Trabajo practico

Materiales

Plásticos

Introducción:

Los materiales plásticos son un conjunto de materiales de origen orgánico.

Han sido obtenidos artificialmente, a partir de productos del petróleo, carbón, gas natural, materias vegetales (celulosa) o proteínas (caseína de la leche), y en alguna fase de su fabricación han adquirido la suficiente plasticidad para darles forma y obtener productos industriales.

Los plásticos son materiales sintéticos denominados polímeros, formados por moléculas, cuyo principal componente es el carbono.

En la actualidad, la cantidad de plásticos existente es enorme. Cada uno de ellos tiene unas propiedades y aplicaciones específicas. En general, se puede decir que los plásticos son más ligeros que los metales y es mucho más fácil darles forma, manteniendo una resistencia a las deformaciones aceptables. Por ello, la tendencia actual es la sustitución de los materiales naturales utilizados hasta ahora, tales como madera, metales, etc.; por plásticos.

Los tipos de plásticos mas empleados en la actualidad por orden de importancia, son: poliestireno, resinas fenólicas, polipropileno y resinas úricas.

Entre las ventajas que ofrecen los plásticos en relación con otros materiales, cave citar: resistencia a la corrosión y agentes químicos, aislamiento térmico y acústico, resistencia a los impacto y, finalmente, una buena presentación estética.

Origen y evolución de los plásticos:

• 1864: Celuloide

En esta fecha, el norte americano John Wesley Hyatt consiguió el primer plástico al añadir a una solución de nitrocelulosa (celulosa + acido nítrico) alcanfor, en un intento de descubrir un material apto para sustituir el marfil de las bolas de billar. Observo que el resultado obtenido era un material muy duro, que se podía moldear, así como añadir colorantes. También podía obtenerse un cristal flexible en forma de lámina.

Este nuevo material fue patentado con el nombre de celuloide y pronto se empezó a utilizar e n asideros, mangos, manubrios, juguetes, dentaduras postizas, joyería, gemelos, broches, películas de fotografías y cine, etc.

El problema principal era su inflamabilidad. Ello animo a Hyatt a seguir investigando y, en el año 1909 descubrió el acetato de celulosa, con propiedades análogas y no inflamables que se izo famoso gracias a la fotografía.

Actualmente varios productos lo han desplazado en la mayor parte de las aplicaciones, pero todavía se siguen empleando. Una aplicación muy característica es la fabricación de pelotas de ping-pon.

• 1897: Galatita o cuerno artificial

Los físicos alemanes descubrieron que si a la caseína (proteína de la leche de vaca, que se manifiesta en forma de cuajada en la fabricación del queso) se le añadía formol, se endurecía, pudiéndose moldear fácilmente.

Este fue el primer plástico barato que se empleo en la fabricación de botones, agujas de hacer punto y en la obtención de aislante eléctricos.

El problema que tenía era que el endurecimiento resultaba algo lento, tardando de algunas semanas hasta, incluso, un año para objetos gruesos.

Si se calentaba a uno 70 grados centígrados, se podía doblar y troquelar.

En la actualidad se emplea para fabricar mangos de cubiertos, reglas de medición y calculo, botones, peines, sustitutos del cuerno y de el marfil, así como objetos de escritorio.

• 1909: Baquelita

El doctor Leo Henrick Backeland descubrió que podía controlar una reacción entre el fenol y el formol para producir una resina, en forma de polvo, que después podía moldearse aplicándole calor y presión. Había creado el primer plástico sintético.

Su plástico era muy diferente a los creados hasta este momento, ya que una vez sometido al calor ya no se podía ablandar ni volver a moldear. Este plástico ahora se denomina termoestable o irreversible.

A pesar del tiempo transcurrido desde su descubrimiento, la baquelita todavía se emplea en multitud y aplicaciones. Un ejemplo le encontramos en plumas y bolígrafos de calidad.

Clasificación:

Los plásticos se pueden clasificar atendiendo dos criterios: a la procedencia de la materia prima y a la posibilidad de que puedan ser reciclados o no.

Atendiendo a la procedencia de la materia prima, se pueden clasificar en plásticos naturales y plásticos sintéticos. Los primeros han tenido, y todavía tienen, una gran importancia en el mundo industrial, pero son los sintéticos los que acaparan la mayor parte de las aplicaciones.

