Plàstics n'hi ha de moltes propietats molt variades: rígids, flexibles, elàstics, transparents, opacs, etc. Cadascuna de les molècules d'etilè amb l'enllaç trencat s'anomena monòmer. La molècula en cadena formada s'anomena polímers. La molècula formada per la unió de molts monòmers d'etilè rep el nom de polietilè.

Segons el seu origen els polímers poden ser classificats en naturals, artificials i sintètics:

• Naturals: Cel·lulosa, cautxú...

• Artificials: obtinguts per modificació dels polímers naturals, cel·luloide, galatita...

• Sintètics: Obtinguts industrialment a partir dels seus components elementals polietilè, PVC, niló...

Els plàstics o resines no són més que polímers orgànics, molècules gegants formades per àtoms de carboni juntament amb d'altres d'hidrogen, oxigen i en menor mesura, clor, fluor, nitrogen o silici.

Propietats més o menys comuns a tots els plàstics:

• Facilitat per elaborar peces acabades a partir de les matèries primeres.

• Lleugeresa.

• Resistència als agents atmosfèrics.

Hi ha dues grans etapes: l'obtenció del plàstic a partir de les matèries primeres i la conformació del plàstic per obtenir-ne els objectes o peces definitives.

La síntesi dels polímers

Són sintètics, els components elementals s'obtenen bàsicament, del gas natural, petroli i carbó.

Els processos per a l'obtenció dels polímers industrials es diu polimerització, però hi ha dues formes:

• Poliaddició, és el procés d'obtenció del polietilè a partir de monòmers d'etilè.

• Policondensació, consisteix en fer reaccionar químicament el fenol i el formaldehid i es produeix el fenol-formaldehid, conegut com a baquelita.

Processos de conformació dels polímers

• Extrusió.

• Emmotllament per extrusió i bufat.

• Emmotllament per injecció.

• Emmotllament per escumeig. La matèria primera ha de contindre un additiu escumejant, se situa dins un motlle i s'escalfa a la temperatura adequada, i per acció de la calor, el plàstic s'infla i augmenta el volum ocupant la totalitat del motlle i formant una massa sòlida, però esponjosa.

• Emmotllament per buit.

• Emmotllament per compressió.

Ç

• Calandratge.

Els monòmers poden estar units els uns amb els altres formant diferents estructures:

• Lineal: cadenes llargues i flexibles. El polietilè, poliestirè i PVC.

• Ramificació: produïda per petites reaccions químiques, i són menys resistents als esforços mecànics.

• Entrecreuada: una xarxa, i té una gran deformació sense trencar els enllaços.

• Reticulada: Una xarxa tridimensional més complexa i no permet cap deformació.

Les propietats dels polímers, poden ser modificades afegint-hi substàncies o additius. Els més comuns són:

• Càrregues: són substàncies minerals o vegetals que milloren la resistència mecànica i la tenacitat, i abarateixen el cost.

• Plastificants: són substàncies orgàniques que redueixen la duresa i la fragilitat dels polímers, augmentant la ductilitat i la tenacitat.

• Estabilitzants: són compostos químics que augmenten la resistència dels polímers al deteriorament per l'acció de la radiació ultraviolada i de l'oxidació.

• Colorants: donen color.

• Ignífugs: retardadors de flama, dificulten la inflamació.

• Desemmotllans: són substàncies que faciliten el desemmotllament de les peces de plàstic.

• Lubricants: milloren el lliscament.

• Propietats dels polímers

Per mesurar les propietats dels polímers, s'utilitzen els assajos de tracció.

Magnitud	Metalls	Polímers	Unitats
Mòdul elàstic	De 48000 a 410000	De 7 a 4000	N/mm2
Resistència al trencament	Fins a 4100	Fins a 100	N/mm2
Allargament	< 100%	Fins al 1000%	---

Segons la manera en que es produeix la deformació, trobem dos models de deformació:

• Model de deformació elàstic, la deformació es independent del temps que duri l'aplicació de l'esforç. La deformació és instantània i desapareix instantàniament quan l'esforç desapareix.

