que su naturaleza polimérica nos permitirá
considerar unos comportamientos comunes de los plásticos.
Estos comportamientos dependen de
varios factores, entre los que destacamos los siguientes:
·
La disposición y con cien de las macromoléculas.
·
La forma de colocación de los átomos que las
constituyen.
·
La naturaleza de los átomos que los unen.
·
El ordenamiento de las macromoléculas.
Podemos decir que los plásticos,
como cualquier material, tienen un comportamiento que depende de la estructura
del mismo. Los aspectos que podemos considerar más significativos tienen que
ver con:
a) La reacción ante el calor. Estará determinada por el tipo de plástico
y la estructura de que se trate.
·
Polímeros de cadenas lineales:
a.
Se
reblandecen progresivamente con el calor.
b.
Son fácilmente moldeables de nuevo (se pueden
reciclar).
·
Polímeros de cadenas entrecruzadas o malla
cerrada:
a.
Presentan una resistencia al calor importante.
b.
Presentan una forma estable e invariable al
calor (no pueden ser reciclados).
b) La resistencia química. Los polímeros, por lo general:
·
Son vulnerables por algunos disolventes orgánicos.
Casi inalterables a los ácidos y bases.
·
Si su estructura tipo es tridimensional, no se
disuelven en disolventes orgánicos o acuosos. Se hinchan al penetrar moléculas
de disolvente en el interior de la malla.
·
Si su estructura es lineal o ramificada, si
presentan solubilidad en determinados disolventes orgánicos. Presentan mayor
resistencia a la solubilidad los polímeros cristalinos que los amorfos de la
misma composición química.
·
Generalmente presentan diferente comportamiento
frente a la oxidación. Son vulnerables a la misma tanto en su procesado como
posteriormente durante su uso, cuando son expuestos a atmosferas oxidantes en
presencia de determinadas radiaciones luminosas.
c) Comportamiento eléctrico. Podemos decir que los plásticos en
general son aislantes y pésimos conductores. Esto, junto con su facilidad para
conformarlos, nos lleva a aplicaciones con grandes exigencias dieléctricas y mínimos
espesores (electrónica). La mala conductividad tiene un inconveniente, y es que
los plásticos son proclives a cargarse electrostáticamente, y por ello atraen
el polvo.
d) Comportamiento ante el fuego. No todos los materiales plásticos actúan
igual frente al fuego. Los hay que arden con facilidad y otros que son
incombustibles. Pero ya no existe ningún plástico inflamable (el celuloide, que
lo era, ya no se utiliza). Además, los aditivos mejoran considerablemente este
comportamiento.
e) Comportamiento sanitario. Las cadenas poliméricas no son
asimilables por organismos vivos ni atacables por enzimas. Podemos por ello
decir que los polímeros usados en plásticos son inertes. Ahora bien, debemos
estudiar las características de los aditivos porque estos si son o pueden ser
transmisores de microorganismos perjudiciales para la salud.
f) Comportamiento óptico. La mayoría de los plásticos son
transparentes, ahora bien, la incorporación de aditivos colorantes permiten
dispersar la luz y hacen que actúen como translucidos, o incluso lleguen a ser
opacos.
g) La densidad. Los plásticos son materiales ligeros y la densidad
varía en función del grado de cristalinidad del plástico. Los polímeros cristalinos
tienen mayor densidad que los amorfos.
h) Envejecimiento de los plásticos. Existe la creencia de que los plásticos
son inalterables y no es así, envejecen y llegan a su destrucción. Hay agentes
externos que resultan agresivos para los plásticos, como por ejemplo: el oxígeno,
la luz ultravioleta y los distintos productos químicos o los abrasivos: fatiga,
sobreesfuerzos... Todos estos efectos conllevan una progresiva degradación del
material que se manifiesta con la perdida de características mecánicas, acabado
superficial, color, aparición de grietas o rotura. Todos estos aspectos pueden
preverse con aditivos adecuados que mejoran las características y prolongan la
vida del plástico, pero no eliminaran el lógico envejecimiento.
CLASIFICACIÓN GENERAL
DE LOS PLÁSTICOS
La mayor parte de los plásticos,
como hemos dicho anteriormente, son productos de la química orgánica, es decir,
su componente principal es el carbono (junto con hidrogeno, oxigeno, nitrógeno
y azufre).
