Apuntes sobre los plásticos.

IES CAMPOS Y TOROZOS. DTPO. TECNOLOGIA.
3º ESO. APUNTES SOBRE PLÁSTICOS.
1. DEFINICIÓN DE POLÍMERO:
Los polímeros son moléculas gigantes de origen orgánico que por lo tanto tienen pesos
moleculares muy grandes, y cuyo componente principal es el carbono.
2.- CONSTITUCIÓN DE LOS POLÍMEROS:
Los polímeros están constituidos por macromoléculas que se obtienen por repetición de
una molécula sencilla llamada monómero. La unión de estas moléculas sencillas se realiza
mediante la llamada reacción de polimerización.
3.- TIPOS DE POLÍMEROS:
Los polímeros se pueden clasificar atendiendo a varios criterios, a continuación vemos
algunas posibles clasificaciones:
a) Según su origen: Podemos distinguir básicamente dos tipos de polímeros:
•
•
Polímeros naturales: Se elaboran a partir de seres vivos (animales y vegetales):
Lana, seda, algodón, celulosa, cáscara de cereales, etc.
Polímeros sintéticos: Se obtienen de productos derivados del petróleo, y a
veces del carbón y del gas natural, en este tipo es donde encontramos a los
plásticos.
b) Según el número de monómeros distintos que participan para formar el
polímero:
•
Homopolímeros: Solo hay un tipo de monómero.
•
Copolímeros: El polímero está formado por varios de ellos.
c) Según su estructura espacial:
- Estructura lineal:
A-A-A-A-A-A-A A-B-A-B-A-B-A A-A-A-B-B-B-B-A-A A-B-B-A-B-A-B-A-A-B-B-B-A
(alternante)
(de bloque)
(al azar)
- Estructura ramificada:
A-B-A-A-B-A-A-A-A-A-B-A-A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
- Estructuras entrecruzadas:
A-A-A-A-A-A-A-A-A
B
B
B
B
B
B
A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-AA-A-A
B
B
B
B
B
B
A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A
4. DEFINICIÓN DE PLÁSTICO:
Los plásticos son polímeros a los que se añaden aditivos con el fin de mejorar sus
propiedades, y con ello ampliar el número de aplicaciones en las cuales se pueden utilizar.
5.- COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS PLÁSTICOS:
Los plásticos están formados principalmente por los siguientes componentes:
a) Materia básica: El polímero del que se parte.
b) Cargas: Se añaden con objeto de abaratar el producto obtenido o para mejorar sus
propiedades, algunas cargas son:
- Colorantes: Para obtener el color deseado.
- Catalizadores: Para acelerar el proceso de polimerización.
- Estabilizantes: Protege al plástico de la degradación térmica, contra el
envejecimiento y contra los rayos UV.
- Productos antiestáticos: Para evitar la carga electrostática.
- Aditivos conductores: Para reducir su resistencia eléctrica.
- Ignifugantes: Para reducir la combustibilidad.
- Hinchantes: Para espumar.
6.- PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS:
Las propiedades generales de los plásticos son las siguientes:
• Bajo coste de producción
• Baja densidad, por lo que producen piezas ligeras.
• Son impermeables.
• Son aislantes eléctricos.
• Son malos conductores del calor, por lo que son aislantes térmicos.
• No resisten el calor.
• Desprenden gases tóxicos al quemarse.
• Resisten a la corrosión y al ataque de ácidos y bases.
• Son fáciles de trabajar por diversos procedimientos (colada, inyección,
laminado, mecanizado, etc.).
• No son biodegradables.
7.- CLASIFICACIÓN DE PLÁSTICOS: Ver tabla de clasificación de plásticos
7.1 Termoplásticos.
Los polímeros termoplásticos se ablandan por la acción del calor y vuelven a endurecerse
cuando se enfrían. Este proceso puede repetirse indefinidamente, de forma que los objetos ya
elaborados se pueden utilizar como materia prima en la fabricación de nuevos objetos (se
pueden reciclar). Cuando se someten a altas temperaturas se degradan. Son en general
blandos y flexibles. Los más importantes son: Polietileno (PE), Polipropileno (PP), Cloruro de
polivinilo (PVC), Poliestireno (PS), Poliamida (PA), Poliéster (UP).
7.2 Plásticos termoestables.
Los polímeros termoestables son aquellos que sólo pueden ser moldeados una vez por acción
del calor. Cuando se enfrían se endurecen y no pueden volver a fundirse, pues se degradarían.
Están formados por macromoléculas de estructura tridimensional. Son duros, frágiles e
insolubles. Los más importantes son: Resinas de poliéster, Resinas de poliuretano, Resinas de
melamina
7.3 Elastómeros.
Los polímeros elastómeros se caracterizan por su elevada elasticidad y su capacidad de
estiramiento y rebote, recuperando su forma primitiva una vez que se retira la fuerza que los
deformaba. Los más importantes son: Látex (caucho natural), Caucho vulcanizado, Neopreno.
