Materiales no metálicos

Estados de la materia plástica
1.− Macromoléculas y estado visco elástico
Los plásticos están compuestos fundamentalmente, por macromoléculas, es decir, larguísima cadenas de
átomos enlazados entre sí. Estas macromoléculas son de tal longitud que en realidad se encuentran retorcidas,
formando una maraña consigo mismas, y con las macromoléculas contiguas. Esto les da una consistencia
sólida. Cuando estas macromoléculas se calientan (caso de los termoplásticos), pueden llegar a adquirir
suficiente movilidad como para fluir, como un líquido. Se dice normalmente que los plásticos no tienen
forma", al igual que los líquidos. Podrían entender se como sólidos muy elásticos, o líquidos muy viscosos.
Para ser más precisos, hay que especificar que los plásticos son macromoléculas sintéticas, es decir, obtenidas
a partir de sustancias químicas sencillas, fabricables en el laboratorio. Se distinguen así de otras
macromoléculas que sí existen en la naturaleza, como la celulosa, las proteínas, o los almidones. Se trata, no
obstante, de macromoléculas mucho más pequeñas que las de la gran mayoría de plásticos.
2.− Monómero, polímero
Imaginemos a un grupo de niños jugando en el patio de un colegio. Si, de pronto, el maestro da la orden de
que todo se cojan de las manos, lo que se obtiene es una larga cadena, cuyos eslabones (monómeros) son
niños. Esto es posible gracias a que todos ellos, a pesar de sus naturales diferencias, tienen dos manos con las
que forman enlaces con sus compañeros. E1 resultado es un compuesto, que denominaremos poliniño
(polímero).
También las macromoléculas están formadas por pequeños eslabones unidos en una larga sucesión. A estos
eslabones, que de hecho son el punto de partida para su fabricación, se les denomina monómeros, y todos
ellos tienen en común s capacidad para reaccionar con otros iguales o parecidos, formando enlaces. A la
cadena completa se le denomina polímero, que significa "muchas partes". E1 proceso químico en el que,
partiendo de sustancias sencillas de una o varias clases, se llega a un polímero de estructura macromolecular
recibe el nombre de polimerización.
3.− Polimerización, policondensación, poliadición
La polimerización, en todas sus numerosas variantes, se lleva a cabo en complejas instalaciones industriales,
bajo estrictos controles de las condiciones de reacción (presión, temperatura, proporciones de los reactivos,
catalizadores). Los productos obtenidos suelen recibir un nombre formado por el prefijo poli− y el nombre del
o los monómeros empleados para su fabricación. Abreviaturas:
Polietileno PE
Polipropileno PP
Poli(cloruro de vinilo) PVC
Poliestireno PS, SB
Copolímero de acrilonitrilo−estireno SAN
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Copolímero de acrilonitrilo−butadieno−estireno ABS
Poli(metacrilato de metilo) PMMA
Polioximetileno POM
Poliamida PA
Poli(tereftalato de butilo) PBT
Poli(tereftalato de etilo) PET
Policarbonato PC
Poli(éter de fenilo) modificado (PPE+SB)
Poli(sulfuro de fenilo) PPS
Polisulfora, poliétersulfona PSU, PESU
Poliarilétercetona PAEK
Politetraflúoretileno PTF
Resinas de urea−formaldehido OF
Resinas epoxi EP
Resinas de poliéster insaturado UP
Cuando el nombre del monómero consta de más de una palabra es necesario separar éste con paréntesis del
prefijo poli−. En tratarse de una mezcla de polímeros, se unen mediante un signo "+" y el conjunto se encierra
entre paréntesis. Ejemplo: (PPE+SB)
Existen tres tipos básicos de polimerización: la polimerización, propiamente dicha, la policondensación y la
poliadición.
Polimerización
En la polimerización, los monómeros se acoplan unos con otros de manera sencilla, abriendo sus enlaces
internos y estrechándolos con los de los monómeros contiguos. Por este proceso se fabrican polímeros como
el PE y el PP, de GRAN importancia económica.
Policondensación
A1 formarse la unión de un par cualquiera de monómeros se produce la separación de un subproducto de
reacción sencillo, como p. ej. agua. De ahí el nombre de condensación. Normalmente se pone de dos tipos
diferentes de monómeros, que no reaccionan entre sí, sino unos con otros. Ejemplos de este proceso son la PA
y el PC (policondensados).
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Poliadición
En este proceso se parte normalmente de dos o más productos de partida, que se unen sin que hay separación
de moléculas de agua. La unión no es tan simple como en la polimerización, ya que implica una redistribución
de los átomos. Una imagen válida es imaginar una cadena formada por piezas de un "lego", encajadas unas
sobre otras. Algunos plásticos obtenidos por poliadición (poliaductos) son las resinas epoxi y los poliuretanos.
4.− Homopolímero, copolímero, terpolímero
Los monómeros que intervienen en una polimerización pueden ser distintos. E1 "poliniño" descrito
anteriormente es en realidad un homopolímero, ya que sus componentes son sólo de una clase. En cambio, si
en el patio donde se fabricó el "poliniño" dejamos entrar a niñas, el resultado final será un copolímero
niño−niña (obsérvese el guión entre los diferentes monómeros). Finalmente, si además de niños y niñas hay
mujeres adultas, lo que se obtendrá será un terpolímero niño−piña−mujer: Los copolímeros (y los
terpolímeros) pueden estar formados por niños y niñas distribuidos al azar, ó biers por bloques de sólo niños o
sólo niñas.
5.− Aleaciones ("blends")
Cuando se quiere aprovechar las propiedades positivas de dos polímeros diferentes a la ver, puede intentarse
mezclarlos Los blends no tienen nada que ver con los copolímeros, en los que la mezcla es una mezcla de
monómeros, la cual se lleva a cabo antes de empezar la polimerización.
6.− Polímeros isotácticos, sindiotácticos y atácticos
Su estructura es perfectamente ordenada. Es un "poliniño" isotáctico.
También ordenado, pero de diferente estructura, aunque no dejaría de ser el mismo polímero. Un polímero
sindiotáctico.
Atáctico, sin ordern. Pero seguirá siendo un "poliniño".
En la práctica, no existen polímeros 100 isotácticos. Todos los que son fundamentalmente isotácticos tienen
algo de atácticos.
7.− Polímeros lineales y ramificados
E1 "poliniño" del apartado anterior es un ejemplo de polímero lineal. Forzosamente debe ser así, ya que cada
niño tiene sólo dos brazos. Si alguno tuviera tres brazos (tres posibilidades de enlace), por el tercer brazo
podría empezar una ramificación de la cadena principal.
Hay polímeros como el polietileno, que muestran frecuente_ ramificaciones en la cadena principal. La
cantidad y longitud de estas cadenas dependen en gran manera de las condiciones de la fabricación (presiones,
temperaturas).
La ramificación más o menos intensa se refleja en propiedades bastante variables. La más evidente es la
densidad. U conjunto de cadenas muy ramificadas no puede compactarse d una manera tan estrecha como otro
formado por cadenas sin prácticamente ramificaciones notables. E1 resultado es que el primer polímero es
más "esponjoso", es decir, menos denso.
Además de la densidad, varían otra propiedades importantes, como la rigidez o el punto de fusión. También la
transformación es distinta.
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8.− Polímeros reticulados
Existen polímeros en los que no se puede hablar de cadenas independientes, ya sean ramificadas o no. En
estos polímeros, la estructura fundamental es la malla o red. Esta red puede ser de malla ancha o malla
estrecha. Las comparaciones más directas pueden ser, para el primer caso, un somier de colchón, y para el
segundo, una construcción de mecanotubo para niños. E1 proceso que parte de los monómeros y avanza hasta
esta clase de polímeros se denomina reticulación. Durante esta reacción, los monómeros no se unen dos a dos,
sino que se producen uniones a tres o más monómeros contiguos. En función del arado de reticulación, se
tienen polímeros débilmente reticulados (elastómeros, como el sorrier) o fuertemente reticulados
(termoestables, como el mecanotubo).
9.− Clasificación de los polímeros según su comportamiento termomecánico
TERM0PLASTICOS PE, PVC, PA, ABS, PBT, etc
− fundibles y solidificables repetidamente
− solubles a temperatura ambiente
ELASTÓMEROS Gomas, cauchos, poliésteres
− infusibles
− hinchables con disolventes
− insolubles a temperatura ambiente
TERMOESTABLES Resinas epoxi, poliuretanos
− infusibles
− no hinchables
− insolubles a temperatura ambiente
Los termoplásticos tienen la capacidad de fundirse por aporte de calor, adoptar un estado viscoso que permite
el moldeo, y enfriarse conservando la nueva forma (distinta la original).
Los elastómeros, como los cauchos, tienen, a temperatura ambiente, un comportamiento gomoelástico, es
decir, son capaces de absorber grandes cantidades de energía en forma de impacto, y recuperarse sin mostrar
deformaciones permanentes. Reticulación débil, capaz de deformarse sin llegar a romperse. Como las
moléculas no son independientes (habría que hablar, en todo caso, de una sola molécula gigantesca), estos
plásticos no pueden fundirse n, disolverse (ya que ambos procesos implican la separación d las
macromoléculas entre sí) sin destruir la retícula.
Los termoestables se caracterizan por poseer una estructura muy rígida y dura, debido a su malla densamente
reticulada (como un mecanotubo). Esta configuración les hace ser extremadamente resistentes frente a la
temperatura (más: que la gran mayoría de termoplásticos), de lo que se derive su nombre. Sin embargo, si la
temperatura asciende lo suficiente, el resultado no es la fusión sino la descomposición (destrucción de la
retícula). A1 mismo tiempo, frágiles. Como los espacios del interior de su malla son may estrechos, no hay
ningún disolvente capaz de hincharlos o disolverlos. Sólo es posible reciclarlos convirtiéndolos en polvo y
usándolos como cargas en nuevos productos termoestables.
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10.− Termoplásticos amorfo y parcialmente cristalinos
Los termoplásticos son el grupo de plásticos con mayores posibilidades técnicas. Como ya se ha visto, los
termoplásticos pueden tener cade-nas prácticamente lineales o considerablemente ramificadas. Dejando a un
lado la ramificación, otro aspecto importante a valorar es el volumen de los monómeros, y por extensión, de
las cadenas macromoleculares.
Imaginemos que tenemos una cadena formada no por niños sin por mujeres en trajes de época, con grandes
faldas acampa- nadas y rígidas. La cadena que forman tendrá macho más volumen que las cadenas de niños.
Estas últimas podrán aproximarse unas a otras en mayor medida de lo que les es posible a las cadenas de
mujeres con falda. Lo mismo suce-derá si en lugar de mujeres con falda consideramos una cadena de niños
que sostienen un objeto de gran volumen (p.ej. una gran pelota de playa).
Salvando las distancias, esto es más o menos lo que ocurre con los polímeros Algunos de ellos (como p.ej. el
PS o el PVC) tiene estructuras voluminosas que les impiden compactarse fuertemente, y, en consecuencia,
adoptan una estructura espacial desordenada y amplia. Otros, en cambio, poseen cadenas estrechas, que,
aunque estén ramificadas, si pueden acercarse lo suficiente como para formar haces ordenados, en los que
grandes segmentos de unas cadenas discurren paralelos a segmentos análogos de la misma o de otras cadenas.
Las diferencias más notables son:
AMORFOS
− Normalmente transparentes
− Resistencia mecánica media
− Poca resistencia a la fatiga
− No poseen intervalo de fusión definido
− Bajas contracciones de moldeo
PARCIALMENTE CRISTALINOS
− Opacos
− Gran resistencia mecánica, en
especial a la fatiga
− Poseen un intervalo de fusión muy
definido (3º4º)
− Grandes contracciones de moldeo
AMORFOS PARCIALMENTE CRISTALINOS
PVC PE
PS, SB PP
SAN POM
ABS, ASA _ PA
PMMA PBT, PET .
PC PPS
(PPE+SB) PAEK
PSU, PESO
11.− División de los plásticos según el campo de aplicación
• Plásticos estándar
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Más de la mitad de la producción mundial de plásticos cae dentro de esta categoría. Características medias.
PE−LD
PE−HD
PP
PS
PVC
• Plásticos técnicos
Piezas técnicas sometidas a importantes esfuerzos térmicos o mecánicos, o bien con grandes requerimientos
de transparencia o acabado superficial. Precio medio.
SAN
ABS
ASA
PMMA
PC Plásticos de ingeniería
(PPE+SB) .
PA
POM
PHT
PET
Termoestables
• Plásticos de altas prestaciones
Estos plásticos se caracterizan por los altos niveles de resistencia térmica, mecánica y química que
proporcionan a las piezas que se fabrican con e11os..Precio elevado o muy elevado.
LCP (Cristales líquidos)
PSU
PESO
PPS
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PAEK
Procesos de fabricación:
Existe una diferencia esencial entre las reacciones de polimerización y las de policondensación, pues mientras
aquéllas se asemejan por su rapidez a las reacciones explosivas, éstas pueden ser controladas perfectamente
durante todo el proceso. A pesar de ello, la síntesis es muy parecida en ambos casos: se trata de conseguir que
el monómero 0 la mezcla de reactivos alcancen una determinada temperatura, generalmente en presencia de
un catalizador. Las reacciones químicas, según las sustancias empleadas y las características que se deben
conseguir en el producto, pueden ser de los siguientes tipos:
a) Reacción en masa. Se aplica fundamentalmente en los casos de policondensación y se realice sin ningún
tipo de disolvente. E1 producto obtenido es bastante heterogéneo, pues a medida que progresa la reacción la
materia se hace más viscosa, resultas imposible la agitación y esto provoca que la temperatura no pueda ser
uniforme.
b) Reacción en solución. Se utilice especialmente en los casos de polimerización y se realice a partir de una
disolución del monómero. Si el polímero es insoluble en el disolvente, caso en que se obtiene un producto
muy homogéneo, va precipitando a medida que avanza la reacción. Si no lo es, debe aislarse del disolvente y
de los restos de monómero, por destilación.
c) Reacción en emulsión. Se utilice exclu-sivamente en los casos de polimerización y se realice a partir de
una emulsión del monómero en agua, lograda por agitación y por adición de sustancias emulsionantes.