1. Podemos
establecer una primera clasificación atendiendo a su naturaleza
2.
Otra forma de clasificar los plásticos es
atendiendo a su estructura molecular
· Termoplásticos.
Moldeables por la acción del calor sin modificación química y de forma
reversible (reciclables). Se forman por cadenas moleculares, lineales o muy
poco ramificadas, .Ejemplos: PVC, polietileno, poliestireno.
· Termoestables.
Moldeables por la acción del calor, con modificación química y de manera
irreversible (no se pueden reciclar pues al volver a fundirlos se producen
importantes modificaciones fisicoquímicas). Ejemplos: baquelita, resinas fenólicas,
siliconas.
· Elastómeros.
Moldeables mediante técnicas típicas de la industria del caucho. Sus cadenas
forman malla de estructura amplia, con pocos enlaces transversales, lo que les
confiere la elasticidad. Recuperan su forma original después de una compresión.
Ejemplos: polisopreno. caucho nitrilico, caucho fIuorado, caucho de etileno-propileo.
3.
Podemos establecer otra clasificación
considerando las reacciones que dan origen a las macromoléculas
4. Clasificación según las aplicaciones. Es
difícil hacer una clasificación según las aplicaciones dadas las innumerables
posibilidades que los plásticos presentan. En cualquier caso, está claro que
hay diferencias según se indica a continuación:
·
Resinas sintéticas para lacas y barnices.
·
Plásticos anticorrosivos.
·
Plásticos aglomerantes (construcción).
·
Plásticos impregnantes (textil, papel).
·
Plásticos para decoración.
·
Plásticos aislantes.
·
Plásticos para fabricar fibras.
·
Plásticos para embalajes.
·
Colas de resina sintética.
·
Plásticos para exigencias mecánicas.
·
Plásticos para exigencias térmicas.
·
Plásticos para Medicina.
5. Clasificación según el tipo de
manipulación.
·
Masas moldeables. Para prensar, para moldeo por inyección
o para extrusión, soplado, calandrado...
·
Semiacabados. Hojas, planchas, perfiles, tubos,
material para embutir
SISTEMAS DE
TRANSFORMACIÓN DE LOS PLÁSTICOS.
Disponiendo de la materia prima
adecuada, y en el estado propio para poder ser trabajada (generalmente polvo),
el proceso para dar forma a una materia plástica suele ser el moldeo, aunque
sería más técnico hablar de transformación, ya que el moldeo es una fase de un
proceso más amplio cuyo objeto es conseguir un producto determinado. Los
procesos de transformación utilizados para dar forma a la materia prima cuando
esta está en estado pastoso o plástico, son muchos y muy distintos. Nosotros
estudiaremos los más significativos y desde un planteamiento general. Cabe
destacar a los siguientes:
· Prensado.
· inyección.
· Extrusión.
· Soplado.
· Colada
· Espumación
· Laminación-calandrado
· Termoconformado
Transformación por
prensado
Disponemos de la materia prima,
de los aditivos necesarios y de un molde en dos mitades que nos permitirá
obtener la pieza deseada.
En a) con el molde abierto colocamos
la cantidad de plástico necesaria para la pieza a conseguir; se cierra el molde
y calentamos hasta que el plástico alcance la fluidez necesaria en b). Se
cierra el molde totalmente en c), obligando a la masa fundida a ocupar toda la
cavidad. En d) se procede al enfriamiento para que adquiera solidez el material
y poder desmoldar.
Es el sistema más simple, se
emplea con materiales termoestables y se utiliza para obtener piezas huecas de
gran tamaño y poco espesor (útiles de cocina).
Transformación por inyección
El proceso permite transformar
todo tipo de plásticos, termoplásticos, termoestables y elastómeros para
fabricar artículos de una gran calidad en formas complicadas y sin ninguna operación
posterior.
El proceso sigue los siguientes pasos:
a.
La materia prima se dispone en una tolva
auxiliar que permite la caída del material a la antecámara.
b.
La antecámara
es un cilindro que se calienta exteriormente y que dispone de un pistón que es
accionado para empujar el material hacia el molde.
c. El material fundido va llenando el molde frio que es
exterior a la antecámara. Mientras la pieza se enfría y desmoldea, el pistón
vuelve a su posición inicial para iniciar de nuevo el ciclo.
Se emplea para la fabricación de
objetos de todo tipo (piezas de maquinaria, carcasas de electrodomésticos...).
