Plásticos y fibras textiles

Materiales. Materias primas. Monómeros. Familias y tipos. Procesos de conformación. Elastómeros

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TEMA 7 PLÁSTICOS Y FIBRAS TEXTILES

7.1. BREVE EVOLUCION DE LOS PLÁSTICOS

1868 celuloide1897 Galatita1909 Baquelita

Medidas a tomar:

  • Reciclado mecánico: se recogen las piezas usadas, se clasifican, se trituran, se funden y se moldean de nuevo.

  • Reciclado químico: se somete el plástico a un proceso químico para obtener compuestos hidrocarbonatos.

  • Incineración: para obtener energía calorífica.

7.2. MATERIA PRIMA USADA PARA LA FABRICACIÓN DE PLÁSTICOS

Hay tres grandes etapas:

  • En sus inicios (siglo XIX): se emplea materia prima de origen animal y vegetal.

  • Hasta aproximadamente 1930: se usa el alquitrán del carbón.

  • En la actualidad: se emplea petróleo y gas natural.

7.3. QUÉ SON LOS PLÁSTICOS

Son productos no naturales, obtenidos por el hombre a traves de diversas reacciones químicas, que reciben el nombre de polímero, a los que se añade un aditivo.

La finalidad del aditivo es mejorar alguna de las propiedades o características del plástico.

El plástico obtenido dependerá tanto de la materia prima utilizada como del proceso seguido.

7.4. FABRICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS

La característica común a todos los plásticos es la de estar formados por moléculas gigantes, denominadas polímeros o macromoléculas, cuyo peso molecular es superior a 10.000.

Estos polímeros se forman por la unión repetida de otras moléculas más pequeñas, llamadas monómeros. La unión se realiza secuenciada: formando una cadena en la que cada monómero que se repite forma un escalón, siendo el número de eslabones o unidades monomericas el grado de polimerización.

Propiedades para ser polímero:

  • Esta constituida por uno o varios monómeros repetidos.

  • Su peso molecular superior a 10.000.

  • Esta compuesto por H y C y otros elementos como O, N, S.

La formación de un polímero se debe a la afinidad del carbono para unirse consigo mismo de manera indefinida.

TIPOS DE MONOMEROS:

  • Olefinas: estos monómeros abren el doble enlace para unirse a otros monómeros. El polímero recibe el nombre de la olefinas de la que proviene, anteponiendo el prefijo “poli”.

Para que se pueda realizar la polimerización es necesario un catalizador.

La polimerización que se realiza en estos monómeros es por adición, es decir, en la reacción entre dos olefinas con doble o triple enlace se origina un compuesto nuevo (polímero), sin eliminación de sustancia alguna.

  • Monómeros funcionalizados: no se necesita catalizador. Entre estos monómeros se realiza polimerización por condensación. Se elimina una molécula pequeña, que suele ser de H2O, CH3OH, CIH, etc.

TIPOS DE POLÍMEROS:

  • Homopolímeros: el monómero es el mismo, que se repite a lo largo de la macromolécula.

  • Copolímeros: está formado por dos tipos distintos de monómeros. Son muy importantes desde el punto de vista industrial ya que mejora las características d sus dos monómeros. Se clasifican en: alternados, al azar, por bloque y por injerto.

7.5. ADITIVOS MÁS IMPORTANTES

Sirven para obtener plásticos con propiedades determinadas, es necesario añadir los aditivos adecuados al polímero.

Tipos de aditivos: Colorante, pigmentos, antiignífugos, antiestático, conductores, estabilizantes, plastificantes.

7.6. COMPUESTOS PRINCIPALES DE LOS PLÁSTICOS

  • Materia básica: monómeros que entran en la reacción química.

  • Cargas: se añaden a la materia básica con objeto de abaratar el producto obtenido y mejorar sus propiedades físicas, químicas o mecánicas.

  • Aditivos: tienen como función mejorar las cualidades del polímero.