El polímero se separa del agua por filtrado y centrifugación.
d) Reacción en suspensión. Como la an-terior, se utilice en los casos de polimeri-zación y se realice de
manera muy similar, sin la presencia del agente emulsionante.
Materiales adicionantes. Los más usados son:
• Las fibras de gran tenacidad, para mejorar la resistencia a la tracción. Pueden ser de vidrio neutro, de
amianto, de celu-losa o textiles sintéticas.
• Los residuos vegetales más o menos finamente molidos, que se añaden pare me-jorar la resistencia al
impacto. Esta adi-ción se efectúa, en general, en los materiales termoendurecibles.
c) Los pigmentos y colorantes, incorpo-rados pare dar al plástico un color deter-minado que mejore su
presentación. Los colorantes sólo son posibles en forma de pigmentos o cuando la resinas presentan sus
funcionales con afinidad por el empleado.
d) Los plastificantes, incorporados mejorar la plasticidad.
e) Las cargas inertes o materiales d lleno, que se incorporan para disminuir coste del producto. Otra carga de
este muy singular, y que ha adquirido una me importancia temologica, es el que otros gases dispersos en el
plástica forma de burbujas más o menos finas.
Procesos de conformación.
El principal método de conformación de los plásticos es el moldeado en caliente, que permite fabricación en
serie de piezas de formas complicadas o no. Todo el proceso es susceptible de automatizarse fácilmente, el
consiguiente ahorro de mano de obra. Las técnicas de conformación varían según la plasticidad de la resinas
utilizada. Cuando se emplean resinas termoplásticos el calentamiento sólo sirve para dar la forma definitiva, y
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el producto debe enfriarse antes de ser sometido a cualquier manipulación posterior. En el caso de las resinas
termoestables la temperatura favorece tanto la conformación como el endurecimiento y, el producto puede ser
manipulado, incluso en caliente, una vez ha finalizado la condensación. Las técnicas de conformación o
transformación de plásticos pueden clasificarse en dos grandes grupos: técnicas de fabricación continua y 1as
de fabricación discontinua. Mediante las primeras cabe obtener productos , intermedios o acabados, de
longitud teóricamente ilimitada. Mediante las segundas se consiguen productos intermedios por unidades de
longitudes máximas de 1 m, o productos acabados fabricados en serie por métodos artesanales.
LOS MÉTODOS CONTINUOS DE FABRICACION
Son fundamentalmente dos:
Moldeo por extrusión. La materia utilizada es siempre termoplástica. Es fluida mediante calor en una
maquina especial equipada con un alimentador tornillo, y seguidamente es enfriada por aire o agua a la salida
del dispositivo de trefilación. Esta técnica se puede a la fabricación de perfiles, hilos, tubos, hojas, películas,
etc. La Fig. 1 recoge el esquema de la fabricación de hilos de plástico por extrusión.
b) Laminado por calandra. La materia termoplástica, previamente fluidificada mediante calor, pasa a través
de una serie de cilindros, también recalentados, cuya separación da el espesor de la hoja.
LOS MÉTODOS DISCONTINUOS son may variados. Los principales, utilizados para obtener piezas entre
unos pocos gramos y alrededor de 10 Kg., son los siguientes:
a) Moldeo por inyección. Se aplica preferentemente a los termoplásticos, pero también puede serlo a los
termoestables. La materia plástica es introducida en un cilindro calentado exteriormente y empujada por un
émbolo hacia el molde, que se refrigera si la sustancia es termoplástica, o se calienta si es termoestable.
Después se abre el molde y puede extraerse la pieza. Todo el ciclo (inyección, apertura del molde y eyección)
puede realizarse automáticamente y se recoge de forma esquemática.
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b) Moldeo por compresión. Se emplea principalmente para materiales termoestables. El ciclo de trabajo se
muestra en la Fig. 3. El polvo o los gránulos para moldeo se introducen en el molde, previamente calentado
hasta unos 1500 C. Se produce luego la compresión, y tras un cierto tiempo, necesario para consumar la
policondensación, la pieza es expulsada del molde. En el caso de objetos de gran espesor, la materia es
precalentada en el exterior, con el fin de que la temperatura se reparta uniformemente en toda la masa.
• Conformado. Se aplica a placas de materias termoplásticos y consiste en el reblandecimiento de las mismas
mediante calor y sin aplicación sobre la forma que se desea obtener mediante una ligera presión o por la
acción del vacío.
d) Coladas. Las coladas permiten la obtención de piezas de tamaños may variados, desde las minúsculas hasta
las de tamaño indefinido. Las materias termoplásticos pueden ser coladas y polimerizadas tanto en frío como
en caliente. Los moldes utilizados pueden ser may poco resistentes, ya que no se suele utilizar sobrepresiones
y las piezas obtenidas pueden alcanzar cualquier dimensión. Las materias termoestables son susceptibles
también de ser coladas, aunque las dimensiones de las piezas obtenidas son siempre inferiores a las obtenidas
en el caso anterior.
e) Estratificación. La estratificación es una técnica que permite obtener piezas de plástico armado. Los
estratificados están constituidos por una armadura (papel, madera, fibra de vidrio, amianto, etc.) que aporta la
resistencia mecánica, rodeada por una resina, generalmente termoestable. Se obtienen impregnando la
armadura con la resina liquida, que se endurece posteriormente. Cuando la estratificación se realiza sin aplicar
presión alguna, el proceso sólo se diferencia de una colada en la introducción de la armadura, y pueden
obtenerse piezas de gran tamaño, como techos artificiales, casos de determinados tipos de embarcaciones, etc.
Si el proceso se realiza a alta presión, las piezas obtenidas son necesariamente más pequeñas y se utilizan
sobre todo en las Ind. mecánica y eléctrica.
J) Obtención de espumas. Las espumas son cuerpos formados generalmente por gran cantidad de células
cerradas y estancadas, obtenidas a partir de ciertos aditivos volátiles que se descomponen en el proceso de
calentamiento de la masa plástica y desprenden gases que quedan aprisionados en ella.
ADITIVOS
Después de una polimerización se hace necesaria una etapa suplementaria de confección en la que al plástico
se le añaden aditivos para perfilar sus propiedades.
Hay dos grandes clases de aditivos aquellos que son imprescindibles y los que son optativos.
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Las razones fundamentales del empleo de aditivos son:
• Una dosificación correcta: Una cantidad insuficiente puede resultar inútil mientras, que un exceso
puede tener consecuencias negativas para la calidad de las piezas finales.
• Compatibilidad: Los aditivos deben poderse mezclar de manera homogénea, si el aditivo no es soluble
puede llegar a producirse migración; que consiste en un desplazamiento masivo dela aditivo en el
interior del plástico hacia su superficie
• Ausencia de interacciones entre distintos aditivos: Estudio de la incompatibilidad de los diferentes
aditivos con el fin de aumentar la capacidad de sus propiedades. Algunos pares de aditivos se emplean
siempre juntos ya que su acción se complementa y se refuerza mutuamente. Se habla entonces de
efectos sinergéticos.
• Estabilizantes
Resulta necesario aditivar las poliamidas con estabilizantes para que no se oxiden durante la transformación.
Se utilizan como aditivo para evitar las degradaciones que sufre el plástico en los procedimientos de
transformación por calor y para una mayor duración cuando ha de estar expuestos al sol.
• Plastificantes
Son aditivos de consistencia pastosa que se introducen al polímero para que se interpongan entre sus
macromoléculas con el objeto de que la estructura final sea menos rigida,y mas resistencia al impacto.
(Acondicionamiento) refrigerar rápidamente las piezas inyectadas en moldes.
• Lubricantes
Ciertos plásticos comportan un mal comportamiento en estado de fusión es decir no fluyen bien por dentro de
la maquina de transformación, esta fricción puede llegar a degradar el polímero. En estos casos se utiliza
lubricantes, que permiten una mayor fluidez y una menor adherencia del plástico al molde, estos lubricantes
no son beneficiosos para operaciones posteriores al inyectado, como el pintado, soldado o la impresión del
plástico.
• Desmoldeantes
Estos son productos con propiedades antiadherentes que se aplican directamente al molde para facilitar la
extracción de la pieza obtenida.
• Cargas y esfuerzos
Los refuerzos mas habituales son las fibras de vidrio (largas o cortas), las esferas de vidrio, las cargas
minerales (talco, carbonato cálcico, silicatos , grafito), y las fibras de carbono. Es frecuente mezclar dos
cargas en un mismo plástico (p.ej. fibra de vidrio y talco)
Algunas cargas especiales, como el sulfuro de molibdeno, tienen misiones especificas, como aumentar la
capacidad de deslizamiento de las piezas terminadas.
• Colorantes
El calor natural de los polímeros varia entre transparente mas o menos amarillentos o azulado, hasta los tonos
pardos o verdosos pasando por una gran gama de blancos lechosos o marfiles.
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La gama de colores realizables es prácticamente infinita.
El dióxido de titanio es el preferido para los tonos blancos.
Para los tonos intermedios existen colorantes de base muy variada:
• Orgánicos e inorgánicos.
• Estables o sensibles al calor
• Con o sin tendencia a migrar
El coloreado puede realizarse en origen o sea en la planta de fabricación o bien en el centro de transformación.
También existen empresas teñidoras.
El procedimiento mas común de dar calor es la adición de granzas masterbach, se trata de concentrados de
color con base polimérica.
• Inifugantes
Los aditivos inifugantes tienen la misión de dificultar la combustión. Según el grado de efectividad y
dosificación pueden ser:
−Incombustibles (plásticos pluadores como el teflón)
• Autoextingibles (poliestireno, ABS, poliamidas)
• Autoextingibles intrínsecos (sin aditivos, poliestersulfona o polisulfuro de fenilo)
• Combustibles (polietileno, ABS, la resina acetálica
• Fácilmente combustibles (poliestireno, poli (metracrilato de metilo)
• Antiestaticos y aditivos conductores
Las cargas de electricidad estática que acumulan en la superficie por efecto del rozamiento no pueden
descargarse hasta tierra y actúan atrayendo el polvo del ambiente. Para evitar el polvo se añaden aditivos
higroscópicos que migran hasta la superficie donde atraen humedad y repelen el polvo.
Si se desea aditivos permanentes es necesario recurrir a aditivos conductores como los negros de humo o las
virutas metálicas que forman caminos conductores por donde la descargas electroestáticas pueden tomar
contacto con la tierra.
Propiedades de los plásticos
• Mecánicaas
Los plásticos y los termoplásticos tienen un intervalo de comportamiento elástico relativamente corto. Las
deformaciones son permanentes o irreversibles. Si la carga cesa el plástico no es capaz de recuperarse debido
a que las macromoléculas que lo componen han sido estiradas en exceso.
Los termoplásticos cargados con fibras muestran con gran pendiente de rigidez, que acaban de manera brusca
al alcanzarse su punto de rotura.
El plástico cede debido a que su estructura interna(amorfa o parcialmente cristalina a base de grandes
macromoléculas enmarañadas o dispuestas en haces regulares) se han desmoronado y no ofrecen ya tanta
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resistencia al estirado. A esto se llama fluencia en frío.
Los termoestables reaccionan ante los esfuerzos mecánicos de un modo mas parecido a los metales. A causa
de su estructura interna de malla reticulada, las macromoléculas no pueden deslizarse unas por encima de
otras.
(B) Fricción y desgaste
Depende de multitud de factores:
• El par de fricción la estructura superficial de la pieza de plástico el lubricante, la carga especifica y la
velocidad de rozamiento:
Algunos aditivos empleados usualmente para mejorar este comportamiento son el sulfuro de molibdeno y el
tetrafluoretileno.
© Comportamiento térmico
Termoplásticos amorfos : A temperatura ambiente son materiales duros. Si se calientan por encima de la
llamada temperatura de transición vítrea se encuentra en un estado llamado termoplástico, si se aumenta
mucho mas la temperatura las macromoléculas pueden llegar a deslizarse unas con otras. De seguir subiendo
la temperatura el plástico alcanza la temperatura de descomposición y se degradará .
Termoplásticos parcialmente cristalinos: A temperatura ambiente son duros y tenaces y a temperatura bajo 0
se muestran frágiles.
Plásticos reticulados: El comportamiento de elastómeros y termoestables es similar con las lógicas
diferencias debidas a su distinto grado de reticulación.
(D) Comportamiento químico
Es bastante frecuente que los plásticos sean resistentes a productos considerados como corrosivos como los
ácidos o álcalis fuertes, en cuanto a los disolventes no mantienen todos esa propiedad.
El agua no es muy tolerada por los plásticos cuando esta a temperaturas mayores de 60º permanentemente,
puede conducir a la descomposición parcial del polímero.(hidrólisis)
(E) Comportamiento al fuego
Existen plásticos que arden con relativa facilidad, los cuales pueden modificarse favorablemente mediante la
adición de aditivos inífugos.
(F) Comportamiento eléctrico
Los plásticos son excelentes aislantes, o lo que es lo mismo , pésimos conductores. Les convierten en
materiales idóneos para la electrónica y la electrotecnia.
Han desarrollado plásticos que poseen conductividad intrínseca son capaces de conducir la electricidad como
los metales.
(G) Envejecimiento
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Los plásticos sufren degradaciones cuando se les expone a agresiones ya sean de tipo ambiental térmico o
mecánico. En el caso, por ejemplo de piezas expuestas a los agentes atmosféricos (lluvia, sol, calor), un
cambio de color puede considerarse el final de la vida útil de la pieza.
Agentes ambientales: Puede clasificarse los termoplásticos en aquellos que son moderadamente o muy
resistentes a la intemperie.
Envejecimiento térmico: el calor es también causante de las perdidas de las propiedades, una exposición
prolongada a temperatura excesivas puede causar un descenso de considerables propiedades mecánicas.
• Absorción de humedad
Existe una serie de termoplásticos llamados higroscópicos, que absorben humedad del ambiente. La presencia
de humedad resulta de riesgo en procesos de transformación para el acabado de piezas, la humedad puede
aparecer en forma de ráfagas, o burbujas, que afean el aspecto de las piezas, se hace imprescindible un
presecado previo a la transformación. En otros casos es necesario el empleo de un equipo de deshumificación.