• Model de deformació viscós, la deformació es produeix progressivament mentre dura l'aplicació de l'esforç, però quan aquest no s'aplica, la deformació no desapareix.

Els polímers poden tenir un model de deformació elàstic, viscós o viscoelàstic. La resistència a l'impacte dels polímers es mesura amb l'assaig del pèndol de Charpi o d'Izod. La resistència a la fatiga i el límit de fatiga, tenen un valor menor que els metalls. La resistència a la torsió es proporcional a la de tracció i dures i es mesura igual que els metalls.

• Classificació dels polímers

• Propietats i aplicacions dels polímers més comuns

Polietilè: Barat, flexible, aïllant tèrmic i resistent a la corrosió, té baixa densitat. S'utilitza el de baixa densitat en bosses i cables elèctrics, el d'alta densitat en ampolles flexibles, tubs,...

Poliestirè: Aïllant, transparent, barat, resistent a la humitat. S'utilitza d'aïllant tèrmic i acústic.

Clorur de polivinil: Aïllant elèctric, resistent als àcids. S'utilitza per a canonades, cables elèctrics, ampolles d'oli i aigua, cortines...

Polimetacrilat de metil: Transparent, mecanitzable, resistent als canvis de temperatures, substituït pel vidre en avions, trens i vaixells i per ulleres protectores.

Tefló: Incombustible, antiadherent. S'utilitza per a aïllament de cables per a altes temperatures, cintes d'enregistrament...

Niló: Resistència mecànica, tenacitat. S'utilitza en coixinets, engranatges i mànegues...

Policarbonat: Tenaç, transparent, resistent a les radiacions ultraviolades. S'utilitza per a fars, cascos de protecció, lents òptiques...

Resines epoxi: Resistents als esforços mecànics i a la corrosió, dures i barates.

Resines fenòliques: Dures, rígides, resistents als productes químics, barates. S'utilitza per a circuits impresos.

Cautxú natural i sintètic (NR, SBR, NBR): Resistència a l'abrasió. S'utilitza en pneumàtics, calçat, mànegues, corretges, juntes...

Poliuretà: Aïllant tèrmic, escumable. S'utilitza per l'aïllament de frigorífics i habitats, en forma d'escuma per a coixins i proteccions d'embalatges.

Neoprè: Resistent a l'abrasió, a l'ozó, a la llum i als agents atmosfèrics, olis i benzines, és incombustible. S'utilitza per a revestiments de mànegues i cables, i submarinisme...

Silicones: Ampli marge de temperatures d'utilització (de 100 ºC a 250 ºC), són aïllants elèctrics i antiadherents per emmotllament...

• Reciclatge dels polímers

• Les fustes

La fusta està formada per molècules de cel·lulosa reforçades per una substància polimèrica anomenada lignina.

• Fusta natural

S'obté d'un procés de tala i desenbrancatge. Els de fusta tova, són arbres de fulla perenne com l'avet i el pi. Els de fusta dura són arbres de fulla caduca com el roure i el faig.

Per determinar els diferents comportaments de la fusta es defineixen tres tipus d'eixos de simetria: longitudinal, radial i tangencial.

La fusta per a que sigui aprofitable, ha de passar per un procés d'assecat, per reduir el seu grau d'humitat, a l'aire lliure o bé en forns d'aire calent.

Pes de la fusta humida - pes de la fusta seca

Humitat = x 100

Pes de la fusta seca

La fusta quan es va assecant, pateix una contracció que fa augmentar la seva densitat i la seva resistència. La contracció per assecat depèn de la direcció. És molt petita en longitudinal, més important en radial i encara més en direcció tangencial.

La fusta més porosa absorbeix la humitat i es atacada per fongs i insectes, per evitar-ho es fan servir vernissos i pintures.