  • Catalizadores: su misión es iniciar y acelerar el proceso de polimerización.

7.7. TIPOS DE PLÁSTICOS

  • Termoplásticos: son aquellos plásticos que al ser calentados a temperaturas entre 50 y 200° C alcanzan un estado de plasticidad que les permite ser moldeados. Esto permite recuperar los plásticos de desecho para ser remodelados y formar nuevos objetos. Estos plásticos son flexibles y resistentes a los golpes.

  • Termoestables: una vez moldeados por el calor, ya no pueden recuperar su forma primitiva. Una vez endurecido por el calor, ya no es posible que vuelva a adquirir una forma maleable. Son duros aunque frágiles. Si se calientan, se hacen carbón pero no se ablandan.

  • Elastómeros o cauchos: son muy elásticos. Permiten grandes deformaciones sin rotura recobrando su forma inicial. No se pueden fundir de nuevo.

  • Fibras: corresponden a una horma comercial de los plásticos termoestables. Sus moléculas tienen una dirección preferencial de ordenación. Es resistente a la tracción, se puede lavar fácilmente y ni se arruga, ni se encoge.

7.8. FAMILIAS DE PLÁSTICOS MÁS IMPORTANTES

  • Termoplásticos

    • Policarbonato PC

      • Se obtiene del ácido carbónico

      • Es transparente

      • Permite el paso de la luz

      • Tiene una gran resistencia mecánica, tenacidad, y rigidez

      • Se utiliza para cámaras fotográficas, cascos de seguridad…

    • Cloruro de polivinilo PVC

      • Se obtiene del acetileno y del ácido clorhídrico

      • Tiene gran resistencia mecánica

      • Se comercializa en dos formas

        • PVC rígido: tuberías, ventanas…

        • PVC plastificado: recubrimiento de cables, mangueras…

    • Polipropileno PP

      • Se obtiene por la polimerización del propileno

      • Es de los mas baratos

      • Tiene una dureza y flexibilidad aceptables

      • Se utiliza para maletas, césped, bolsas para alimentos…

    • Polietileno PE

      • Se obtiene por polimeracion del etileno

      • Su color es transparente

      • Tiene dos formas de comercialización

        • De alta densidad HDPE: tiene resistencia mecánicas se utiliza para juguetes, tuberías…

        • De baja densidad LDPE: tiene menor resistencia mecánica y se utiliza para bolsas, sacos de dormir…

    • Polimetacrilato PMMA

      • Se obtiene del acetileno

      • Son transparentes

      • No se decoloran

      • Aplicaciones: pilotos de automóviles, gafas protectoras…

    • Poliestireno PS

      • Se obtiene del benceno y del etileno

      • Resistente a los agentes externos

      • Se comercializa de dos formas

        • Poliestireno duro: transparente. Se usa para filmes de película. Cintas de video…