CLASES DE PLÁSTICOS
Fenol−formaldehido
Fenol−furfural
TERMOESTABLES
Urea−formaldehido
Melanina−formaldehído
Caseina−formaldehido Anilina−formaldehido
Nitrocelulosa
TERMOPLASTICOS CELULOSICOS Acetato de celulosa
Acetobutirato de celulosa
Etilcelulosa
Polietileno
Poliestireno
Policloruro de vínilo
Policloruro de vinilideno
TERMOPLASTICOS VINILICOS .
Poliacetato de vinilo
Polialcohol de vinilo
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Acetai, formal y butiral de polivinilo
Polimetacrilato de metilo
Poliamidas
Poliuretanos
Poliesteres Resinas alcidicas
Cumarona−indeno
OTROS PLASTICOS Siliconas
Polipropileno
Polítretafluoretileno
Epoxi
Policarbonatos
Termoestables
Las resinas termoestables se obtienen, salvo el fenol−furfural, que es la menos importante, de la reacción de
policondensación del formaldehido con otro compuesto químico, como el fenol, la urea, etc.
El formaldehido (HCHO) es un gas a la temperatura ordinaria que también se presenta en solución acuosa con
la denominación de formalina.
Se obtiene el formaldehido por hidrogenación del óxido de carbono (CO), y actualmente en mayor cantidad
por oxidación del metano, que es el principal componente del gas natural que acompaña siempre al petróleo.
El formaldehido actúa como estabilizador en las resinas de las que forma parte, ya que, por ejemplo, en el
fenol=formaldehido basta variar en su obtención la proporción de formaldehido por debajo o por encima de la
de fenol para que la resina resulte termoplástica o termoestable. Otro ejemplo notable es el de la caseína, que
es una resina termoplástica, y con adición de formaldehido resulta termoestable.
Las principales resinas termoestables son:
Fenol−formaldehido
Fenol−furfural
Urea−formaldehido
Melanina−formaldehido
Caseína−formaldehido _
Anilina−formaldehido.
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RESINAS DE FENOL FORMALDEHÍDO
El fenol formaldehido es el primer plástico producido industrialmente, que es bien conocido en España con el
nombre de baquelita.
Las resinas del fenol formaldehido son de color amarillo rojizo (color miel). En su estado original se
denominan Resol (o resina A) y son solubles en alcohol y acetona, por lo que se utilizan para la fabricación de
barnices, lacas, etc.
Calentadas ligeramente las resinas originales, o sea, las Resol, se convierten en Resitol (o resina B), que ya no
es soluble en los disolventes citados, pero todavía es termoplástica y se ablanda cuantas veces se calienta hasta
cierta temperatura.
Si se calientan las resinas B o Resitol a temperaturas más elevadas se transforman en Resit (o resina C), que es
ya termoestable, es decir, no se ablanda cuando se vuelve, a calentar.
La resina C o Resit es un producto duro y brillante que resiste temperaturas hasta de 300° y es un buen
aislante del calor y la electricidad a inatacable por la mayoría de los ácidos.
Para producir resinas en polvo para el moldeo de más fácil manipulación se emplean proporciones de
formaldehido inferiores a las del fenol, obteniéndose así una resina denominada Novolaca, que es
termoplástica.
RESINAS DE FENOL FURFURAL.−
Se puede sustituir el formaldehido por el furfural, resultando unas resinas parecidas a las de fenol
formaldehido, que solidifican más yentamente y fluyen peor. En cambio, tienen poca contracción y, por
consiguiente, pocas deformaciones por el calor, por lo que se emplean para hacer piezas con medidas muy
exactas, planchas tipográficas, tapas para distribuidores, etc.
RESINAS DE UREA FORMALDEHIDO.
Las resinas de urea formaldehido están formadas por la reacción de la urea, que es un producto sólido; con el
formaldehido.
Estas resinas son incoloras a inodoras, muy duras y tenaces y constituyen buenos aislantes de la electricidad.
Los polvos de urea formaldehido con carga generalmente celulosa se utilizan para la
fabricación de vasos, platos, etc., y material eléctrico y pantallas transparentes para alumbrado.
RESINAS DE MELAMINA FORMALDEHIDO.
En España se conoce esta resina con el nombre comercial de Melopas.
La melamina−formaldehido se produce por la reacción del formaldehido sobre la melamina. La melamina es
una resina termoestable que se presenta en forma de polvos incoloros, inodoros a insípidos. Resiste el calor
mejor que otros termoplásticos. Admite muy bien cualquier coloración y tiene excelentes propiedades
eléctricas.
En España no se produce este plástico y se importa para la fabricación de vajillas, útiles de cocinas y
laminados decorativos como los ya citados de Fórmica, Fantasit, etc., utilizados para la fabricación de
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muebles.
RESINAS DE CASEINA FORMALDEHIDO.
La caseína se obtiene principalmente de la leche desnatada, aunque también se produce modernamente de las
semillas de la soja.
La caseína es termoplástica, pero se transforma en termoestable haciéndola reaccionar con el formaldehido.
La resina de la caseína−formaldehido, conocida comercialmente con la denominación de Galalita, se presenta
en color cuerno; La galalita se emplea mucho para la fabricación de botones, pero actualmente tiene pocas
aplicaciones.
ANILINA FORMALDEHIDO.
Se obtiene esta resina por condensación de la anilina por el formaldehido..
Es un plástico termoestable de color amarillo rojizo o marrón, que tiene un alto punto de reblandecimiento y
escasa fluidez. Posee gran rigidez dieléctrica y bajas pérdidas en corriente de alta frecuencia, por lo que se
emplea para aislantes eléctricos, soportes' para tubos de televisión, etc.
Termoplásticos celulósicos
Los plásticos derivados de la celulosa son todos termoplásticos, es decir, que reblandecen con el calor cuantas
veces se calientan y constituyen el grupo más antiguo de esta clase de plásticos.
Todos los plásticos de este grupo se producen partiendo de la celulosa como materia prima fundamental, que
se obtiene generalmente de los linters de algodón, que son las fibrillas que quedan adheridas a las cáscaras de
los frutos de algodón y que están compuestos aproximadamente por 94 % de celulosa.
Los plásticos celulósicos no es necesario polimerizarlos para alargar sus moléculas, ya que la celulosa está
formada por macromoléculas constituidas por cadenas de 2.000 a 3.000 moléculas de glucosa.
Los plásticos derivados de la celulosa más importantes son la nitrocelulosa, el acetato de celulosa, el
acetobutirato de celulosa y la etilcelulosa.
NITROCELULOSA.
La nitrocelulosa o nitrato de celulosa es la resina base de un plástico muy conocido en España con el nombre
de celuloide, que se fabrica desde 1870 y que durante muchos años ha sido un producto insustituible para la
fabricación de películas cinematográficas y otros artículos.
Una vez obtenida la nitrocelulosa en forma de polvo blanco, se plastifica amasándola con alcanfor, que es un
aceite natural, obteniéndose una masa transparente ligeramente amarillenta que puede colorearse añadiéndole
pigmentos. Este es el producto conocido comercialmente con el nombre de celuloide.
El celuloide es un material muy tenaz, de gran resistencia a los choques y a la tracción.
Se moldea muy fácilmente a temperaturas comprendidas entre 80° y 130°, pudiendo reducirse a láminas
finísimas.
El celuloide tiene el gran inconveniente de que es muy inflamable.
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ACETATO DE CELULOSA.
El acetato de celulosa es actualmente el más importante de los plásticos derivados de la celulosa.
Se obtiene tratando los linters de algodón con ácido acético y anhídrido acético en presencia de un catalizador
como el ácido sulfúrico.
El acetato de celulosa es un material termoplástico transparente, incluso a luz ultravioleta. Es muy tenaz y
resistente. Tiene, en cambio, el inconveniente de que es ligeramente higroscópico. Como es menos inflamable
que el celuloide, sustituye a este material para la fabricación de películas, aunque es menos flexible.
ACETOBUTIRATO DE CELULOSA.
Esta resina es similar al acetato de celulosa, pero es menos higroscópica, ya que admite menos de la mitad de
agua que ésta, en inmersión prolongada.
Se prepara también partiendo de los linters de algodón tratados con ácido acético y una mezcla de anhídrido
acético y ácido butírico.
Es una resina termoestable, blanca, escamosa. Se emplea para la fabricación de piezas de automóviles, como
volantes, etc.
ETILCELULOSA.
Es el plástico celulósico más moderno, pues su fabricación no se inicia hasta 1936, adquiriendo después gran
desarrollo.
Se prepara tratando los linters de algodón con hidróxido sódico. Después la celulosa alcalina obtenida se hace
reaccionar con cloruro de etilo, cuyo radical etílico reemplaza al sodio y se forma la etilcelulosa.
La etilcelulosa es una resina termoplástica de color blanco. Es la más ligera de todas las resinas derivadas de
la celulosa, pues su densidad es 1,14. Su propiedad más notable es su resistencia a las bajas temperaturas, ya
que conserva íntegramente sus propiedades mecánicas, elasticidad y resistencia al choque a temperaturas de
50° bajo cero. Se emplea mucho por su resistencia y poco peso en las fabricaciones aeronáuticas.
Termoplásticos vinílicos
POLIETILENO
El polietileno (PE) es un termoplástico parcialmente cristalino que se presenta bajo multitud de apariencias. El
criterio mas importante para clasificar es la densidad. Es un material parecido a la cera, translúcido. Según su
densidad se clasifica:
PE−LD / de baja densidad 0'86 −0'92 g/cm3
PE−LLD/ lineal de baja densidad 0'92−0'94 g/cm3
PE−HD / de alta densidad 0, 94 − 0, 965 g/cm3
E1 polietileno de baja densidad es el más importante, en cuanto al volumen de producción, aunque en 1a
década de lo, 80, el polietileno lineal ha conseguido penetrar con mucho éxito en el sector de láminas. Este
material no tiene prácticamente ninguna aplicación en inyección. E1 polieti-leno es el termoplástico con el
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mayor, volumen de producción a escala mundial. E1 polietileno, en todas sus variantes, así como el polipropileno (PP), caen bajo la denominación genérica de poliolefinas. Se trata de materiales de bajo precio, de
consistencia cerosa (cuando no están reforzados), cuya obtención tiene lugar a partir de sustancias obtenidas
del petróleo, como la nafta. Es por ello que, frecuentemente, las fábricas de poliolefinas se localizan muy
cerca de los crackers donde se obtiene la nafta.
Propiedades físicas: Según el espesor de la lámina el PE puede ser opaco, transparente (el PE−LD es más
transparente que el PE−HD) o presentar diverso grados de.turbidez. Su superficie es mate. Las láminas finas
de PE son impermeables al vapor de agua, pero dejan pasar, en cambio, el nitrógeno, el oxígeno y el dióxido
de carbono. Sin aditivos ade-cuados.(negro de humo, p.ej.), no resiste la intemperie..
Propiedades termomecánicas: En comparación con el resto de termoplásticos, el PE tiene menos
resis-tencia, dureza y rigidez, pero una gran capacidad de estirado y una resistencia al impacto muy alta,
incluso a bajas temperaturas.
E1 PE−LD pueden considerarse un material relativamente flexible y blando, y puede aplicarse a temperaturas
que no superen los 80°C; el PE−HD es más firma y duro, y puede emplearse hasta 100°C. (Las propiedades
físicas del PE−LLD están entre las del PE−LD y el PE-− HD).
Propiedades eléctricas: Los PE tienen, debido a su baja polaridad superficial, mucha tendencia.a acu-mular
cargas electrostáticas.
Própiedades químicas Resisten muy bien ácidos, bases, grasas y aceites, y.mal, o muy mal, los disol-ventes
orgánicos, en especial, los clorados (como el cloroformo), así como los productos oxidantes (ácido nítrico). Su
tendencia a la fisuración por tensiones es notable, sobre todo en presencia de alcoholes y ácidos orgánicos,
además de algunos aceites (el comportamiento del PE−HD es, en este punto, mejor que el del PE−LD). −
Transformación: E1 PE−LD se transforma preferente-mente por extrusión y recubrimiento; el PE−HD, por
extrusión, inyección y soplado. Sólo puede pegarse piezas de polietileno con tratamientos superficie.. les previos, como el flameado o la oxidación.
Aplicaciones: en extrusión: láminas planas y sopladas (para bolsas para envases y bolsas de basura),
tubos, perfiles macizos, monofilamentos, redes,etc.; por inyección, botellas (p.ej. para agua mineral), tapones,
todo tipo de recipientes, cubos,. vasos, jeringuillas desechables, etc; por soplado, depósitos de combustible de
automóviles, otros depósitos para líquidos, bidones, etc; por recubri-miento, todo tipo de cables aislados.
POLIESTIRENO CRISTAL Y ANTICHOQUE (PS, SB)
E1 poliestireno es otro de los materiales considerados estándar. Se trata.de un termoplástico amorfo, que sirve
de base para numerosas modificaciones. E1 mismo poliestireno se presenta en dos formas: como
homopolímero (PS), con un aspecto transparente y poca resistencia al impacto, y como copolímero con
butadieno (SB), con aspecto opaco y mucha, mayor resistencia al impacto. Este último es el que
industrialmente supone un mayor volumen de producción.
POLIESTIRENO CRISTAL (PS)
Este nombre se da al poliestireno homopolímero, por su aspecto transparente y similar al cristal (material al
cual 5ustituye en alguna aplicación). Consta fundamentalmente de cadenas macromoleculares sin ramificar,
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pero muy voluminosas, por lo que se trata de un termoplástico amorfo.
P. físicas: Aspecto transparente, buen brillo, alto grado de transmisión de luz. Es un plástico nada adecuado
para aplicaciones de intemperie.
P. termomecánicas: Su resistencia mecánica es entre baja y media, su rigidez, elevada, y su dureza media. Su
mayor carencia es su baja resistencia al impacto:
P. eléctricas: Buenas propiedades de aislamiento eléctrico. es un material idóneo para aplicaciones de alta
frecuencia. Tiende a cargarse fácilmente con electricidad estática.
P. químicas: Presenta buena resistencia frente a ácidos y bases, excepto los concentrados o oxidantes, así
como frente a la mayoría de grasas y aceites. No resiste los hidrocarburos.