• Fusta artificial

• Taulers de xapes (contraplacats). Encolant xapes de fusta natural en angles de 90º. És molt resistent i molt decoratiu.

• Taulers de partícules (aglomerats). Formats per partícules amb una grandària i encolades. Són menys resistents i no suporten bé la humitat.

• Taulers de fibres (Tablex i DM). El tablex està format per fibres de fusta que són premsades humides i sense encolar. El DM esta premsat en sec i encolat amb resina sintètica formant làmines que després es tornen a premsar en calent.

• Taulers de llistons (enllistonats). Format a partir de llistons de fusta tova encolats lateralment amb resines sintètiques.

• Xapes naturals. S'obtenen talls tangencials del tronc utilitzant esmolades fulles, i s'obtenen amb un gruix de 1,6 i 3,2 mm.

• Xapes sintètiques. S'obtenen de melamina-formaldehid.

• Les ceràmiques

Ceràmica vol dir cosa cremada, un material que requereix una cocció prèvia. Els productes d'argila cuita utilitzats en la construcció hi ha tipus com les vitroceràmiques... Les ceràmiques són materials formats per combinacions d'elements metàl·lics i no metàl·lics units per enllaços iònics.

• Propietats de les ceràmiques

Les propietats comunes a totes les ceràmiques: fràgils, dures, poc resistents a la tracció, molt resistents a la compressió, baixa conductivitat tèrmica, elevada temperatura de fusió i molt baixa conductivitat elèctrica. Tenen una gran aïllament elèctric, i en l'electrònica s'utilitzen per als condensadors.

Les ceràmiques s'utilitzen per construir aïlladors ja que tenen una rigidesa dielèctrica molt gran. La rigidesa dielèctrica és la tensió per unitat de longitud que pot suportar un material aïllat sense que hi hagi circulació de corrent elèctric i es mesura en kV/mm.

• Classificació de les ceràmiques

Argiles

Es troben fàcilment a la natura i en afegir aigua es transformen en una massa plàstica a la qual es pot donar molt fàcilment la forma desitjada. Les porcellanes contenen 50% d'argila, 25% de quars i 25% de feldespat. Hi ha dos processos molt utilitzats en la conformació d'argiles: l'extrusió i l'emmotllament en barbotina.

Ciments

El ciment pòrtland, el guix i la calç, en ser barrejats amb aigua donen lloc a una massa plàstica com el cas de l'argila, i després d'un cert temps pren i s'endureix.

A diferència de l'argila, l'enduriment d'alguns ciments no es produeix per evaporació i cocció, sinó per complexes reaccions químiques del material amb l'aigua.

Refractaris

Suporten altes temperatures sense fondre's, no reaccionen químicament amb els elements i produeixen un gran aïllament tèrmic. Segons el predomini d'un componen es coneixen com a refractaris d'argila (si hi ha predomini d'alúmina), àcids (si hi predomina la sílice) o bàsics (si hi predomina la magnèsia).

Vidres

Materials ceràmics formats per la fusió de sílice amb altres òxids i tenen una estructura de sòlid amorf. En temp. ambients poden ser considerats líquids d'una gran viscositat, amb gran transparència, fragilitat i duresa.

Vidre laminat

Vidre bufat

Abrasius

Són materials capaços de polir, esmolar, i tallar acers, metalls, roques i altres materials durs. El material més dur és el diamant, però és car i fràgil per a moltes aplicacions, les més usuals es formen a partir de carbur de silici, alúmina fosa,...

• Les fibres tèxtils

Són útils per a roba de vestir, tapissats, etc. La principal aplicació és la filatura i el tissatge.