Según sus propiedades se dividen en dos grandes grupos:

• Termoplásticos: son aquellos que al ser calentados a determinadas temperaturas (entre 50 y 200 grados .C) y vuelven a un estado de plasticidad que les permite ser moldeados. Teóricamente, se puede moldear un número de veces ilimitado. Esto permite recuperar todos los plásticos de desechos (que pertenezcan a este grupo), para ser remodelados y formar nuevos objetos.

Los termoplásticos se podrían comparar con la cera, que a temperatura ambiente tiene una forma sólida y en cuanto se calienta se ablandan y se pueden moldear de nuevo.

Generalmente, estos plásticos son flexibles y resistentes a los golpes.

Los tipos de plásticos que entran en este grupo son:

Polivinílicos:

• Se obtienen por polimerización del acetileno y el acido clorhídrico.

• El más importante es el cloruro de polivinilo (PVC), por lo que el estudio de los polivinilos se va a centrar única y exclusivamente en él.

• En su estado original es un material duro, pero mediante de adiciones se puede ablandar hasta dejarlo plástico como el cuero.

• Resiste muy bien al ataque de lejías, ácidos y gasolina.

Aplicación:

En estado duro:

• Tuberías y conducciones de aguas residuales.

• Carcasas de bombas, válvulas y llaves de paso.

En estado blando:

• En tapizados, como cuero artificial.

• Para maquinas, zapatillas, trajes protectores, guantes.

• Abrigos, impermeables, recubrimientos de mercancías.

• Aislamiento de calles.

Poliestireno:

• Se obtiene del estirol (derivado del petróleo) y del bensol.

• Son transparentes, pudiéndose colorear a voluntad.

• Se fabrican de dos formas:

Poliestoreno duro:

• Es frágil.

• Se emplea mucho como films (película delgada y transparente) para embalajes y envoltorios de productos frescos, ya que ofrece una alta permeabilidad al vapor de agua y, por tanto, a la entrada del oxígenos.

Este film es un poco rígido. Se utiliza, sobre todo, en envoltorios de bandejas para tomates, lechugas, etc.

• Con él se fabricas escuadras, reglas, cartabones, bolígrafos, etc.

2-Poliestirenos expandidos (conocido también como corcho blanco)

• Es bastante rígido.

• Tiene una buena tenacidad, gran resistencia a los hongos y bacterias, absorbe muy poca agua y no tiene efectos tóxicos.

• Por tratarse de un plástico espumado tiene una densidad muy baja.

• Su resistencia química es aceptable.

• Es muy empleado para el envasado y embalaje de productos delicados y como aislante del calor y del sonido.

Polietileno:

• Se obtiene directamente del petróleo. Esta compuesto de carbono e hidrogeno y al quemarse se combina con el aire formando agua y dióxido de carbono, elementos naturales en el medio ambiente.

• A la misma familia pertenecen también los polipropilenos y los poleotilenos.

• Resisten bien a los ácidos, lejías y disolventes usualmente empleados, siendo atacados por las acetonas y éteres.

• Son transparentes y ligeros.

• Son un buen aislante eléctrico.

• Existen dos grandes grupos.

1- Polietileno duro (o también llamado de alta densidad).

• Soporta temperaturas entre-200 y +100 grados centígrados.

• Se emplea en artículos domésticos: grifos, válvulas, bidones, cubos cantimploras, botellas, jeringuillas de un solo uso, mascarillas de oxigeno, etc.

2-Polietileno blando (de baja densidad)

Es el que mas se consume en los hogares. Se emplea especialmente para fines agrícolas, sacos y bolsas, vasos, etc.

Policarbonatos:

• Se obtiene a partir del ácido carbónico.

• Tienen una gran resistencia a los impactos, lo mismo que al calor (no se deforman hasta los 100 grados.) y a la abrasión o rozamiento.

• Pueden tener un color transparente, traslucido, opaco u otros. Se fabrican nuevos materiales que permiten pasar la luz en mas del 90 por 100; sus excelentes propiedades ópticas son comparables con el cristal y los acrílicos.

• Pueden ser metalizados igual que los metales

• Es ignífugo (se auto apaga).

• Posee una gran resistencia, por lo que puede emplearse en placas de circuitos impreso, condensadores, etc.

• Sus usos más comunes sedan en cuerpos de bombas, ventiladores, carcasas, hélices de barcos, cristales irrompibles de aviones y trenes de alta velocidad, bandejas de comida de aviones, etc.