Transformación: E1 PS es un material ideal para la inyección, aunque también puede extruirse. No se puede
soldar con altas frecuencias pero se puede pegar fácilmente con los métodos habituales. Aplicaciones: Piezas
para aparatos de radio y TV, piezas de equipos electrónicos y de comunicaciones,
' envases desechables para alimentos (vasitos de yo-gur), envases para medicamentos, juguetes, tarros,
hueveras, piezas para interior de frigoríficos, envases de mantequilla, imitaciones de pedrería y cristal,
instrumentos de dibujo.
P0LIESTIRENO ANTICHOQUE (SB)
Estos materiales son sistemas compuestos por dos fases: una fase de poliestireno, dura, que actúa de matriz,−y
una segunda fase de partículas de caucho (polibutadieno) fina y uniformemente repartidas en el seno de la
primera.No resulta fácil conseguir la mezcla de las dos fases, porque el poliestireno y el polibutadieno no son
compatibles entre sí. Para conseguirlo, la polimerización parte de copolímeros estireno−butadieno o
copolimeros de injerto butadiene−estireno.
La resistencia al impacto puede variarse dentro de amplios márgenes a través del tipo, cantidad y forma de la
fase caucho empleado. Los tipos con un 3% de caucho se consideran de medio impacto, los que contienen
entre un 3−y un 10%, de alto impacto, y los que contienen entre un 10 y un 15%, de superalto.impacto.
P. físicas: E1 SB es un material opaco (debido a la presencia del caucho). Es un termoplástico muy poco
resistente a la intemperie, incluso con aditivación.
COPOLIMEROS DE ACRILONITRILO
El poliestireno es un material con muchas aplicaciones, lo que presenta una carencia fundamental de
fisuración por tensiones. Con el fin de eliminar esta tendencia se integra en el poliestireno el monómero
acrilonitrilo, el cual le hace aumentar sus propiedades. Las proporciones usuales entre uno y otro son: 76% de
estireno 24% de acrilonitrilo con lo cual se obtiene el SAN. Que es un termoplástico amorfo.
E SAN, es un material frágil, la reducción de fragilidad se consigue injectando una fase de caucho que puede
ser butadieno con lo que se obtienen los copolimeros ABS (acrilonitrilo− butadieno o un caucho acrílico, y
entonces el resultado son los copolimeros ASA (acrilonitrilo− estireno−ester acílico)
SAN:
Propiedades físicas: Convenientemente estabilizado, es adecuado para aplicaciones de intemperie.
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P.Termomecánicas: Posee mayor resistencia mecánica que el PS y una baja resistencia al impacto. Su
intervalo de temperatura de uso continuo abarca −20º C a 85ºC.
P. eléctricas: no es adecuado en aislamientos de alta frecuencia.
P. químicas: Es el punto fuerte del SAN, resiste a los hidrocarburos alifáticos y los aceites aunque es estable
frente a los aromáticos ni los halogenos.
Transformación: Igual que el PS.
Aplicaciones: Ojo de buey para lavadoras, piezas diversas para electrodomésticos para automóviles.
ABS
Es también un termoplástico amorfo, presenta la peculiaridad de poderse mezclar fácilmente con otros
plásticos como el PVC,PC o el PMMA.
P. físicas: La presencia del caucho hace que el ABS sea un material opaco de calor blanco lechoso. Es un
material nada apto para aplicaciones a intemperie.
P. termomecánicas: Su característica distintiva es su gran resistencia al impacto entre 5 y 10 veces superior
al PS (incluso en frío). El intervalo temperatura de uso continuo si se sitúa entre −45ºC y 85ºC
P. eléctricas: Es peor aislante eléctrico que el SAN. No es adecuado como aislante para altas frecuencias.
P.Químicas: son fundamentalmente las mismas que las del SAN y tiene muy poca tendencia a la fisuración
por tensiones.
Transformación: Como el PS. Se puede soldar por todos los métodos usuales.
Aplicaciones: Es le que presenta mayor volumen de consumo: Para carcasas de electrodomésticos,
televisiones, teléfonos, rejillas delanteras de coche, tapacubos, cascos, juguetes, gritería y accesorios.
ASA
El asa es la modificación lógica del ABS para solventar la inestabilidad de este último en aplicaciones de
intemperie. Con la sustitución del polibutadieneo por otro caucho a base de esteres acrílicos, estos
inconvenientes desaparecen:
Aplicaciones: Buzones, carenados de motocicletas, espejos retrovisores. Etc..
POLI(CLORURO DE VINILO) RIGIDO Y PLASTIFICADO (PVC−U,PVC−P)
E1 poli(cloruro de vinilo), o más comúnmente llamado, PVC es uno de los plásticos denominados estándar,
por su bajo precio y gran volumen de aplicación.
E1 PVC es un plástico amorfo, que no puede ser transformado sin habérsele añadido previamente una buena
dosis de estabilizantes. En efecto, el PVC es muy sensible a la acción del calor, que provoca desprendimiento
de ácido clorhídrico, oxidaciones y degradaciones. Por lo tanto, antes de la transformación deberán
incorporarse al material estabilizantes térmicos, con el fin de evitar su deterioro por calor. Se le añaden,
además, colorantes, y lubricantes que mejoran la fluidez.
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P. físicas: E1 PVC−U permite fabricar artículos transparentes .Si se le estabiliza adecuadamente, es un
material muy resistente a la intemperie. E1 PVC−U se extingue por sí solo una vez retirada la lla-ma.
P. termomecánicas: El PVC presenta buena resistencia mecánica y una rigidez y dureza entre buena y alta.
P. eléctricas: Proporciona un moderado aislamiento eléctrico, suficiente para aplicaciones de baja tensión y
baja frecuencia (p.ej. corriente alterna de 380V y 5OHz). No aísla en frecuencias altas.
P. químicas: Tiene buena resistencia química frente a ácidos, bases, alcoholes, grasas y aceites, pero no
resiste hidrocarburos aromáticos clorados
Transformación: Por extrusión, calandrado, inyección y soplado.
PVC PLASTIFICADO (PVC−P)
Se obtiene por incorporación de plastificantes al PVC rígido. Los plastificantes se añaden junto con otros
aditivos, como estabilizantes, cargas de relleno, colorantes y lubricantes.
El proceso de penetración mutua entre PVC y plastificante se denomina gelificación. La gelificación tiene
lugar en pocos minuto, a temperaturas de 150 a 190.°C. La cantidad de plastifican puede variar entre el 20 y el
50%.
Los plastificantes ideales se distinguen por tener alta eficacia y compatibilidad. La eficacia se demuestra
cuando se consiguen los efectos previstos con muy poca cantidad de plastificante. La compatibilidad es
necesaria, puesto que de lo−contrario, no se podrá tener un todo homogéneo.
P. físicas: Dependen en gran manera de los tipos y cantidades de los plastificante empleados. Normalmente, el
PVC−P tiene una consistencia correosa y elástica. Es un plástico higroscópico (absorbe humedad).
P. termomecánicas: E1 PVC−P tiene poca resistencia mecánica, gran flexibilidad y extensibilidad, y muy
buena resistencia al impacto. En caso de cargas mecánicas muy largas, el material sufre deformaciones
considerables de carácter irreversible. E1intervalo de temperaturas de use continuo va desde los −50 hasta los
70°C.
P. eléctricas: Es bastante peor que el del PVC−U, pero suficiente para su use como aislante doméstico.
P. Químicas: Sólo frente a ácidos y bases diluidos. Casi todos los disolventes orgánicos actúan lavando
o extrayendo los plastificantes.
Transformación: Por extrusión, soplado, calandrado e inyección. Se puede soldar bien el PVC−P, p.ej.
por alta frecuencia, pero no así por ultrasonidos.
Son de aplicación las mismas consideraciones de seguridad hechas para el PVC−P.
Aplicaciones: Por extrusión, tubos flexibles, láminas transparentes y adhesivas, perfiles, cuero . artificial
("skai"), fuelles tipo acordeón, revestimientos interiores de automóvil, sacos, juntas para ventanas, hules,
fundas'.protectoras, suelas de zapatos, ropa de protección laboral, mangueras de
jardín; por inyección, enchufes, regletas, pelotas, juguetes; por soplado; sacos, frascos elásticos.
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POLICLORURO DE VINILIDENO
El policloruro de vinilideno es extraordinariamente resistente a los agentes químicos y disolventes y tan poco
higroscópico como el poliestireno. Pero tiene el inconveniente de su elevada temperatura de reblandecimiento,
entre 85° y 200°, con muy poco margen de trabajo, pues a 225° se descompone. Además es incompatible con
los plastificantes corrientes.
El copolímero de cloruro de vinilideno y cloruro de vinilo se denomina comercialmente Sarán, y es un
plástico de gran inercia química y excelentes propiedades mecánicas.
El Sarán se emplea para la fabricación de cuerda, tejidos gruesos, tejidos filtrantes, correas a incluso para
reemplazar piezas mecánicas en la industria del rayón por su resistencia a la corrosión.
POLIACETATO DE VINILO
El poliacetato de vinilo es un líquido incoloro, inodoro, insípido, de densidad 1,18, que se utiliza
principalmente como adhesivo, para pegar tejidos, papel, porcelana, metales, cuero, etc. Como se ha indicado
antes, no se utiliza como materia plástica por su bajo punto de reblandecimiento, a pesar de que sus
características mecánicas y eléctricas son muy aceptables. El copolímero de acetato de vinilo y cloruro de
vinilo es un. material muy elástico y resistente, que ha resistido en ensayos hasta 3.000.000 de flexiones y
alargamientos hasta de 500 %. Se emplea para impermeabilización de tejidos, para revestimientos de
conduc-tores y para fabricación de tubo flexible.
POLIALCOHOL DE VINILO
Esta resina procede del poliacetato de vinilo, de la que se obtiene por hidrólisis en presencia de un catalizador
como ácido sulfúrico. El polialcohol de vinilo o alcohol de polivinilo se presenta en forma de polvo blanco
ligeramente amarillento, de densidad 1,2. Este material tiene dos notables propiedades:
es extraordinariamente resistente a los aceites, grasas y a la mayoría de los disolventes. Y tiene la propiedad
de que los tubos fabricados con este material transmiten el sonido sin absorberlo y, por tanto, sin apenas
distorsión.
El polialcohol de vinilo se utiliza para la fabricación de membranas, para la industria
del automóvil, tubos flexibles, para el transporte de petróleo, etc.
POLIACETAL, POLIFORMAL Y POLIBUTIRAL DE VINILO.
Del acetato de polivinilo, ade-más del alcohol, se obtiene el poliacetal (que tiene muy poca importancia), el
poliformal y el polibutiral, que es el más importante de todos. El poliformal de vinilo se emplea para
revestimiento de hilos conductores, sustituyendo al antiguo esmaltado, dándole protección más eficaz con
menos espesor de recu-brimiento. Se emplea también como cola para el pegamento de los contrachapados de
madera con que se fabrican las hélices de aviones. El polibutiral de vinilo se emplea como capa intermedia de
cristales de seguridad, en los que las capas exteriores son de vidrio, sustituyendo con ventaja al nitrato de
celulosa o al acetato de celulosa que se empleaban antes.
POLI (METRAQUILATO DE METILO) (PMMA)
Se trata de un termoplástico amorfo que presenta una variedad de peso molecular elevado (Grandes cadenas
moleculares), apta para su transformación por colada en planchas y placas de gran superficie y espesor .
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P. físicas: El PMMA es un plástico mas transparente que el mismo cristal, y además es absolutamente
incoloro. Es un termoplástico muy resistente a la intemperie.
P. termomecánicas: Gran rigidez y gran dureza superficial. Resistencia al impacto mas bien baja. La franja
de temperaturas de uso continuo se extiende entre 40ºC y 75ºC.
P. eléctricas: Es un buen aislante eléctrico, con fuerte tendencia a cargarse electroestáticamente y acumular.
Transformación: Extrusión, inyección termoconformado. Soladura y pegado sin problemas.
Aplicaciones: Filtros infrarrojos para TV, mirillas, lentes, y vidrio de reloj, cristales para gafas, cristales de
ventanillas de avión, pilotos, traseros de automóviles, intermitentes, bañeras, rellenas y prótesis dentales.
Otros plásticos
POLIAMIDAS
La forma normal de distinguir entre poliamidas es la adicción de una serie de números o letras de las siglas
PA.
PA6/ Obtenida por policondensación de la caprolactama, un monómero único de 6 eslabones.
PA66/ Obtenida por policondensación de nexametiledina 6 eslabones y del ácido adípico 6 eslabones)
La regla general para las PA es indicar en primer lugar el Nº de eslabones del primer monómero y después el
nº de eslabones del 2º monómero.
El grado de cristalinidad depende de las condiciones de moldeo.
La característica común de todas ellas es su mayor o menor tendencia a absorber humedad, si la humedad
ambiental baja mucho las piezas moldeadas con poliamida se secan y se fragilizan.
P. físicas: Los PA son materiales opacos o translúcidos. En forma la lámina son transparentes. Las láminas de
PA son muy permeables al vapor del agua pero impermeable frente a otros gases como oxígeno, nitrógeno,
dióxido de carbono o hidrógeno. Son resistentes a la intemperie si se estabilizan debidamente.
P. termomecánicas: La resistencia mecánica es entre media y alta y su rigidez y dureza superficial son
medias, aunque pueden aumentarse mediante refuerzos como la fibra de vidrio. Su resistencia al impacto en
estado acondicionado) es excelente. Aplicaciones a temperatura de uso continuo de −30ºC y los 120ºC.
P.eléctricas: El aislante eléctrico es moderado debido a la absorción de la humedad.
P. químicas: Poseen excelente estabilidad química. Resisten a los álcalis diluidos, las soluciones salinas y una
gran cantidad de disolventes orgánicos grasas, aceites y carburantes. No resiste los ácidos concentrados ni los
hidrocarburos colorados.
Transformación: El principal sistema es la inyección aunque también puede extruirse para producir barras.
Aplicaciones: Carretes de bobinas, ruedas y aspas de ventilador, ruedas dentadas, tornillos, carcasas de faros,
pedales de automóvil, redes de pescar, prótesis.
Los tipos de poliamida mas utilizados son PA66 nylon y la PA6 perlon.