Transformación por
extrusión.
Es un proceso continuo que separa
el cilindro o cámara preplastificadora y lo instala de forma independiente, cerrándose
con una boquilla del tipo de perfil que se desee conseguir. Se emplea en la fabricación
de productos Semiacabados como perfil les, hojas, planchas, tuberías, recubrimientos
de conductores que deben someterse a un acabado antes de ponerse en servicio...
·
La materia prima se dispone en una tolva
exterior al cilindro, que se calienta por resistencias. Desde la tolva el
material cae a un tornillo sinfín que
gira en el interior del cilindro.
·
El material entra de forma continua por la
tolva, y avanzara por e! cilindro fundiéndose y homogeneizándose, y acabara
saliendo por el otro extremo.
·
Colocando en este extremo una boquilla con la
abertura diseñada en función del producto que queramos obtener (perfil, tubo,
varilla, barra...), se cerrara el circuito.
Transformación por
soplado
Es un proceso que se emplea para
trabajar termoplásticos y. basado en el procedimiento de extrusión, permite
conseguir todo tipo de botes y botellas (y en general cuerpos huecos) con buenos
rendimientos tanto técnicos como económicos.
Consiste en una extrusora que sitúa
un cuerpo tubular y plastificado entre las dos mitades abiertas de un molde. Cuando el tubo ha rebasado el molde, este se cierra soldando por pinzamiento
uno de sus extremos. En ese momento introducimos aire a presión por el otro
extremo, y dado que el tubo todavía es maleable, se hinchara y se adaptara
a las partes refrigeradas del molde, adoptando su y convirtiéndose en el cuerpo
hueco deseado. Después de enfriado lo suficiente, podremos abrir el molde y
sacar la pieza hueca que hayamos conseguido.
Las presiones de soplado son
bajas (no superan los 4 kg/cm2) por lo que los moldes no requieren materiales y
construcciones de gran robustez y la prensa que acciona las partes del molde
tampoco exige grandes presiones para cerrarlo.
Transformación por
laminación-calandrado
El proceso es similar a la laminación
de metales estudiada en otra unidad anteriormente, y la calandria es un tren de
laminación.
El plástico fundido se coloca
entre los dos rodillos superiores de la calandria. Este plástico proviene de
una amasadora o una extrusora. Los rodillos de la calandria giran en sentido
contrario, por lo que van "tirando" del plástico y generando una lámina
del espesor deseado a medida que pasa por los distintos cilindros.
Se utiliza este proceso, sobre
todo, para obtener láminas de PVC. Las láminas, al salir de la calandria,
pueden recibí r un acabado complementario por estampado, impresión o metalizado.
Entre las aplicaciones destacan:
carpetas, porta-documentos, toldos, lonas, fundas, archivadores...
Transformación por Espumación
Las espumas plásticas forman un
grupo mu y particular de los materiales celulares y se obtienen por diversos
procesos. En todos ellos la densidad esta considerablemente reducida por la
presencia de aire, que puede introducirse en el plástico de origen por agitación,
o por insuflado, o bien incorporando al plástico de base en la obtención un
agente espumante.
Durante la solidificación, las
burbujas gaseosas se fijan a la masa, incorporando en ella su baja densidad.
Admiten la Espumación plásticos,
como por ejemplo. PVC, polietileno, poliestireno, poliésteres, resinas epoxi y
poliuretanos.
Transformación por Termoconformado
En los casos anteriores el plástico
era suministrado en polvo, resina o pasta desde una tolva para conseguir un
objeto o producto. Ahora bien, con una lámina o plancha semielaborada de un termoplástico,
por acción del calor y un pistón que actué sobre el plástico y un molde,
podremos conseguir transformar la plancha en el objeto deseado.
a) la lámina o plancha se monta sobre un bastidor y se
somete a calor.
b) colocamos la plancha caliente sobre un molde en negativo.
c) hacemos bajar un embolo que tenga la forma deseada hasta
el fondo del molde y como el plástico, al estar caliente, es maleable, se
adaptara a la de dicho molde.
d) tras un tiempo de enfriamiento, retiramos el embolo y el
bastidor, obteniéndose el conformado deseado.