8. MÉTODOS DE FABRICACIÓN DE PLÁSTICOS:
8.1 Extrusión: El material se introduce a través de una tolva de alimentación, y se le hace
avanzar a través de un cilindro, en cuyo interior se encuentra un husillo, que comprime el
material plástico, y lo calienta gracias al rozamiento que se provoca al girar dicho husillo.
Además para fundir el material se emplean resistencias eléctricas e incluso se hace circular
aceite caliente.
Al final del cilindro hay una boquilla, cuya forma depende de la forma deseada para el
producto (tubos, láminas,…..). Además la boquilla puede estas dispuesta para recubrir otras
láminas por ejemplo de papel, o cables eléctricos.
Una vez que sale de la boquilla, se procede a calibrar el producto: Estirándolo hasta su
espesor definitivo, pasándolo por tubos de otros materiales con un diámetro exacto,….
Por último, se refrigera para que termine de solidificar.
8.2 Moldeo: Distintos tipos:
- Por compresión: Se introduce una cantidad determinada de material plástico
(generalmente precalentado) en el molde hembra, y es comprimido y calendado al
mismo tiempo para que funda. Para pequeñas cantidades de producción.
- Por inyección: Se funde el material por extrusión, y a continuación se inyecta el
material al molde. Para grandes cantidades de producción.
- Por soplado: Se introduce en el molde un tubo o macarrón realizado previamente
por ejemplo mediante extrusión, y se inyecta aire comprimido en el interior del
macarrón para que este se aplaste contra las paredes del molde.
- Moldeo centrífugo: Para tubos de grandes diámetros, el plástico fundido se coloca
en un molde rotativo que gira a gran velocidad, de forma que el material plástico se
pega a las paredes de molde debido a la fuerza centrífuga.
8.3 Calandrado: Requiere de un tratamiento de calentamiento previo, para que el plástico se
encuentre en estado pastoso, a continuación se introduce entre tres o más cilindros que
proporcionan la lámina bruta, cuyo espesor se ajusta con otros cilindros de calibración.
Finalmente, se enfría y se corta.
Este tipo de procesos es muy útil para realizar recubrimientos plásticos sobre otros soportes
(papel, cartón,…..), o también se pueden estampar las láminas plásticas de distintos colores.
8.4 Termoconformado: Se parte de materiales semielaborados, por ejemplo láminas, que se
reblandecen por efecto del calor y se adaptan contra un molde mediante presión de aire, vacío
o un contramolde.
8.5 Vulcanización: Es el procedimiento de fabricación característico de los elastómeros los
cuales no se pueden fundir, y se basa en trabajar unos prepolímeros mediante las técnicas
vistas anteriormente, realizándose una vez obtenida la pieza una etapa final.
Dicha etapa es la vulcanización, la más habitual es con azufre y proporciona al prepolímero
una estructura reticular.
9. MECANIZADO Y UNIÓN DE PLÁSTICOS:
9.1 Técnicas de fijación y soldadura:
- Para uniones desmontables: La fijación de los plásticos se realiza mediante atornillado,
utilizando siempre que sea posible tornillos pasantes con arandelas, ya que la ejecución de
roscas debido a que debilita la resistencia al impacto del material plástico.
- Para uniones fijas:
En el caso de los termoplásticos: Se recurre a adhesivos o a soldadura, en este último
caso solo si las dos piezas a juntar son del mismo material, o son materiales distintos
pero muy compatibles. En ambos casos (adhesivos o soldadura) se plastifican las partes
que se quieren unir mediante un disolvente en el primer caso, o mediante calor
(aportado por soplete, resistencia eléctrica, láser, ultrasonidos,…) en el segundo caso, y
a continuación se presionan ambas superficies.
En el caso de termoestables: Solo pueden unirse mediante adhesivo, aunque a
diferencia de lo que ocurre con los termoplásticos, cada adhesivo sirve únicamente a un
tipo determinado de plástico termoestable.
9.2 Mecanizado:
Cualquier procedimiento de arranque de viruta está indicado para los plásticos, pero tenemos
un doble problema:
- Los plásticos son poco conductores del calor: Esto implica que cuando cortamos, limamos,…
piezas de plásticos el calor generado por el rozamiento no podrá disiparse a través del
plástico, y por lo tanto se acumulará dentro aumentando su temperatura.
- Los plásticos funden con facilidad, y además en el caso de los termoestables esto conlleva
que pierda sus propiedades.
Este problema se resuelve refrigerando el plástico mediante aire comprimido o agua, al
mismo tiempo que le damos forma.
9.3 Tratamientos superficiales:
Los plásticos se pueden decorar con pinturas y lacas a base de polímeros que las hacen más
compatibles con el material base, es decir, con el material que queremos pintar.
Aunque pintar sobre plásticos no siempre es posible, a veces se precisa de un
acondicionamiento previo, como pueden ser productos que oxiden la superficie o mediante
llama controlada,