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POLIURETANOS
Los poliuretanos fueron desarrollados en Alemania, en los laboratorios de la I. G. Farbenindustrie, por los
químicos Wurt y Hoffman, cuando buscaban nuevas resinas no patentadas por la Du Pont de Norteamérica.
Las aplicaciones más importantes de los poliuretanos las tienen en forma de espumas rígidas y flexibles. Las
espumas rígidas se utilizan para la construcción de sillas, mesas, etc., en sustitución de la madera; para la
construcción de embarcaciones ligeras y salvavidas, por su pequeña densidad aparente y su resistencia a la
humedad, y sobre todo para el aislamiento térmico de cámaras frigoríficas y edificios. Las espumas flexibles
se utilizan para la fabricación de colchones, cojines, embalajes, para aislamiento de vibraciones, etc.
POLIESTERES TERMOPLÁSTICOS
El PET se comercionaliza en dos formas:
C−PET parcialmente cristalino, con aplicaciones claramente técnicas, inyección.
A−PET= Amorfo, transparente a espesores de menos de 5mm, de creciente aplicación en el sector del envase.
Material para soplado.
Las diferencias entre el PBT y el PET son leves
PET
Presenta un punto de fusión medio de entre 258ºC y su intervalo de transformación entre 260 y 280ºC
P.físicas: Plástico blanco opaco, muy impermeable a los gases, con buena resistencia a la intemperie.
P.Termomecánicas: gran rigidez y gran dureza pero poca resistencia al impacto. Las temperaturas de uso
continuo oscilan entre −20ºC a los 135ºC.
P. eléctricas: Aislamiento eléctrico medio.
P. químicas: no resiste el agua caliente ni el vapor de agua, así como las lejías o los álcalis concentrados.
Tiene muy buena resistencia a la fisuración por tensiones.
Transformación : Por inyección, no puede tenerse en estado fundido mucho tiempo ya que se degrada.
Aplicaciones: Rodillos, piezas de electrotecnia, para teléfonos, ordenadores.
PBT
El margen de temperatura de inyección oscila entre 230 y 270 ºC
P. físicas: Plástico blando opaco, con buena resistencia a la intemperie.
Termomecánicas: Resistencia mecánica alta pero mas baja que la del PET, pero presenta aun mayor
resistencia al impacto en frío. Su intervalo de Temp.. es de −40ºC hasta los 125ºC.
P.eléctricas: Algo mejores que las del PET.
P. químicas: Muy buena resistencia a todo tipo de disolventes orgánicos; incluso en caliente. Mala resistencia
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frente al agua a mas de 70ºC. Es muy inestable frente a los ácidos.
Transformación: Por inyección, mayor fluidez en estado fundido
Aplicaciones: carcasas de lámparas, teclas de ordenador etc.
POLICARBONATO (PC)
El policarbonato es un plástico muy difundido gracias a su aplicación estrella los CD
P.físicas: Se trata de un plástico totalmente transparente. Es bastante resistente a la intemperie y tiende a
absorber rápidamente humedad.
Termomecánicas: La res. Mec. Es media alta. Su rigidez es alta y su resistencia al impacto también. Las
temperaturas de uso continuo van desde los −100ºC hasta los 135ºC.
P. eléctricas: Aislamiento eléctrico medio.
P. químicas: Este es su punto débil del PC , no resiste muchos ácidos ni bases conentradas, tampoco los
hidrocarburos ni los alcoholes.
Transformación: por inyección
Aplicaciones: tapas de cajas de commutación y fusibles regletas de contacto y bornes, carcasas de máquinas
fotográficas, mirillas, Compact disc.
RESINAS ALCÍDICAS
Las resinas alcídicas se denominan también, según su origen, resinas alquídicas, alquides, grilceroftálicas y
griptales. Se obtienen principalmente de la glicerina y del anhídrico ftálico.Se emplean principalmente para la
fabricación de pinturas.
CUMARONA−INDENO
La cumarona y el indeno son dos compuestos químicos que se obtienen en la destilación del alquitrán de
hulla.
Estos compuestos sólo polimerizan juntos, dando unas resinas termoplásticos de color entre marrón y negro y
cuyo estado puede variar de semiflúido al sólido según las condiciones de su obtención.
SILICONAS
Las siliconas son polímeros semiorgánicos en los que el silicio ha venido a sustituir al carbono en los
compuestos orgánicos.
Las siliconas son totalmente insolubles en todos los disolventes corrientes, repelen la humedad, tienen una
gran resistencia a los ácidos y excelentes propiedades eléctricas. Y sobre todo son extraordinariamente
estables al calor y a la luz.
Las siliconas pueden ser termoestables o termoplásticos, líquidas, pastosas y sólidas, obteniéndose una amplia
gama de tipos de siliconas para su mejor adaptación a cada aplicación específica.
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Las siliconas líquidas son incoloras. Son de baja tensión superficial y muy resistentes a los agentes corrosivos
y a la oxidación. Se emplean para adicionarlas a los lubricantes, para impregnación de estopadas de bombas
de productos químicos, para flúidos de mandos hidráulicos y para arnortiguadores.
también se preparan a base de siliconas líquidas barnices para el barnizado de motores y material eléctrico que
tenga que soportar temperaturas hasta de 200° en ambientes corrosivos; y para adhesivos, fijadores y pastas
selladoras.
Y, por fin, las siliconas tienen una gran aplicación como antiadherentes para facilitar el desmoldeo, evitando
el pegado, a los moldes de otros plásticos.
POLIPROPILENO (PP)
El polipropileno es un termoplástico parcialmente cristali-no, perteneciente al grupo de las poliolefinas
E1 polipropileno, debido a su estructura química, puede presentarse en tres ordenaciones espaciales: PP
isotáctico, sindiotáctico y atáctico. En la práctica, sólo el PP isotáctico tienen interés comercial, y a él se
referirán los comentarios subsiguientes. Este PP isotáctico se obtiene mediante el empleo de los llamados
catalizadores Ziegler Natta, hoy de use prácticamente generalizado.
P. físicas: Las piezas moldeadas con PP suelen ser blanquecinas y opacas. Las láminas o piezas de pared
delgada pueden ser traslúcidas o transparen-tes.
Las superficies que proporciona son más brillantes que las del PE. A la intemperie, es todavía menos estables
que el PE, aunque hay tipos estabilizados con un aguante may considerable (ejemplo:muebles de jardín).
P. termomecánicas: La estructura regular de las macromoléculas de PP isotáctico permite una mayor
cristalinidad en comparación con e1,PE.
Las propiedades mecánicas de las láminas de PP pueden mejorarse ostensiblemente mediante estiración u
orientación, o bien por adición de refuerzos como talco, fibra o bola de vidrio. Un efecto interesante del PP,
en el que muestra el mejor comportamiento de todos los termoplásticos, es el efecto bisagra, que permite la
fabricación de estuches en una Bola pieza, que luego es doblada sin problemas por una bisagra.
P. eléctricas: Son similares a las del PE.
P. Químicas: La estabilidad frente a productos químicos es similar a la del PE, aunque el PP muestra macho
menor tendencia a la fisuración por tensiones, y en cambio, es algo más sensible a la oxidación.
Transformación: Fundamentalmente por inyección, y en segundo término, también por extrusión, soplado y
calandrado. Solo se puede pegar después de un tratamiento previo. Aplicaciones: en inyección, piezas de
electrotecnia, codos ("fittings"), carcasas de filtros de aire, cajas de baterías de automóvil, carcasas de
aspiradoras y similares, piezas de electrodomésticos, grandes y pequeños, respaldos de sillas, estuches,
maletas, enseres domésticos, juguetes, instrumentos médicos esterilizables.
RESINAS EPOXI
Las resinas epoxi son polímeros de condensación termoplásticos que adquieren al final el carácter de
termoestables. Se presentan como líquidos viscosos o sólidos según su peso molecular; son de color amarillo
oscuro.
Estas resinas tienen excepcionales condiciones de dureza, flexibilidad y, en general, buenas propiedades
mecánicas y eléctricas. Tienen también gran resistencia a los agentes atmosféricos. Tienen multitud de
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aplicaciones en la industria eléctrica.
POLITETRAFLUORETILENO
Este material fue descubierto en 1941, y aunque sus propiedades son excelentes, se fabrica en muy pequeña
cantidad por su elevado precio, 50 veces superior al polietileno.
Su nombre comercial más conocido es Teflón.
Es el primer plástico producido por un halógeno distinto del cloro. Se prepara por la acción del ácido
fluorhídrico sobre el cloroformo.
Es un material traslúcido, blanco o grisáceo, que repele la humedad, inalterable entre −75° y 327°, es buen
aislante eléctrico incluso a alta frecuencia. Extraordinaria inercia química, pues no lo atacan ni los ácidos ni
los disolventes orgánicos aun a temperaturas elevadas.
Se emplea para el aislamiento de motores que han de funcionar a temperaturas hasta de 300° en atmósferas
corrosivas, para revestimiento de recipientes para tintorería, industrias alimenticias, etc. 'también se emplea
para amortiguar el calentamiento de los vehículos espaciales a la entrada en la atmósfera, por la absorción de
calor que produce su descomposición y gasificación, etc.
POLIOXIMETILENO (POM)
También llamada resina acetálica que se presenta en 2 posibles variantes homopolímeros y copolímeros.
Homopolímeros: Son mas cristalinos que los polímeros. Su desventaja principal radica en el hecho de que son
térmicamente inestables, y tienden, durante la transformación a despolimerizarse y liberar cantidades
apreciables de formaldehído, que es el monómero del cual estan hechos .
Copolímeros: Pueden transformarse con mayor comodidad sin tanto desprendimiento de formaldehído y
absorben menos humedad ambiental que los homos.
P. físicas: Se trata de un material de calor opaco. Convenientemente estabilizado resite bien la intemperie. No
se conocen aditivos inifugos efectivos para ellos.
P. termomecánicas: Su r.m. es entre media y alta, al igual que su rigidez, dureza y resistencia al impacto por
fricción y sus buenas propiedades de recuperación elástica. El intervalo de temperaturas de uso continuo va
desde los −40ºC hasta los 85ºC llegando a los 110 los contenientes en fibra de vidrio.
P. eléctricas: son buenos aislantes eléctricos.
P.químicas: no son resisten los ácidos concentrados ni los productos oxidantes. En contacto con agua caliente
tienden a descomponerse (hidrólisis).
Transformación: principalmente por inyección. También se puede extruir, el mecanizado no presenta
problemas si los presenta el pegado y el pintado.
Aplicaciones: Piezas de precisión para teléfonos, radios, Tv, cintas de audio y video; jaulas de rodamientos
cadenas de transporte, altavoces de radios de coches.
POLI(ETER DE FENILO) MODIFICADO (PPE+SB)
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E1 poli(éter de fenileno), PPE, es un plás.tico amorfo de. propiedades mecánicas y térmicas muyI interesantes,
pero que, Lamentablemente, no puede aprovecharse por sí solo para la inyección, debido a su gran tendencia a
la oxidación y su sensibilidad a la luz. En 1964 se empezaron a comercializar los primeros PPE modificados
(en forma de blends), con poliestireno antichoque (SB), bajo el nombre comercial de "Noryl" (GEP). Este
plástico fue introducido con las siglas "PPO Modificado (poli(óxido de fenileno)), que fueron protegidas
mediante registro, por lo que el resto de marcas presentes en la actualidad, así como los organismos de
normalización internacionales, emplean la denominación estándar "PPE". PPE y PPO son, en cualquier caso,
el mismo termoplástico, con distinto nombre.
Las propiedades de la mezcla (PPE+$B) son mucho mejores en la práctica que las del PPE aislado. Estos dos
polímeros son miscibles entre sí, en cualquier proporción (caso muy poco frecuente dentro de la física de
polímeros). Las proporciones más usuales están en torno a 40:60.
P. físicas: E1 PPE modificado posee un color propio parduzco o marronoso, por lo que só1ó puede colorearse
en colores fuertes. Si se desean colores claros, como el blanco, hay que emplear necesariamente grandes
cantidades de pigmento, como el dioxido de titanio,.que no son, en absoluto, resis-tentes a la acción de los
rayos W (amarilleamiento rápido). Es un termoplástico muy poco estable a la intemperie. Se puede aditivar
fácilmente para convertirlo en un material autoextinguible.
P. termomecánicas: Posee resistencia mecánica media, pero gran rigidez y dureza. Tiene buenas propiedades
de deslizamiento y resistencia al desgaste. Su intervalo de temperaturas de use continuo va desde −30°C hasta
80°C. Los tipos reforzados con fibras de vidrio resisten puntas de hasta 150°C.
P. eléctricas: E1 aislamiento eléctrico es bueno.
P. químicas: Resiste con facilidad los ácidos y bases, aunque sean concentrados, las grasas y los .aceites; en
cambio, es bastante sensible a la acción de muchos disolventes orgánicos, como la acetona o el cloroformo.
Muestra una elevada tendencia a' la fisuracion por tensiones.
Transformación: Principalmente por inyección. Los tipos ignífugos son bastante más fluidos.que Ios.no
aditivados. Se puede soldár por ultrasonidos, y se puede pegar sin problemas.
Aplicaciones: Muchas aplicaciones en electrotecnia, como carcasas de condensador, bornes, piezas de radios,
Tv y contadores eléctricos; piezas para sanitarios y grifería, carcasas de máquinas de oficina, como
impresoras.
POLISULFONAS (PSU) y POLIETERSULFONAS (PESU)
Las polisulfonas (PSU, PESU) son los primeros materiales de esta descriptiva que cabe calificar de
termoplásticos de altas prestaciones. Este es un grupo reducido de termoplásticos, también formado por el
poli(sulfuro de fenileno), . PPS, las poliarilétercetonas, PAEK, y los polímeros de cristal líquido, LCP. Se
trata de materiales que se salen de las consideraciones normales .en cuanto a la resistencia a las temperaturas
altas (> 200°C).
P. físicas: Son termoplásticos amorfos, y por tanto, transparentes, de color ligeramente amarillento. Son
inestables a la intemperie, y los tipos reforzados con fibra de vidrio, en especial los de PESU, son
autóextinguibles, sin necesidad de aditivos ignífugos. En caso de incendio desprenden muy pocos humos,
de.baja toxicidad. Absorben agua con rapidez (la PSU en menor medida que la PESU).