        • Poliestireno expandido: se utiliza en aislamientos, hueveras…

    • ABS acrilonitrilo-butadieno-estireno

      • Es de la misma familia que PS

      • Se obtiene por copolimerizacion

      • Es muy resistente

      • Y se utiliza para carcasas de televisores, ordenadores…

  • Termoestables

    • Resinas fenolicas PF

      • Se obtienen del fenol y del formol

      • El olor del fenol se mantiene

      • Se le añaden cargas

      • Se utiliza en carcasas de motores, manivelas…

    • Resinas úricas

      • Proceden de la urea y del formol

      • No tienen olor

      • Se obtienen platos, vasos…

    • Resinas melaminicas MF

      • Se fabrican a partir de melamina y formol

      • No desprenden olor ni sabor

      • Se utiliza para el recubrimiento de tableros

    • Resinas de poliéster UP

      • Se obtiene del alquitrán de la hulla y del estirol

      • Son incoloras

      • Resisten temperaturas de hasta 200º

      • Se emplean en recubrimientos

    • Resinas de epoxi EP

      • Se obtienen del fenol y el acetileno

      • En estado liquido son muy venenosas

      • Son fáciles de trabajar

      • Se emplean en la fabricación de adhesivos, barnices…

    • Poliuretano

      • Se obtiene de un poliéster y un derivado del belzon

      • Se fabrican muchos productos

        • Esponjosos: esponjas, colchones…

        • Barnices

        • Pegamentos

7.9. PROCESOS DE CONFORMACIÓN DE PRODUCTOS PLASTICOS

La fabricación de plástico se realiza obteniéndose un producto totalmente terminado, sin que precise proceso posterior alguno.

Métodos de conformación más utilizados:

· Prensado: el material pulverizado en gránulos, al que se le ha añadido la carga y los aditivos, se introduce en la parte inferior del molde. Luego se prensa y se le aplica calor hasta que se vuelve plástico y fluye a los espacios huecos del molde. Una vez endurecido, se saca la pieza.

· Inyección: la materia prima se introduce en un recipiente que adquiere gran plasticidad. Un embolo comprime la masa y la hace pasar al interior del molde. Después de haber endurecido, se abre el molde y se saca la pieza.

· Termoconformado: se fabrica a partir de planchas rígidas mediante Termoconformado (deformación en caliente); para ello se coloca la plancha sobre el molde adecuado, de forma que apoye bien sobre los bordes. Una vez aplicado el cierre, se calienta a la temperatura necesaria y se aplica vacío, presión o ambas cosas. Una vez frió, se desmolda.

· Extrusión-soplado: el material termoplástico sale en estado plástico por un conducto, por lo que adquiere una forma tubular a su salida. Inmediatamente se empieza a insuflar aire caliente a presión, el material se adapta a las paredes internas del molde, enfriándose al tomar contacto con el metal del molde refrigerado. Se abren las dos mitades del molde cayendo la pieza construida.

7.10. PLÁSTICOS MEJORADOS

La evolución y mejora de plásticos es espectacular.

· Plásticos reforzados: formados por dos tipos de materiales; uno le aporta resistencia a la tracción (denominado material de refuerzo), y el otro es alguno de los estudiados hasta ahora. Ambos están unidos formando un todo, es decir, mezclados. Los productos obtenidos tienen propiedades superiores a los empleados para su fabricación. Se están inventando y ensayando nuevos materiales.

· Plásticos laminados: las capas de ambos materiales están solapadas o unidas, pero no mezcladas.

Tipos

- Plástico-vidrio: consiste en recubrir con una capa muy fina de plástico transparente, el vidrio. Se mejora la resistencia frente a choques y sirve de aislamiento térmico.

- Plástico-metal: productos metálicos recubiertos por una fina capa de plástico. Ejemplo: las latas de conserva.

- Plástico-papel o cartón: el cartón tiene muchas ventajas, pero tiene un inconveniente de no soportar la humedad. Para ello se recubre de una fina capa de plástico por ambos lados. Como el tetrapack.

- Plástico-tejidos: aplicación en el campo de los cueros sintéticos, lonas, etc.

- Plástico-plástico: en muchos envases que contienen productos alimenticios, cosméticos, bebidas, etc., es necesario la combinación de varias capas para conseguir una resistencia exterior adecuada para garantizar el producto interior.

7.11. LAS FIBRAS TEXTILES

Muchas fibras textiles hilo hilados o tejidos.

'Plásticos y fibras textiles'

  • Fibras de origen mineral

Se obtienen de minerales de estructuras fibrosa. Se ha comprobado que su manipulación provoca leucemias y cánceres.

    • Fibra de vidrio: se obtiene tras la unión de diversos minerales seguida de la fusión de los mismos. Se utiliza para aislantes térmicos y acústicos.

    • Fibras de algunos metales: metales como el oro y la plata pueden ser convertidos en hilos y son utilizados para el culto religioso y trajes regionales.