ESTUDIO DE LOS
PRINCIPALES TIPOS DE PLÁSTICOS
Dependiendo de la naturaleza de
las materias primas empleadas en el proceso de obtención de los plásticos,
podemos diferenciar dos grandes grupos: plásticos de origen natural y plásticos
sintéticos.
Los plásticos de origen natural se obtienen de sustancias como la
leche, el látex de árbol, la madera o el algodón, que mediante transformaciones
químicas dan macromoléculas como la caseína, el caucho virgen o la celulosa, de
los cuales a su vez se pueden obtener la galatita, el celofán, el celuloide...
Fueron los primeros en utilizarse y aunque hoy siguen vigentes, han sido reemplazados
por los termoplásticos.
Los plásticos de origen sintético se elaboran de forma art oficial
dando lugar a unas estructuras macromoleculares muy diversas. Estas estructuras
son más uniformes en el grupo de los termoestables y muy particulares en los
termoplásticos.
Plásticos de origen natural
Los plásticos de origen natural
pueden derivar de la feche, el caucho o la madera.
1.
Derivados
de la caseína: la galatita
Como indicamos al hacer el análisis
histórico, se obtiene de la leche cuajada a la que se añade formol para
endurecer y moldear. Su empleo se dirige a colas y objetos de uso doméstico
(que no necesitan grandes esfuerzos), como botones para vestidos, peines y
cepillos de cabello, y pomos y manillas para las puertas.
También se emplea en fibras
textiles, estilográficas y aislantes eléctricos de baja tensión.
2.
Derivados
del caucho
·
Caucho
natural
Es un líquido lechoso que se
obtiene del látex (savia resinosa de árboles tropicales como la Hevea), al
sangrar; la corteza del árbol, mediante un rayado en V o espiral, sin llegar al
cambium, para no dañar al árbol y evitar así su muerte.
En la propia plantación, el látex
se filtra en tamices y se di luye en grandes depósitos pasando después a
coagularse con ácido acético para obtener el caucho crudo. Este caucho tiene
escasa aplicación (suelas de calzado y colas de pegar).
El caucho crudo presenta un gran
inconveniente: a bajas temperaturas es quebradizo y en caliente es pastoso, por
lo que para poder utilizar lo hay que someterlo a un proceso de vulcanizado que
mejore sus propiedades. Este proceso consiste en:
o
Triturar el caucho bruto.
o
Adicionar azufre (para mejorar sus propiedades mecánicas).
Actúa de agente vulcanizante.
o
Adicionar cargas para mejorar resistencia.
o
Adicionar pigmentos para proporcionarle coloración
concreta.
o
Adicionar perfumes para atenuar los olores de
ciertos componentes de la mezcla.
o
Elevar la temperatura de la mezcla a más de 142
°C que funde el azufre, y someter dicha mezcla a un proceso de moldeo, extrusión
o calandrado para obtener la forma deseada.
Según sea la proporción de azufre
que se añade a la mezcla, la masa es más o menos dura, obteniéndose 'gomas
blandas o duras.
A mayor cantidad de azufre en la
mezcla:
o
Mayor dureza.
o
Mayor resistencia a la tracción.
o
Mayor resistencia a agentes químicos.
o
Mayor resistencia a oxidación.
- Goma blanda
Su contenido en azufre oscila
entre 3-20 %. A menor cantidad de azufre más elástica y dilatable es la goma. Presentan
generalmente forma de t iras o bandas elásticas a modo de cintas más o menos gruesas,
según las aplicaciones. Se emplea en todo tipo de juntas, para neumáticos, y en
riego agrícola y correas.
Su envejecimiento la hace frágil y pegajosa, abriéndose
grietas y perdiendo elasticidad, Por lo que se rompe con facilidad.
- Goma dura (ebonita)
o
Puede mecanizarse por arranque de viruta
utilizando distintos procesos (limado, torneado...), aunque desgasta el afilado
de las herramientas con rapidez.
o
Sus aplicaciones más comunes son manivelas de máquinas,
volantes de automóvil y baterías eléctricas, debido a que son buenos aislantes.
- Goma esponjosa
o
Tienen gran aplicación en productos domésticos
de limpieza y descanso (esponjas, almohadas, colchones y tapicería en general).
o
En el proceso de obtención el caucho se agita
con azufre en polvo, para conseguir la espuma que se vierte en moldes, y se
vulcaniza.