P. termomecánicas: Son las más interesantes. Las polisulfonas poseen elevada rigidez y.resistencia mecánica,
aunque su resistencia a l impacto es media, o baja si se trata de impactos con entalla. .Las temperaturas de use
continuo oscilan entre los −70°C y los 160°C (PSU), 190°C (PESU), y son, par lo tanto, superiores en mucho
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a las temperaturas de otros materiales de ingeniería, como PA o PC.
P. eléctricas: Aislamiento eléctrico bueno (PSU) o medio (PESU).
P. químicas: En general son muy buenas. Lo resisten y casi todo, excepto ciertos disolventes clorados y
algún compuesto oxidantes. Resisten muy bien el contacto con agua caliente, y se pueden esterilizar sin
problema con vapor sobrecalentado, en autoclave. Transformación: Por inyección. E1 principal problema que
plantean es la necesidad de calentar los
. moldes hasta temperaturas de 160°C, por término medio. Necesitan ser muy bien presecadas para evitar
ráfagas superficiales.
Aplicaciones: Todo tipo de aplicaciones en los que se exija gran resistencia a las altas temperaturas (vajilla de
horno microondas), resistencia a 1a hidrólisis (material médico esterilizable),'o poca tendencia a formar
humos (revestimiento interior de aviones). Soportes de circuitos impresos, carretes de bobinas, soportes de
contactos, portaescobillas.
POLI (SULFURO DE FENILO) (PPS)
E1 PPS ha conseguido en los últimos años una buena cuota de mercado dentro del sector de aplicaciones a
altas temperaturas debido a su precio relativamente bajo, en comparación con las polisulfonas, y su incluso
mayor resistencia a la temperatura. Es un termoplástico.,parcialmente cristalino, y prácticamente no se
comercializa sin refuerzos (fibra de vidrio y cargas minerales), que pueden llegar al 70% en peso.
P. físicas: Color propio pardo negruzco, opaco. Sensible a los rayos W. Es autoextinquible sin necesidad de
aditivos ignífugos. En caso de incendio, desprende humos poco densos. Absorbe muy poca humedad del
ambiente.
P. termomecánicas: Gran rigidez y resistencia mecánica, pero poca resistencia al impacto (unas tres veces
menor que la de las polisulfonas). Buen comportamiento de fricción−deslizamiento. Se puede emplear en
continuo hasta los 230°C, con puntas de hasta 300°C.
P. eléctricas: Aislamiento eléctrico muy bueno.
P. químicas Lo resiste prácticamente todo, excepto' los ácidos oxidantes y los aceites. Es bastante resistente a
la fisuración por tensiones.
Transformación: Inyección. En estado fundido presenta una fluidez muy elevada, que le permite llenar
cavidades de molde muy complejas, incluso con gran cantidad de refuerzo de fibra de vidrio o carga mineral.
Hay que calentar intensamente los moldes (140°C).
Aplicaciones: Piezas técnicas en el interior de aparatos eléctricos, carcasas, rotores de bombas, reflectores de
faros delanteros de automóviles, sometidas a grandes esfuerzos térmicos.
POLIARILECETONAS (PAEK)
I
La denominación "poliarilétercetona^ (PAEK) es genérica, y sirve para englobar una serie de varios
termoplásticos par-cialmente cristalinos, de composición química parecida, con siglas como PEK, PEEK o
PEKEKK. Todos ellos muestran pro-piedades parecidas,.con ligeras diferencias, según composi-ción, en lo
29
tocante a la resistencia a la temperatura. En cualquier ,caso, las PAEK son los termoplásticos con mayor
aguante a las altas temperaturas de todos, los conocidos, y también los más caros (> 10.000 pts/kg).
P. físicas: Son plásticos de color grisáceo, opacos, que casi no absorben humedad, y no son estables a la
intemperie. Son autoextinguibles sin necesidad de aditivos y en caso de incendio, desprenden menos humo
que todo el resto de termoplásticos.
P. termomecánicas: Las propiedades. mecánicas son bastante corrientes,. aunque las PAEK son mejores en
comportamiento de fricción y propiedades de muelle que el POM. Su tendencia a la deformación plástica es
muy baja. Lo verdaderamente excepcional es que mantienen su nivel mecánico hasta temperaturas en
continuo de hasta 260°C, con puntas de hasta 350°C
P. químicas Son excelentes. Lo resisten todo (incluso a temperaturas de 100 °C), con excepción de ácidos
oxidantes. No presentan en absoluto tendencia a fisurarse por tensiones. Resisten las radiaciones energéticas
como los rayos X y gamma.
Transformación: Es problemática porque deben transformarse a temperaturas de masa de más de 400°C, con
temperaturas de molde de hasta 200°C. Son mate riales de inyección.
Aplicaciones: Piezas con las máximas exigencias de temperatura, seguridad frente al fuego, o estabilidad
química a altas temperaturas. Ejemplos: cuerpo: de carburador de coches de competición, cuerpos de bombas
de combustible de aviones, prótesis femorales, jaulas de rodamientos, ruedas dentadas.
ELASTÓMEROS
Polímeros
Durante siglos han sido utilizados polímeros naturales tales como algodón, lana, seda, madera, goma y cuero.
Otros polímeros naturales tales como enzimas, proteínas, celulosa y almidón tienen gran importancia en los
procesos biológicos.
Desde siglo XX la moderna investigación científica ha hecho posible la determinación de las. estructuras
moleculares de estos materiales y la síntesis de numerosos polímeros a partir de pequeñas moléculas orgánicas
llamadas monómeros.
Los polímeros sintéticos pueden ser clasificados en tres categorías: elastómeros, materiales.. plásticos fibras
En la cuadro n ° 1 se ofrece una lista de los polímeros termoplásticos y termoestables más importantes con sus
correspondientes monómeros.
cuando las unidades que se repiten en la macromolécula son de la misma naturaleza, el resultado es un
homopolímero (polietileno), mientras que si la cadena se compone de dos o más monómeros diferentes nos
encontramos frente a un copolímero (ABS, forma-do por acrilonitrilo, butadieno y estireno).Si el monómero
tiene dos posibilidades de enlace, como es el caso del etileno (−CH2−CH2−) se dice que es bifuncional y dará
origen a largas cadenas. En el caso del fenol, tiene hasta tres posibilidades de enlace, según las posiciones
orto, meta y para respecto de su grupo hidroxilo (−OH), lo cual hace que pueda dar origen a redes moleculares
tridimensionales. Se dice que este monómero es trifuncional.
Los_ polímeros se clasifican en termoplásticos o termoestables, según sea su respuesta al someterlos a
temperaturas . altas.
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Los polímeros termoplásticos se ablandan al calentarlos y endurecen cuando se enfrían. Por el contrario, , los
termoestables mantienen su dureza cuando se calientan.
Generalmente los polímeros termoestables son más duros, resistentes y frágiles que los termoplásticos,
presentando también mayor estabilidad dimensional que éstos.
El caucho
El caucho es un hidrocarburo polietilénico, 2,metil−1,3 butadieno es el monómero.
Se encuentra en un 27 a 40 % en un líquido de aspecto lechoso denominado por esta razón latex, que se extrae
de determinadas plantas (cuadro n ° 2). De ellas la más importante es la Hevea Brasiliensis, que es un árbol
de unos 20 metros de altura.
El latex coagula espontáneamente algunas horas después de ser sangrado y por esto es preciso tratarlo con dos
fines: o bien acidificándolo para precipitar el caucho y separar éste, o bien estabilizarlo para su transporte y
utilización como latex.
Durante muchos años, más del 90 % del latex se coagulaba para extraer el caucho, pero modernamente el
crecimiento de las aplicaciones del latex, convenientemente acondicionado, ha hecho que el porcentaje de
latex estabilizado haya aumentado considerablemente.
. Composición y propiedades del latex
El latex es una dispersión de caucho en un suero acuoso que contiene diversas sustancias orgánicas o
minerales en solución.
Su aspecto es blanco, opaco, análogo al de la leche. Su densidad está comprendida entre 0,973 y 0,979. La
viscosidad del latex fresco está comprendida entre 12 y 15 centipoises.
Fig. 2.−Sección longitudinal de una haz de vasos lactíferos de Hevea Brasiliensis.
Fig.2 sección longitudinal de una haz de vasos lactífedos de hevea Brasilensis
Los principales constituyentes del latex son los siguientes:
Agua .................................................................52 a 70 %
Caucho .............................................................. 27 a 40 %
Prótidos ............................................................. 1,5 a 2,8 %
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Resinas .............................................................. 1 a 1,7 %
Azúcares ............................................................ 0, 5 a 1, 5 %
Materias minerales .............................................0,2 a 0,9 %
Estabilización del latex
Para evitar que coagule el latex se utiliza como agente estabilizante el amoníaco, que se añade en proporción
de 5 a 7 gramos por litro. El amoníaco actúa como estabilizante aumentando el pH ('), y como desinfectante
destruyendo los microorganismos que colaborarían en la coagulación del latex.
Como el latex contiene un 60 % de agua, se ha pensado concentrarlo para evitar un transporte inútil.
El procedimiento más utilizado actualmente es la centrifugación, utilizando centrifugadoras similares a las de
la industria lechera, y con las que se eleva la concentración de 38−40 % de materias sólidas de latex hasta
60−64 %.
Extracción del caucho
El caucho se extrae del latex utilizando como acidificante el ácido acético al 1 % o ácido fórmico al 0,5 %,
que lo coagula y queda en depósitos especiales formando una lámina continua, de la que se obtienen dos tipos
de caucho: los denominados hoja ahumada y el crepé
La hoja ahumada se obtiene haciendo pasar la lámina de caucho coagulado por un secador−ahumador donde
se impregna de sustancias creosotadas, que desempeñan el papel de antioxidantes y antisépticos, en una
operación que dura de 2 a 4 días a temperaturas de 45° a 60°.
El crepé se prepara haciendo pasar la lámina de caucho laminado por unos laminadores denominados
crepedores.
Después de pasar por crepedores, se seca la lámina de crepé en corriente de aire a temperaturas comprendidas
entre 40° y 45°.
El material para suelas de crepé se fabrica por superposición de hojas delgadas de crepé sometidas a presión.
Composición y propiedades del caucho natural
El caucho natural tiene dos defectos fundamentales: carece de plasticidad suficiente para modelarlo y es muy
sensible a los agentes atmosféricos: se oxida con el oxígeno del aire, envejece con la luz, se hace pegajoso y
blando con el calor y se endurece con el frío.
La plasticidad del caucho se consigue sometiéndolo a una operación descubierta por Hancock, que denominó
masticación, que consiste en desmenuzar el caucho en una malaxadora compuesta de un cilindro erizado de
puntas que gira en el interior de otro cilindro también con puntas que se entrecruzan con las del cilindro
interior.
Y una vez moldeado, se aumenta su elasticidad mediante la vulcanización, que es la más importante operación
de la elaboración del caucho industrial, con la que se logra además hacerlo prácticamente insensible al
oxígeno, al calor y a la luz.
Vulcanización del caucho
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Se define la vulcanización como una operación destinada a aumentar la elasticidad del caucho a costa de su
plasticidad.
Aunque con los años se han ido ~ descubriendo otros agentes vulcanizantes (cuadro n ° 3), sigue siendo el
azufre el principal agente.
El vulcanizado se realiza amasando caucho con azufre en una proporción mínima de 0,15 %, y una vez que la
mezcla es homogénea se calienta la masa hasta los 110°, que es la temperatura de fusión del azufre, con lo que
éste se disuelve parcialmente en el caucho, reaccionando químicamente con el mismo, de modo que se
producen uniones cruzadas entre las cadenas del polímero mejorando sus propiedades mecánicas:
El producto final obtenido depende del porcentaje de azufre empleado en la vulcanización. Hasta un
porcentaje de azufre de 8 a 10 %, se obtiene caucho vulcanizado blando, es decir, normal. Del 10 al 25 %, se
obtiene semi−ebonitas poco resistentes y poco elásticas. Pero cuando la proporción de azufre llega de 25 a 32
%, el producto obtenido es la ebonita, materia dura, resistente y muy poco elástica.
Ingredientes que componen el moderno caucho vulcanizado
Un producto de caucho moderno, como, por ejemplo, una cubierta de automóvil, no está compuesto solamente
de, caucho y azufre, sino además de otros ingredientes que la experiencia ha aconsejado para mejorar sus
propiedades, para facilitar su manufactura y también algunos para disminuir el precio de su fabricación . El
caucho vulcanizado puede componerse de los siguientes ingredientes:
Caucho crudo.
Plastificantes.
Acelerantes.
Activadores.
Retardadores.
Antioxidantes.
Cargas.
Ingredientes diversos.
El caucho crudo es el constituyente principal de la mezcla, que se incorpora en forma de hojas ahumadas o de
crepé.
Los plastificantes tienen por objeto aumentar la plasticidad de la mezcla para facilitar el modelado y
aumentar las propiedades adhesivas del caucho para que sea más aglutinante. Los plastificantes más
empleados son los aceites vegetales o minerales, como cera, parafina, breas, alquitranes y resinas, los ácidos
grasos, el ácido esteárico, la brea de pino y los productos denominados mineral−rubbers, que son asfaltos
naturales. Se emplean en proporciones muy pequeñas, de 0,5 a 5 %. Modernamente se tiende a sustituir los
plastificantes por los pectizantes como el naftilmercaptan.
Los acelerantes son ingredientes que se añaden a la mezcla para acelerar la vulcanización reduciendo la
duración del calentamiento necesario. Los acelerantes se añaden en proporción de 1 %.
33
Activadores. La influencia de los acelerantes se ha comprobado que se acentúa al máximo en presencia de
ciertas sustancias denominadas activadores, como el óxido de cinc, que se añade en una proporción del 5 %, o
el ácido esteárico, empleado en la dosis de 0,5 a 3 %.
Los retardadores son sustancias empleadas para evitar el tostado del caucho, siendo el retardador más
corriente el ácido salicílico, pero el más empleado actualmente es el N−nitrosodifenilamina.