  • Fibras de origen vegetal

    • Algodón : la materia predominante es la celulosa (91.5 %). El hilo de algodón 100% tiene inconvenientes como que encoge , destiñe… aunque no produce alergias y absorbe con facilidad el sudor

    • Lino: fibra mas resistente pero menos elástica y flexible. Es mas caro y se emplea en la confección de vestidos, mantelerías…

    • Esparto: su principal aplicación es de articules de artesanía y decoración

  • Fibras de origen animal

Los pelos de diversas especies son muy utilizados por sus buenas condiciones de hilabilidad.

  • Lana: se obtiene del pelo que recubre el cuerpo de las ovejas, es muy elástica aunque tiene el inconveniente que el calor húmedo provoca alteraciones en la fibra

  • Seda: único filamento continúo producido por la naturaleza por los gusanos de seda. El principal productor es china

Esta fibra es de mayor resistencia, su elasticidad es notable pero es mala conductora de la electricidad

  • Cuero: es el pellejo de un animal sometido a un proceso de curtido. Hay una gran variedad de animales de las que se utiliza su piel. El curtido consiste en eliminar el pelo y la epidermis dejando la dermis. Después se le añaden sustancias que la hacen mas plástica y ligera y haciéndolas imputrescibles.

  • Fibras artificiales

  • Fibras artificiales celulosicas: rayones

    • La materia prima es la celulosa

    • Tienen una gran resistencia mecánica en seco

    • Obtención:

Celulosa !extraccion!molido!disolucion!masa pastosa!coagulacion y extracción de hilos

  • Fibras artificiales proteinicas: no han respondido a las expectativas. Su fabricación consiste en la hilatura de masa obtenidas por la disolución de proteínas.

    • Fibrolana o lanitel: se fabrica a partir de la caseína de la leche disuelta en sosa cáustica

    • Picara: se obtiene de las proteínas del maíz disuelto en sosa cáustica

    • Rayón alginato: se obtiene de las proteínas de algas marinas disueltas en sosa cáustica

  • Fibras sintéticas

    • Ventajas

      • Gran duración y resistencia a los agentes

      • Fácil cuidado

      • La suciedad desaparece con facilidad

    • Inconvenientes

      • Son poco giroscópicas

      • Pueden provocar alergias

    • Tipos

      • Fibras por policondensacion

        • Poliamidas: la fibra mas conocida es el nylon. Tienen gran resistencia y elasticidad; son poco giroscópicas

        • Poliéster: se obtiene de un diácido y de un dio. La fibra mas conocida es el tergal

      • Fibras por polimerización

        • Acrílicas: se obtiene por polimerización del acrilonitrilo. Resistentes a la luz t la intemperie. La fibra mas conocida es el leacril

        • Polivinilicas. Se obtienen por polimerización del vinilo. Son muy suaves y se utilizan para prendas de bebes. La fibra mas conocida es el rhovil

        • Polietilenicas: se obtienen de los hidrocarburos del etileno. es resistente a la abrasión y la fibra mas conocida es el saran

        • Polipropileno: se obtienen de los hidrocarburos del propileno. La fibra mas conocida es el merklon

        • Poliuretano: se obtienen del uretano, tienen mucha elasticidad y la fibra mas conocida es la lycra

7.12 ELASTOMEROS

Permite enormes deformaciones elásticas, después del vulcanizado. El oxigeno y la luz solar actúan lentamente sobre los elastómeros reduciendo la elasticidad del materia

Clasificación:

  • Natural

    • Caucho: es un jugo lechoso (látex) que se emplea en colchones y almohadas

  • Sintético

    • Neopreno: formado por un polímetro de cloropreno. Es incombustible y no se deteriora con facilidad

    • Siliconas: tiene como base silicio y resisten los agentes estrenos

    • Caucho sintético: resiste el calor, la abrasión y el envejecimiento. Su principal aplicación es en los neumáticos