- Caucho sintético
El caucho natural es escaso y difícil
de conseguir. Por lo que surge el caucho sintético, que resulta más atractivo
por razones técnicas, económicas y estratégicas. Los primeros cauchos sintéticos
surgen durante la Primera Guerra Mundial.
Posee unas buenas propiedades de
plasticidad y maleabilidad y se pueden obtener por síntesis a partir del
butadieno procedente del petróleo o gas natural.
Los más conocidos son obtenidos
del butadio, por vulcanización, y reciben los nombres:
o
Buna: polímeros de butadieno más sodio.
o
Neopreno: se obtiene por polimerización del
cloropreno, emulsionado con ayuda de un aditivo.
o
Perbunan: polímero de butadieno. Su propiedad más
interesante es su alta resistencia a los aceites, por lo que resulta muy
apropiado para juntas y arandelas de motores. Como el caucho natural, se
consigue por vulcanizado, dando gomas de todo tipo que superan a las naturales
en propiedades como resistencia al calor, al desgaste y al envejecimiento.
Las aplicaciones del caucho sintético son parecidas a las
del caucho natural, empicandose en neumáticos, juntas y arandelas,
amortiguadores, calzado, prendas impermeables, juguetes, recubrimiento de
cables eléctricos y mangueras de riego.
3. Plásticos derivados de la celulosa
Existen diferentes plásticos según el proceso seguido en el
curso de las reacciones
·
Celuloide
Es una de las primeras materias plásticas
obtenidas por plastificación de la nitrocelulosa por el alcanfor. Posee una
gran elasticidad, es poco flexible en frio, pero bastante en caliente. Es mal conductor
de la electricidad, difícil de moldear y muy inflamable (por ello se usa poco).
Los ácidos concentrados le atacan y el alcohol le ablanda. Se emplea para
obtener hojas finas, pelotas de ping-pong, algunos tipos de tubos, papeles
plastificados y juguetes.
·
Celofán
Al tratar la celulosa con sulfuro
de carbono y sosa caustica se forma una disolución pastosa que se llama
viscosa. Esta disolución se hace f lui r a través de una ranura larga y fina,
en un baño acido coagulante que al solidificar se transforma en celofán. Es la
materia prima del rayón. A diferencia del celuloide, no es inflamable.
·
Cellón
Sus propiedades son muy similares
a las del celuloide, excepto que no es inflamable, aunque si arde en llama.
Se obtiene por añadido de ácido acético
a la celulosa. Se emplea en montura de gafas y barnices.
Plásticos de origen
sintético
Los plásticos de origen sintético
proceden de productos manufacturados por el hombre, con el afán de mejorar las
propiedades y características de los naturales y de disponer de ellos en
cantidad suficiente. La gran variedad de estos nos impide referirnos a todos
(cosa que por otra parte se sale del objetivo de un libro de estas
características). Estudiaremos los más significativos, de ellos, los aspectos
que permitan al alumno una mejor comprensión de este mundo. Ya hemos visto que
los plásticos de origen sintético se agrupaban según sus características en:
·
Termoestables
·
Termoplásticos
1.
Termoestables.
Su estructura macromolecular
forma una red tridimensional que les proporciona gran rigidez, estabilidad física
y mecánica. Al calentarlos no funden y se endurecen, lo que permite trabajarlos
por mecanizado, aunque "sus restos" no puedan reciclarse. Arden mal,
son difícilmente soldables y relativamente frágiles. Mejoran sus características
de flexibilidad con algún aditivo.
·
Resinas
fenólicas – PF
Características que las definen:
o
Densidad = 1,6 kg/dm3.
o
Resistencia a compresión = 18 kg/mm2.
o
Resistencia a tracción = 3 kg/mm2.
o
Temperatura de transformación = 115 °C.
o
Son duras, no funden con el calor y no conducen
la electricidad.
o
Se comercializan con el nombre de baquelita.
o
Se obtienen por condensación del fenol con el
formaldehido.
o
Son frágiles y poseedoras de un olor y sabor característicos.
La fragilidad se corrige agregándole aditivos (serrín, celulosa...) y el olor y
sabor no tienen mayor importancia si no se emplea en útiles de alimentación.
o
El color amarronado obligo a teñirla de colores más
oscuros (marrón y negro).
Sus abundantes aplicaciones: teléfonos,
material eléctrico (interruptores, enchufes, cajas, bobinas...), ceniceros,
chasis de equipos de música, cuentakilómetros, TV y radios...