Los antioxidantes son catalizadores negativos que retardan la oxidación del caucho prolongando la duración
de sus buenas cualidades. Los antioxidantes más empleados son los fenoles y aminas aromáticas, que se
emplean en las proporciones de 1 a 2 %.
LAS CARGAS.−Existen dos clases de cargas: las reforzantes o activas y las inertes. Las cargas reforzantes
tienen por objeto mejorar la resistencia a la rotura, al desgarro y a la abrasión del caucho. El producto más
empleado es el negro de humo de un tipo especial. Se emplea en proporciones hasta del 50 % de la mezcla
para algunas aplicaciones del caucho.
Las cargas inertes tienen como objeto fundamental disminuir el precio de los productos de caucho
INGREDIENTES SECUNDARIOS.−Además de los ingredientes citados se añaden a las mezclas otros
ingredientes en pequeñas cantidades, que no son imprescindibles, pero que proporcionan al caucho mejoras de
determinadas cualidades; entre éstas están los pigmentos, para darle color; los odorantes, para quitarle el olor
desagradable; los hinchantes, para aumentar su volumen para la fabricación de esponjas de caucho; los
abrasivos, que se incorporan a los cauchos destinados a producir trabajos de abrasión o pulimentación; los
ignífugos, para hacer el caucho incombustible, lo que es necesario para algunas aplicaciones, etc.
Fabricación de artículos de caucho
La fabricación de artículos de caucho comprende cuatro operaciones fundamentales: la plastificación, el
mezclado, el modelado y la vulcanización.
PLASTIFICACIÓN.−Las balas de caucho, se cortan y trocean en trozos de 10 a 15 Kg., y después se someten
a una operación de amasado o, mejor dicho, malaxado, para dar plasticidad al caucho.
EL MEZCLADO se realiza en malaxadores análogos a los empleados para la plastificación. En esta operación
se añaden todos los ingredientes que ha de llevar el caucho.
EL MODELADO.−A continuación se realiza el modelado del caucho, ya con todos sus ingredientes
perfectamente mezclados. Esta operación se realiza en calandrias, que son como laminadoras de cilindros, que
dan a la lámina de caucho un espesor constante, o budinadoras, en donde se perfila el caucho por extrusión, al
obligarle a salir a presión por un orificio de la forma adecuada para el perfil que se desee obtener, macizo o
hueco.
LA VULCANIZACIÓN es la última operación y consiste en colocar la mezcla, cruda o modelada, en moldes
o estufas donde se calientan a temperaturas comprendidas entre 100° y 150°, durante un tiempo que varía
entre segundos y horas, según los productos de que se trate.
Después se deja enfriar el artículo obtenido, se desbarba con tijeras o muelas y se lleva al almacén, al abrigo
de la luz, manteniéndolo a una temperatura de 18 °, a ser posible.
Fabricación de artículos de latex
El latex, sin embargo, tiene dos ventajas sobre el caucho: en primer lugar, conserva todas las cualidades del
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producto natural. En segundo lugar, existe gran cantidad de artículos cuya fabricación es más sencilla
partiendo del latex y resultan con mejores propiedades. El latex se utiliza para la fabricación de objetos por
inmersión, por impregnado, por moldeo y por formación de espuma.
La fabricación por inmersión consiste en sumergir una o varias veces hormas adecuadas al objeto que se
desea obtener. Para la fabricación de guantes, por ejemplo, se utilizan hormas de la forma de las manos. Una
vez obtenido el espesor deseado, se seca la capa de caucho a temperaturas entre 50° y 60°, y después se
vulcaniza.
La impregnación de tejidos se realiza haciendo pasar una banda de tejidos por un baño de latex al que se han
añadido aceites sulfonados para reducir la tensión superficial del latex.
La fabricación por moldeo de objetos de latex se realiza empleando nitrato amónico como agente coagulante,
La fabricación por formación de espuma de objetos de latex se realiza por dos procedimientos: por adición
de un agente hinchante, que forma gases que quedan aprisionados en forma de células en la masa del latex, o
bien por insuflación de aire, que produce el mismo efecto. Una vez formado el caucho espumoso, se
vulcaniza. Por este procedimiento se fabrican colchones, revéstimientos insonoros, etc.
Cauchos sintéticos
El GR−M o Neopreno es un policloropreno (butadieno clorado). Sus características mecánicas son análogas al
caucho natural, pero resiste mejor los aceites, aunque no tan bien como el GR−A. Es también resistente al
envejecimiento por el calor y la luz, al desgarro y a la abrasión. Su peso específico es 1,25. Se emplea para la
fabricación de correas, etc.
El GR−1 (Government Rubber Isobutileno), también denominado caucho butilo, La principal aplicación de
este caucho es la fabricación de cámaras para neumáticos de automóvil, debido a su impermeabilidad para el
aire y a su buena elasticidad. 'Iambién se emplea para la fabricación de bolsas para aire o agua, para
mangueras de vapor, membranas, juntas de parabrisas, etc.
Caucho regenerado
El caucho regenerado es un caucho vulcanizado, en general de desecho, al que, por medio de tratamientos
adecuados, se hace utilizable de nuevo como materia prima con características comparables a las del caucho
bruto. Las bandas de rodamiento de los neumáticos no conviene que contengan caucho regenerado.
También se regeneran los cauchos sintéticos, sobre todo el GR−S, teniendo análogas características su
regenerado al del caucho natural. En cambio, el GR−M (neopreno) y el GR−A son más difíciles de regenerar;
pero como los desechos de estas dos clases de cauchos sintéticos son poco importantes, su regeneración
apenas se practica.
Ebonita
La ebonita es otro producto derivado del caucho por vulcanización con azufre en proporciones comprendidas
entre el 24 y el 32 %. El descubridor de la ebonita fue también Nelson Goodyear, que la patentó en 1891,
dándole el nombre inglés de ebony, que significa ébano, por su color.
La ebonita se fabrica de una manera similar al caucho vulcanizado. Las mezclas para la ebonita contienen en
primer lugar caucho bruto, que no es necesario sea de tan buena calidad como para el caucho vulcanizado.
Además, estas mezclas contienen también plastificantes, acelerantes, antioxidantes, cargas minerales activas
como negro de humo, y cargas inertes como creta, o ebonita en polvo, preparado de desechos. Se añaden
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también colorantes y, por fin, azufre en la proporción de 30 a 50 partes por cada 100 de caucho.
La ebonita tiene una gran resistencia a todos los agentes químicos corrosivos, excepto al ácido nítrico y ácido
sulfúrico, por lo que se utiliza mucho para revestimiento de aparatos destinados a la industria química, ya que
además se adhiere perfecta y fuertemente al hierro.
Aplicaciones del caucho
Existen actualmente más de 40.000 clases de artículos fabricados con caucho como materia prima. Sólo en un
automóvil moderno se cuentan más de 500 piezas de caucho. Y cada día son mayores las aplicaciones que se
encuentran al caucho y sus derivados.
La principal aplicación del caucho, sin embargo, sigue siendo la industria del neumático, que en Estados
Unidos absorbe el 64 % del consumo total, y en España, el 35 % (cuadro n ° 10). A los neumáticos les siguen
en importancia las fabricaciones de use industrial, como las correas de transmisión, correas transportadoras,
juntas, acoplamientos elásticos, etc., representando en total aproximadamente un 10 %. En tercer lugar figuran
los artículos de espuma de latex, con un 6 %. Después, la industria del calzado, con un 5,5 %, y por fin, el
resto de las fabricaciones, que representa un 15 %, aproximadamente.
DISTRIBUCION DE LAS APLICACIONES DEL CAUCHO EN ESPAÑA
Fabricación y reparación de neumáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 %
Fabricación de artículos moldeados de caucho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 %
Fabricación de artículos de caucho por inmersión . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 %
Disolución de caucho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 %
Cauchutaje de tejidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 %
Calzados de caucho y artículos para el mismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 %
Fabricación de artículos en general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 %
Otras industrias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 %
MATERIALES CERAMICOS Y OTROS
Materiales cerámicos
Los materiales cerámicos incluyen las arcillas, sílice, vidrio, asbesto, grafito, caliza, cemento y otros.
Los átomos de estos materiales inorgánicos están unidos por enlaces iónicos y covalentes que son más rígidos
que el enlace metálico.
Debido a que los enlaces iónico y covalente son fuertes, los materiales cerámicos presentan mayor resistencia
térmica y química que los demás. También se caracterizan por ser normalmente buenos aislantes eléctricos y
térmicos
Sin embargo, y a diferencia de los metales, los materiales cerámicos tienen pocos planos de deslizamiento
para absorber tensiones locales.
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La concentración de estas tensiones cuando excede a la resistencia del enlace provoca fractura frágil.
Dado que muchos de estos materiales no pueden ser mecanizados por los métodos tradicionales, actualmente
se utiliza para ello métodos por ultrasonidos, chorro abrasivo, haz de electrones y haz laser.
El vidrio
Esta hipótesis está apoyada por el hecho de no existir un límite definido entre el estado sólido y el líquido de
los vidrios; es decir, una temperatura o punto crítico en que empiecen a formarse porciones sólidas al enfriarse
desde el estado líquido, o porciones fundidas al calentarse desde el estado sólido, sino que la totalidad de la
masa, a medida que sube la temperatura, aumenta su fluidez progresivamente, hasta que se convierte toda la
masa en un verdadero líquido.
La composición de los vidrios se expresa indicando los porcentajes en peso de los óxidos que lo componen,
empezando por la sílice (Si 02) y el anhídrido bórico (B2 03), que se consideran como los elementos
vitrificantes por excelencia, por su tendencia a solidificar en estado vidrioso, propiedad que se hace extensiva
a sus sales y mezclas de sus sales.
El porcentaje de la sílice está comprendido entre el 50 y el 80 %, y llega hasta el 100 % en la denominada
sílice vidriosa o vidrio de sílice. El porcentaje de anhídrido bórico llega hasta un 20 %.
Los principales óxidos que forman el vidrio son los siguientes: Si 02, B2 03, A12 03, Na2 O, K2 O, Mg O, Ca
O, Fee 03, Ba O, Pb O.
Propiedades del vidrio
PROPIEDADES FISICAS.
La característica más apreciada y notable de los vidrios es su transparencia. La absorción de radiaciones no es
idéntica para los de todas las longitudes de ondas, y así, los vidrios ordinarios son casi totalmente opacos, o
sea, que absorben la totalidad de las radiaciones ultravioletas a infrarrojas.
PROPIEDADES MECÁNICAS
Las propiedades mecánicas del vidrio están muy influenciadas por su gran fragilidad, que es su defecto más
pronunciado. Esta fragilidad se debe a que el vidrio no tiene zona plástica en su deformación, y cuando se
rebasa el límite de elasticidad, se rompe.
PROPIEDADES QUÍMICAS
El vidrio es extraordinariamente estable y tiene una gran resistencia a la mayor parte de los compuestos
químicos. De los ácidos, el único que le ataca fuertemente es el ácido fluorhídrico, que descompone toda clase
de vidrios, formando con la sílice fluoruros gaseosos.
Los agentes atmosféricos atacan al vidrio, pero muy lentamente.
Clases de vidrios
Los vidrios más utilizados, por su poco peso y por su economía, son los sodo−cálcicos.
VIDRIOS COLOREADOS: Aunque la mayor parte del vidrio que se fabrica es transparente a incoloro,
también se fabrican vidrios coloreados adicionando algunos elementos
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solubles en el vidrio o que se dispersan en su masa en forma de pequeñas partículas.
VIDRIOS DE OPTICA.−−Son principalmente los vidrios de plomo (flint−glass), que tienen un elevado
índice de refracción y dispersión, y los vidrios borosilicatos (crown−glass), que tienen bajo índice de
refracción, pero también lo tienen de difracción
VIDRIO STRASS.−Es una variedad del vidrio de óptica flint−glass, pero con más plomo y, por tanto, más
denso, que tiene un elevado índice de refracción. Estos vidrios fueron ideados por Strasser, a quien se debe su
nombre, para imitar piedras preciosas. Hay variedades incoloras, talladas en forma de brillantes, o variedades
en colores, que imitan rubíes, esmeraldas, azabaches, etc.
ESMALTES DE VIDRIO.−Se emplean para decorar metales, son también vidrios de plomo, o sea, cristal,
pero con un porcentaje muy elevado de boro, lo que aumenta su fusibilidad y la adherencia al metal, y facilita
su coloración con óxidos metálicos.
VIDRIO SECURIT.−El vidrio o cristal securit, que tan amplia utilización tiene en los vehículos de
transporte modernos .En caso de ser golpeado con una fuerza superior a su resistencia de rotura, salta en
pequeños pedazos sin bordes cortantes, por lo que también recibe la denominación de cristal inastillable.
VIDRIO DE CUARZO.−−Se obtiene fundiendo cuarzo o arena cuarcífera pura. La variedad transparente se
emplea para la fabricación de lámparas emisoras de radiaciones ultravioleta, ya que el cuarzo, a diferencia del
vidrio corriente, es completamente transparente para esta clase de radiaciones. La variedad opaca se utiliza
para la construcción de aparatos de laboratorio, por su gran resistencia al fuego y a los choques térmicos, por
su extraordinaria resistencia a los ácidos, por su total ausencia de higroscopicidad y por sus extraordinarias
cualidades aislantes. Se emplea para la construcción de cápsulas, retortas, hilos para espejos de
galvanómetros, etc.
VIDRIO SOLUBLE EN EL AGUA.−No es un verdadero vidrio, sino un silicato alcalino que se obtiene
fundiendo arena con potasa de sosa. Se emplea para la fabricación de cementos incombustibles y para la
decoración mural.
Fabricación del vidrio
El vidrio se fabrica mezclando las materias primas que lo forman y fundiéndolas en crisoles o en hornos de
cubetas de trabajo continuo.
Las materias primas empleadas son la arena siliciosa, que proporciona la sílice; el carbonato o el sulfato de
sodio, el carbonato de potasio, el carbonato de cal que se extrae previamente de la piedra caliza, el carbonato
de bario y otros productos de menor importancia. La formación de las piezas de vidrio se realiza por soplado,
tomando una masa fundida con un tubo de hierro denominado caña y soplando hasta ahuecar la masa.