• Classificació de les fibres tèxtils

• Propietats i aplicacions

• Resistència a la tracció

• Elasticitat

• Uniformitat

• Higroscopicitat

• Aïllament tèrmic

• Suavitat al tacte

• Resistència als productes químics

• Els materials compostos

Estan formats per dos o més materials de composició, forma i grandària diferent, sense que hi hagi combinació química entre ells. Alguns materials compostos més utilitzats són el formigó, les resines polimèriques reforçades amb fibres i els contraplacats i emparedats.

• Formigó

És un material compost per ciment pòrtland, sorra i grava. Presenta una alta resistència a la compressió, però una baixa resistència a la tracció. Per augmentar la resistència a la tracció del formigó, se li afegeix unes barres o malles d'acer, i obtenim el formigó armat.

El formigó pretesat, que consisteix en sotmetre les barres d'acer a un esforç de tensió i llavors es deixa que el formigó prengui i s'endureixi, i un cop endurit, es retira l'esforç de les barres.

• Resines reforçades amb fibres

Són formats per fibres que aporten resistència a la tracció i rigidesa situades a l'interior d'una massa de resina polimèrica que aporta tenacitat. Les més utilitzades són la de vidre, carboni i kevlar.

La de kevlar està formada per poliamida amb una estructura molecular molt rígida.

• Contraplacats i emparedats

Són dues tècniques d'elaboració de materials compostos que tenen com a objectiu comú l'obtenció de materials lleugers, rígids i resistents.

La fusta contraplacada consisteix en encolar diferents làmines primes de fusta de tal manera que formen un angle de 90º i tindrem un material lleuger i resistent.

82

Del fruit o llavor: cotó, coco

Vegetals De la tija: lli, cànem, jute

De la fulla: espart, pita

D'ovelles: llana

Animals De cabres: moher, caixmir

De conills: angora

Naturals Altres: seda, alpaca, cavall

Fibres

Minerals amiant

Raió-cuproamoniacal

Artificials raió Raió-viscosa (fiabrana)

Raió-acetat

Poliamildes: niló, perló

Sintètiques Polièsters: tergal

Poliacrilonitrils

Poliuretans

Vidre pla

Atmosfera controlada

Forn Refredament

Radial

Tangencial

Longitudinal

Roure Sapel·li Castanyer Til·ler

Dura Noguera Freixe Cirerer Faig

Natural

Pi Avet

Tova Cedre Teix

Xiprer

Fusta

Contraplacada

De partícules

Artificial Aglomerada Sense resina (Tablex)

De fibres

Enllistonada Amb resina (DM)

Petroli i gas natural Refineria Energia

Carbó i quitrà Indústria de plàstics Ind. especialitzades

Residus plàstics Granulats i pols Granulats de

Combustible sòlid

1

Matèries primeres Indústria de Incineració

i secundàries transformació

3 4

Granulació Productes acabats Piròlisi

5

2 Plàstics usats Prod. Domèstics Agricultura, Residus Abocador

Recuperació indústria de plàstic controlat

Resina epoxi (Araldite)

Cianocrilats

Adhesius Poliacetat de vinil

Poliamides (Niló)

Fibres Poliesters

Acrílics

Polímers

Resines alcídiques Nitrocel·lulosa

Pintures Resines epoxi Cel·lulòsics Acetat de cel·lulosa

Poliuretà

Polietilè de baixa densitat

Vinílics Polietilè d'alta densitat

Termoplàstics Poliestirè

Poliesters Politereftalat d'etilè

Plàstics Fenòlics

Termoestalbes Ureics

Poliuretans

Elastòmers Polisiloxà

Granulat de plàstic

Cilindres escalfadors

Làmina

Objecte

Emmotllat Rebava

Expulsors

Calefactor Làmina de plàstic

Motlle

Col·lector Canals d'aire

d'aire A la bomba de buit

Escalfador

Plàstic

Motlle

Peça

De l'extrusora Aire comprimit

Motlle obert

Preforma Motlle tancat Motlle obert Expulsió de la peça

Granulat de plàstica Filera

Tremuja

Moviment

Circular Cilindre calefactor

Refrigeració