·
Resinas
de urea - UF
Características que las definen:
o
Densidad-1,5 kg/dm3.
o
Resistencia a la tracción = 4 - 6 kg/mmV.
o
Resistencia a la compresión = 22 kg/mm2.
o
Color: claros inalterables a la luz.
o
Se obtienen a partir de la polimerización de la
urea con el formaldehido.
o
No tiene olor ni sabor.
o
Resisten el calor y el agua...
Sus abundantes aplicaciones:
objetos domésticos diversos (teléfonos, tapones, botones de confección,
carcasas de electrodomésticos, material eléctrico, accesorios de equipos
sanitarios...); también en la industria del automóvil, para barnices y pinturas
dan excelentes acabados.
·
Resinas de melamina – MF
Características
que las definen:
o
Se obtienen a partir de la melaminaformaldehido.
o
Propiedades similares a los de las PF y UF, pero
con la ventaja de que estaban exentas de olor y sabor y podían estar en
contacto con alimentos.
Sus aplicaciones desbancan a los
PF y UF allí donde el color y sus propiedades son fundamentales: material
sanitario, vajillas, juguetes, material doméstico (cuberterías, teléfonos, material
eléctrico...)Como las características de las resinas PF-UF-MF son muy similares,
se diferencian muchas veces por los aditivos y cargas agregadas.
·
Resinas
de poliéster – UP
Características
que las definen:
o
Densidad =1,9 kg/dm3.
o
Resistencia a tracción = 12 kg/mm2.
o
Resistencia a compresión - 30 kg/mm2.
o
Se obtienen de un poliestirol, reacción del
benceno y el etileno, que es un poliéster insaturado.
o
Son transparentes, por lo que pueden adquirir el
color deseado agregándoles pigmentos.
o
Resisten a los ácidos, aceites y humedad.
o
Se refuerzan con fibra de vidrio, obteniéndose así
plásticos reforzados muy resistentes a la fatiga.
o
Resisten temperaturas de 100-200 ºC sin
deteriorarse.
Sus aplicaciones: embarcaciones
deportivas, carrocería de automóviles, planchas onduladas para claraboyas,
revestimientos, estructura y fuselaje de aviación, muebles de electrodomésticos,
artículos para la pesca, para sanitarios...
- Resinas epoxi – EP
Características
que las definen:
o
Se obtienen a partir del acetileno y un fenol.
o
En estado sólido son inodoras e insípidas, pero
liquidas se vuelven venenosas y sus vapores irritan la piel.
o
Resisten bien los ácidos y álcalis y
temperaturas de hasta 150°C.
o
Son distintas de las de poliéster pero de características
similares, por lo que es posible confundirlas en distintas aplicaciones.
o
Se pueden
moldear con cargas y aditivos por los procedimientos de prensado e inyección.
o
Son buenos aislantes eléctricos y tienen
excelentes propiedades para pegar distintos materiales.
Sus aplicaciones más
significativas son: como adhesivos o pegamentos (incluso para pegar metales),
en accesorios de automóvil (tapa del delco del coche), barnices y lacas al
disolverlas con acetona, como aislante en los conductores eléctricos.
- Poliuretano – PUR
Características
que las definen:
o
Son polímeros con características diversas
dependiendo del producto de partida.
o
Suelen partir de un poliéster y benzol.
o
Dependiendo de los productos de partida, sus
proporciones y las condiciones de polimerización podremos obtener como producto
final un termoplástico o termoestable, rígido o flexible o elastómero.
o
Presentan buenas características físicas, buena
resistencia mecánica y tenacidad.
Sus aplicaciones mus
significativas son:
o
Como materiales esponjosos en almohadas,
colchones, goma espuma, esponjas...
o
Como materiales elásticos duros se emplean para
fabricar gomas elásticas para juntas.
o
Otras aplicaciones son correas, aislantes de
calor y sonido, ruedas de fricción, pegamentos de gran resistencia (tipo
Araldit) y barnices
2. Termoplásticos
Es el grupo más numeroso de plásticos.
Podemos decir que cuatro de cada cinco de los plásticos más usuales son termoplásticos.
Así como en los termoestables hemos visto que pueden existir grupos con características
similares, en los termoplásticos la variedad de propiedades es tal que impide
tratarlos en grupos.