ESPEJOS
Los espejos se fabrican recubriendo una de sus caras con una amalgama de estaño y mercurio (azogado), o por
medio de una sal de plata (plateado).
Refractarios
Se considera un producto refractario cuando resiste sin fundirse ni reblandecerse temperaturas iguales o
superiores a los 1.500 °. Esta resistencia al reblandecimiento se denomina resistencia piroscópica.
Los materiales refractarios se emplean para revestimiento de hornos y para la fabricación de crisoles y retortas
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para la obtención de metales y determinados productos químicos.
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS.−Los materiales refractarios han de
reunir las siguientes características:
1.− Han de resistir sin reblandecimiento apreciable temperaturas lo más elevadas posibles.
2.− Han de resistir choques térmicos, o sea, variaciones bruscas de temperatura. Esto se determina
introduciendo un cubo de material refractario de 5 cm. de arista en un horno a 1.200 ° durante veinte minutos,
clasificándose los refractarios según el número de veces o ciclos de calentamiento que resisten antes de
fisurarse:
Malos, que resisten menos de 5 ciclos.
Mediocres, resisten de 5 a 10 ciclos.
Medianos, que resisten de 11 a 15 ciclos.
Buenos, resisten de 16 a 20 ciclos.
Muy buenos, que resisten de 21 a 25 ciclos.
Excelentes, de más de 25 ciclos.
3 .− Deben tener resistencia mecánica en frío, que se determina generalmente por compresión.
4 .− Deben tener resistencia mecánica en caliente, que se determina en ensayos de re-blandecimiento bajo
carga de 2 Kg./cm2 a alta temperatura.
5 .− Las variaciones de dimensiones de los refractarios que adquieran permanentemente en su utilización
deben ser lo más reducidas posibles, para evitar dislocaciones o excesiva apertura de juntas en los
revestimientos.
6.− Deben resistir la agresión de los metales fundidos, de las escorias y de los gases que se produzcan en los
hornos.
7.− Para asegurar las buenas cualidades de los refractarios, su composición química debe ajustarse lo más
exactamente posible a la prevista, pues las impurezas empeoran siempre sus propiedades.
8.− La porosidad tiene también una gran importancia en la calidad de los refractarios, puesto que la corrosión
química se favorece a medida que aumenta la porosidad.
Clases de refractarios
La clasificación más racional de los refractarios es la que se realiza atendiendo a su carácter químico, pues
facilita su selección. Así, se clasifican en tres clases: ácidos, básicos y neutros.
I. REFRACTARIOS ÁCIDOS
• Productos arcillosos, como la arcilla refractaria.
• Productos siliciosos, como la arena de cuarzo, cuarcita, etc.
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II. REFRACTARIOS BÁSICOS
• Oxidos de aluminio, como la bauxita, alumdun, etc
• Oxidos de calcio y magnesio, obtenidos por calcinación de la dolomía y magnesita.
III. REFRACTARIOS NEUTROS
• Productos del carbono.
• Cromita mineral.
• Carburos de circonio; niobio, tántalo, etc.
Abrasivos
Se conocen con el nombre de abrasivos determinadas materias de gran dureza que se emplean para el trabajo
de toda clase de materiales.
En general, los abrasivos se utilizan en forma de diminutos granos aglomerados natural o artificialmente, que
actúan como pequeños y numerosos filos que arrancan partículas del material atacado en proporción al
tamaño de los granos del abrasivo y a la dureza de éste. Cuando se desgastan los granos (Fig.1) se rebaja
también el cemento que los mantiene aglomerados, originándose la aparición de nuevos filos de los granos
desgastados, o de nuevos granos cuando están totalmente desgastados los primeros.
Hay dos clases de abrasivos: naturales y artificiales, cuya dureza figura en el cuadro siguiente:
Abrasivos naturales Dureza Mohs
Cuarzo .............................................. 7
Esmeril ............................................. 8
Corindón .......................................... 9
Diamante ......................................... 10
Abrasivos artifciales Dureza Mohs
Corindón artificial o alumdum ............9,4
Carburo de silicio o carborundum ......9,6
ABRASIVOS NATURALES
El cuarzo es sílice o anhídrido silícico (Si 02). Se utiliza como abrasivo en forma de arena cuarcífera o silícea
y en forma de piedra arenisca o asperón.
Las arenas silíceas se utilizan como abrasivo proyectadas en forma de chorro por aire comprimido. De la
variedad asperón se han tallado durante muchos años, y todavía se tallan, muelas naturales para el afilado de
herramientas. También se emplea para la fabricación de piedras para molinos.
El esmeril es una variedad del corindón (Al2 03) que contiene algo de óxido de hierro, s11'ice y cromo. Se
emplea todavía mucho, pulverizado, para la fabricación de los papeles o telas de esmeril o lija en diversas
graduaciones.
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El corindón es óxido de aluminio (A12 03) y es algo más duro que el esmeril, y por eso se emplea como
abrasivo de mejor calidad.
ABRASIVOS ARTIFICIALES
El diamante, que es carbono puro cristalizado, de dureza 10, se emplea para la fabricación de muelas
diamantadas. Para esto se utilizan polvos de diamantes naturales.
El corindón artificial o alumdum se prepara partiendo de la bauxita, que es un mineral blando y arcilloso que
contiene un elevado porcentaje de óxido de aluminio o alúmina (A12 03), fundiéndolo en horno eléctrico a
unos 400 °. Así se obtiene un abrasivo que contiene del 75 al 99 % de alúmina cristalizada.
El carborundum es el nombre comercial del carburo de silicio (C Si), obtenido fundiendo a 2.200 ° cok,
arena, silicio, serrín y cloruro sódico. Este es el abrasivo artificial más duro que se conoce hasta la fecha.
APLICACIONES DE LOS ABRASIVOS
Los abrasivos tienen tres aplicaciones principales: los chorros de arena, las lijas y las muelas.
Los chorros de arena utilizan, como ya hemos dicho antes, arenas silíceas generalmente, pero también se
emplea el corindón.
Las lijas son hojas de papel o tela sobre las que se han adherido abrasivos en polvo.
Muelas
Las muelas son herramientas de corte formadas por materiales abrasivos y cuyos filos son los granos de éstos,
que actúan al girar la muela, generalmente a gran velocidad. Las muelas se emplean:
1 ° En el desbaste, para desbastar o rebajar piezas en trabajos de poca precisión.
2 ° En el afilado de herramientas, restableciendo los filos y los ángulos de corte.
3 ° En el rectificado o afinado de piezas con elevado grado de precisión.
4 ° En el tronzado de materiales duros.
Existen muelas naturales y muelas artificiales.
MUELAS NATURALES,−Las muelas naturales se utilizan desde hace varios siglos, y son piedras de arenisca o
asperón natural cortadas en forma de disco o rueda. En estas muelas, el abrasivo o elemento cortante está
formado por granos de sílice, y aún se utilizan para el afilado de herramientas, siempre refrigeradas por agua
de un depósito en el que está parcialmente sumergida la muela, por lo que se les denomina muelas de agua.
MUELAS ARTIFICIALES.−Son las que más se utilizan en la industria, y se fabrican con arreglo a las
necesidades específicas de su utilización. Las muelas artificiales se definen por cinco características
principales: la clase de abrasivo, el tamaño del grano, su grado de dureza, la clase de aglomerante y su
estructura.
LOS ABRASIVOS más utilizados son: el esmeril, el corindón y el polvo de diamante, de los abrasivos
naturales, y el corindón artificial o alumdum y el carborundum, entre
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los abrasivos artificiales. Se designan: con una A, el corindón, con una C, el carborundum, y con una D, el
diamante.
Cerámicas avanzadas. Nuevas cerámicas
El desarrollo que han experimentado los materiales cerámicos en los últimos años se debe fundamentalmente
a la mejora de las material primal y métodos de procesamiento que ha hecho disminuir la cantidad y el tamaño
de defectos.
Además de esto, el avance en el diseño microestructural con la incorporación de fases dispersal reforzantes
(fibras, partículas, etc) ha logrado elevar los niveles de propiedades mecánicas al aproximarlos a los de las
aleaciones metálicas.
1 sector de la automoción es uno de los más interesantes para las industrial cerámicas
y sé han realizado realizado muchos esfuerzos para r la introducción de los materiales es cerámicos
en los motores de combustión interna. Las investigaciones se dirigen hacia la sustitución
d las prestaciones y el rendimiento así como aumentar su tiempo vida
Actualmente es posible obtener materiales cerámicos que presenten las siguientes , características
−Resistencia a solicitaciones mecánicas importantes.
−Resistencia al desgaste.
−Resistencia al ataque químico.
−Resistencia a temperaturas elevadas.
−Estabilidad dimensional con la temperatura.
−Propiedades eléctricas, electrónicas, magnéticas, etc., excepcionales.
Así se podrá pensar en las cerámicas como sustitutas de metales siempre que se intenten conseguir mejoras
tales como:
−Disminución de peso.
−Disminución del desgaste por rozamiento.
−Resistencia a la corrosión.
−Mejor resistencia mecánica a altas temperatura.
Ahorro en los sistemas de refrigeración.
−Disminución de contaminación.
Aprovisionamiento de material primal.
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Por lo tanto, los objetivos de la sustitución de componentes metálicos por cerámicos se orientan
fundamentalmente hacia:
Aumento en la potencia del motor.
−Disminución del tiempo de respuesta del turbo compresor.
−Mejora de rendimientos energéticos.
−Utilización de combustibles menos refinados.
Citaremos algunos ejemplos de materiales cerámicos introducidos en algunos de lo componentes más
importantes del automóvil: Nitruro de silicio, carburo de silicio y a1ú mina introducidos en turbocompresores;
Titanato de aluminio y circonia en cabezas pistón de las cámaras de combustión y Titanato de aluminio para
aislamiento de conductores tos de escape.
MATERIALES COMPUESTOS
Un material compuesto es un sólido heterogéneo formado por dos o más componentes que se unen entre ellos
por procedimientos mecánicos o metalúrgicos. Sin embargo, la combinación de los componentes comunica al
compuesto unas propiedades características.
Se nos presentan tres familias: compuestos laminares, o estratificados, compuestos particulados y compuestos
reforzados con fibra. Las propiedades de cada material dependerá así do (1) las propiedades particulares de
cada componente, (2) las proporciones relativas de éstos, (3) su tamaño, forma y distribución, (4) el grado de
trabazón entre ellos y (5) su orientación relativa. Existe, pues, una libertad considerable para elaborar los
materiales compuestos de modo que posean un conjunto de propiedades prefijadas.
Los compuestos laminares se consiguen disponiendo capas alternativas de sustancias unidas unas con otras
por algún procedimiento. El contraplacado sea, probablemente, el más conocido de los materiales industriales
que caiga en esta categoría. En este caso, se agrupan capas de madera con las vetas orientadas diferentemente
unas con relación a otras. Con ello se aumenta la resistencia mecánica y a la fractura y el producto presenta
unas tendencias mínimas a hincharse y contraerse.
Los materiales compuestos particulados se componen de partículas discretas de una sustancia rodeadas de un
aglutinante de otra sustancia. Un ejemplo clásico es el hormigón, que consiste en partículas de arena y grava
rodeadas de cemento. Otro ejemplo es el carburo sinterizado, en el que se dispersan partículas de carburo de
wolframio en cobalto. Muchos otros productos pulvimetalúrgicos son compuestos particulados.
La variedad más extendida de materiales compuestos es la de los reforzados con fibras, en los que delgadas
fibras de un material están inmersas en un medio aglutinante. Este soporta y transmite las cargas a las fibras,
las cuales, a su vez, aportan resistencia a la estructura. La madera y el bambú constituyen dos materiales
compuestos naturales, formados por fibras de celulosa en un medio de lignina. Dentro de esta variedad, 1ós
ladrillos de paja y barro muy bien pudieron haber sido los primeros materiales compuestos confeccionados
por el hombre. El hormigón armado con acero es en realidad un aglutinante compuesto particulado reforzado
con fibrasde acero.
Las resinas reforzadas con fibras de vidrio (vitrófibras) fueron los primeros compuestos fibrosos» que
aparecieron, poco después de la Segunda Guerra Mundial, enun intento para producir materiales ligeros de
gran resistencia y rigidez. Para ello se aglomeraban las vitrofibras, de unas 10 micras de diámetro, en una
variedad de polímeros generalmente resinas epoxídicas. Las fibras de boro−wolframio (boro depositado en un
ánima de wolframio)
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Recientemente, las fibras más extendidas han venido siendo las de grafito y Kevlar.' El grafito puede ser del
tipo PAN, obtenido por la termo pirolisis de fibras orgánicas sintéticas. El Kevlar en una fibra orgánica
aramídica de 3100 MPa de resistencia a la tracción, 131000 MPa de módulo elástico y una densidad mitad que
la del aluminio aproximadamente. Además, es transparente a las radioseñales, característica muy interesante
para numerosas aplicaciones aeroespaciales.
Para reforzar medios metálicos se han utilizado asi mismo pelillos de zafiro, carburo de silicio y nitruro de
silicio.
Los métodos de fabricación aplicables a los compuestos fibrosos comprenden moldeo por compresión simple,
arrollamiento de filamentos, pultrusión (manojos de fibras resinadas estiradas por una hilera caliente),
estratificación de tejidos y endurecimiento en. En los Materiales compuestos las dificultades suelen surgir con
relación a su relativa fragilidad y elevados precios. Actualmente, útiles deportivos, tales como palos de golf,
cañas de pesca, raquetas de tenis, bastidores de bicicletas y esquí se ofrecen ya en fibras compuestas. Entre las
aplicaciones potenciales en industria automovilística encontramos árboles de transmisión, muelles y
parachoques, sin costos se reducen a niveles competitivos. Los avances técnicos, con sus exigencias con
siguientes, encuentran muy atractivos unos materiales con la resistencia de los acero y un quinto del peso de
éstos.
− Otra área de desarrollo, relativamente nueva, es el moldeo por inyección de plasticos reforzados con fibra
Aquí se mezclan fibras troceadas, de hasta 6 mm de longitud, con resina plástica y se orientan merced al flujo
en el proceso de moldeo. Pueden emplearse fibras tanto de vidrio como de carbono, dando este último un
materia compuesto más rígido que el acero.
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