La gran ventaja que presentan es
su posibilidad de reciclado. El gran inconveniente es la poca resistencia mecánica
que ofrecen al aumentar la temperatura, lo que hace que se utilicen en
aplicaciones en las que trabajan a temperatura ambiente.
·
Policloruro
de vinilo – PVC.
Características que lo definen:
o
Resistencia a la tracción = 5 kg/mm2.
o
Densidad = 1,4 kg/dm3.
o
Alargamiento = 35 %.
o
Se obtiene por polimerización del acetileno o el
metano en ácido clorhídrico.
o
Es uno de los plásticos más populares y versátiles que todos conocemos.
o
Es insoluble, buen aislante térmico y eléctrico,
muy resistente a la corrosión y se trabaja fácilmente por estampación a unos
140 °C.
o
Es incoloro y transparente, por lo que admite
colorantes para adquirir el color deseado.
o
Resiste bien los agentes químicos (ácidos y álcalis),
aunque es sensible a ciertos disolventes.
o
Para que tenga las cualidades adecuadas, hay que
añadirle estabilizantes, lubricantes y aditivos (plastificantes, cargas, plastificantes...).
o
En función de los aditivos tenemos distintos
tipos .de PVC, con diferentes características:
§
Rígido o flexible.
§
Transparente u opaco.
§
Frágil o tenaz.
§
Mate o brillo.
Sus aplicaciones, dependiendo del
tipo de plástico, son:
o
PVC
rígido: botellas (agua, vinagre, aceite), envases, tuberías, perfiles
(ventanas, carpintería, decorativos...}, laminas, planchas, bombas y
recipientes para ácidos, asientos.
o
PVC flexible-blando: cortinas de ducha,
mangueras de riego, recubrimiento aislante de los cables eléctricos, tuberías y
mangueras flexibles, recubrimiento de tejidos o piezas metálicas, juguetes,
pavimentos, impermeables...
·
Polietileno
– PE.
Características
que lo definen:
o
Resistencia a la tracción = 2,9 kg/mm2.
o
Densidad = 0,91 - 0,96 kg/dm3 (dependiendo del
tipo de que se trate).
o
Alargamiento = 60 %.
o
Color: admite cualquiera.
o
Se obtiene por polimerización del etileno. pudiendo
realizarse a 170 °C y 1.400 atmosferas o a 70 °C y presión atmosférica, dando
polietileno blando (de baja densidad) o polietileno duro (de alta densidad).
o
Presentan buena resistencia química a los ácidos,
álcalis y disolventes.
o
Es antiadherente f rente a adhesivos, tintes y
barnices y difícil de imprimir.
o
Es transparente, ligero y flexible y buen aislante
eléctrico.
Sus aplicaciones, dependiendo del
tipo de plástico, son:
o
Polietileno blando - baja densidad: bolsas flexibles
para hogar, embalajes industriales, impermeabilizaciones agrícolas y de edificios,
botillería, recubrimientos, envases.
o
Polietileno duro-alta densidad: bolsas menos
flexibles, cajas para botellas, cajas para fruta, pescado..., envases de uso doméstico
e industrial, juguetes, cascos de seguridad laboral, cubos, bidones,
mascarillas de oxígeno, papeleras.
·
Poliestireno
– PS
Características que lo definen:
o
Resistencia a la tracción = 3-7 kg/mm2.
o
Densidad = 1,2kg/dm3.
o
Color: admite cualquiera.
o
Resistencia a compresión = 6-11 kg/mm2.
o
Se obtiene del estirol (derivado del petróleo y
el benzol).
o
Es brillante y transparente, fácil de moldear y económico.
o
Tiene, sin embargo, una gran fragilidad derivada
de su gran rigidez y muy sensible a los disolventes.
o
Posee gran resonancia acústica, por lo que se
emplea en radio y TV.
o
El poliestireno puede en una de sus versiones
ser un buen aislante térmico, pero deja mucho que desear como aislante acústico.
o
Existen dos versiones con claras diferencias: el
PS duro (muy frágil) y el PS expandido (porexpan o corcho blanco).
Sus aplicaciones dependen del
tipo de PS:
o
El PS duro se utiliza para embalajes y envoltorios
de productos de alimentación, para hacer reglas, escuadras, cartabones, bolígrafos,
cintas de escribir o casettes, bisutería, juguetes, regletas y accesorios eléctricos
y electrónicos.
o
El PS expandido es esponjoso y se utiliza como
aislante térmico. Como embalaje y envasado aísla el producto de golpes. Su baja
densidad le hace apto para decorados cinematográficos o de teatro.
·
Polimetacrilatos
– PMMA
Características
que lo definen:
o
Resistencia a la tracción: 7.5 kg/mm2.
o
Densidad= 1.2kg/dm3.
o
Alargamiento = 6 %.
o
Son conocidos como resinas acrílicas.
metacrilatos o vidrio aerifico.
o
Se obtienen a partir de la acetona o del ácido cianhídrico.
o
Son transparentes, siendo esta transparencia de
una calidad que no se deteriora con el tiempo ni con la luz.
o
Resisten bien los agentes químicos y atmosféricos.
o
Son de fácil moldeo y buenos aislantes eléctricos;
se pueden colar.
o
Son rígidos, tenaces, ligeros y resistentes a
los golpes.
o
Presentan el inconveniente de que se rayan con
facilidad y se deforman por acción del calor elevado.
Sus aplicaciones giran en torno a
la que es sin duda su característica más popular: la transparencia. Se utiliza
en artículos decorativos (tocador y cuarto de baño) y aplicaciones industriales
(parabrisas y ventanas de aviones y barcos, claraboyas y cubiertas, viseras de
sol, cristales de seguridad y faros de automóvil, techos y ventanillas
transparentes, aparatos de óptica y TV, gafas, máquinas fotográficas...).
·
E.
Poliamidas – PA
Características
que las definen:
o
Resistencia a la tracción = 5-8 kg/mm2.
o
Densidad- 1.2kg/dm3.
o
Resistencia a compresión - 5 - 10 kg/mm2.
o
Color: translucido. Inodoro e insípido.
o
Se elaboran a partir del fenol. Las más
conocidas son el nylon y el perlón.
o
Sus propiedades mecánicas están muy próximas a
las de algunos metales no ferrosos.
o
Buena textura, lo que hace que su rozamiento sea
bajo.
o
Buenas cualidades para soportar los agentes químicos
(se utilizan como recubrimiento).
o
Fácil moldeo y posibilidades de trabajar hasta
100°C.
o
Reforzadas con fibra de vidrio, mejoran sus
propiedades.
Sus aplicaciones giran en torno a
cojinetes, cremalleras, engranajes, correas de transmisión (por sus cualidades
de bajo rozamiento). Además, también se emplean en ventiladores, carcasas de máquinas,
tornillería y piezas de automóvil. Por sus buenas cualidades mecánicas, se
utiliza en forma de fibra para fabricar tejidos, cuerdas y cables.
·
Siliconas
Características
que las definen:
o
Se obtienen del fenol al sustituir el carbono
por silicio.
o
Químicamente son inertes y, además, son hidrófugas.
o
Son buenos aislantes eléctricos incluso a altas
temperaturas.
o
Se endurecen por calentamiento y resisten bien
los choques y el rozamiento.
o
Soportan bien los agentes atmosféricos, sobre
todo la humedad.
Sus aplicaciones más típicas son:
como revestimiento en camisas de motores, productos biológicos, cables eléctricos
y juntas de aislamiento. También se emplean como barnices y como sustituías del
vidrio, por ser transparentes y soportar bien los choques. Otras aplicaciones
son la impermeabilización, los aceites especiales para lubricar y los usos médicos.
·
Florados-PTFE
Características
que los definen:
o
Se obtienen del acetileno. Su proceso es
complejo pues, aun siendo termoplásticos, su viscosidad en fundido es alta, lo
que dificulta su moldeo.
o
Son muy resistentes químicamente y solo les
atacan materiales como el sodio fundido o el flúor naciente.
o
Sus propiedades mecánicas no son buenas, pero
pueden mejorarse agregando determinadas cargas reforzantes.
o
Su coeficiente de deslizamiento es muy bueno, de
igual manera que sus condiciones de aislante eléctrico.
o
Su proceso de obtención hace que sea un plástico
caro, aunque es muy utilizado.
Sus aplicaciones son muy
variadas: es parte esencial en la industria química, aeronaves, satélites y
equipos de comunicación (radio y TV), y en medicina. Quizás la aplicación más
popular sea como antiadherente en las sartenes (TEFLON). También se emplea en cojinetes
y válvulas cardiacas.
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