Poliamidas:

• Se fabrican a partir del fenol

• La poliamida mas conocida es el nylon.

• Cuando no se colorean su especto es blanco lechoso.

• Son muy resistentes al desgaste por fricción. No se deforman asta los 100 grados .C. Igualmente son muy resistentes a las fatigas, al impacto y a la abrasión. También son considerados como buenos aislantes eléctricos.

• Muchos tipos de poliamidas están catalogados como autoextinguibles (calor).

• Resisten muy bien el agua caliente y los detergentes

• Los filmes de nylon tiene la propiedad de ser tenaces y ofrecer una gran barrera al oxigeno y a los olores y sabores, propiedad muy importante en el embasado de alimentos (carnes fresca, productos aromáticos, embazado de café, etc.)

• Las aplicaciones más usuales se dan en cuerpos de bombas, correas de transmisión, tejidos, secadores de pelo, cinturones de seguridad; también hay tipos de poliamidas aptos para estar en contacto con los alimentos: espátulas, tenedores, etc.

Polimetacrilatos:

• Conocidos también como resinas acrílicas o metacrilatos.

• Se obtiene a partir del gas natural, aire comprimido y la acetona.

• Las maneras comerciales de su ministro son en forma de polvo, planchas y paneles redondos, tubos y barras cuadrangulares,

• No se decoloran con la luz ni con el paso del tiempo (son cualidades superiores a otros plásticos).

• Son muy ligeros y resistentes, especialmente a los golpes.

• Se les pueden dar cualquier color. En el modelo transparente permite el paso de la luz blanca en un 92%, lo que le asemeja al cristal, siendo así muy adecuados en la sustitución de este.

• Conservan lasa propiedades durante años, después de haber estado expuestos a la intemperie, salinidad, atmósferas oxidantes, etc.

• Resisten bien los agentes químicos.

• Aplicaciones. Cristales de ventanas de aviones, cerramientos en el campo de la construcción (centros comerciales, restaurantes, museos, etc.) ya que combinan transparencia, ligereza, resistencia a la rotura, fácil mantenimiento y diseño flexible y fácil, claraboyas, pilotos posterior y anterior de automóviles, lámparas, mobiliario(mesas, estanterías ,etc.), lentes para focos en marino, accesorios de baño.

• El mas conocido es el plexiglás.

Fluorocarbonos:

• Se obtiene a partir del acetileno.

• Poseen una gran resistencia al calor y a los agentes químicos.

• Tienen unas propiedades mecánicas aceptables, pudiéndose mejorar con cargas inogárnicas o fibras de vidrios.

Termoestables:

Estos plásticos, una vez que se han endurecidos, ya no se reblandecen nuevamente, por mucho que se calientes, a no ser que se le apliquen algún tipo de disolvente. Por ello, los desperdicios producidos al trabajarlos carecen de valor ya que no pueden volver a fundirse.

El endurecimiento de estos plásticos también puede obtenerse por reacción química (mediante catalizadores) sin necesidad de calentamiento alguno. Generalmente, arden mal y son difícilmente soldables. Entre los más importantes se encuentran:

Resinas fenolicas:

• Se obtienen como combinación química del fenol (derivado del carbono) y del formaldehído.

• El olor del fenol se mantiene en los productos obtenidos, notándose especialmente cuando se calientan, por lo que no es adecuado para la fabricación de recipientes alimentarios.

• Casi todas estas resinas fenolicas se suelen utilizar mezcladas con cargas para mejorar sus propiedades. Así se pueden distinguir:

Prensadas:

• Las cargas de relleno suelen ser polvo mineral, serrín, fibras textiles, recortes de tejidos, etc.

• Las piezas obtenidas son buenos aislantes de la electricidad

• Las aplicaciones más usuales suelen ser plumas estilográficas, aspiradores de polvo, interruptores eléctricos, aparatos de telefonos, carcasas de motores, etc.

• Los nombres comerciales más populares son: Baquelita, Durita, Trolitran, etc.

Formando capas:

• Si sobre la solución de resina fenolica se empapan bandas de tejido, láminas de papel y chapa de maderas, y se dejan endurecer, se obtienen placas de tejidos, papel y chapas de madera dura, respectivamente, que tienen la ventaja de no absorber la humedad y de resistir muy bien los golpes o choques.

• Con ellos se fabrican martillos y masas que no dañan las piesas que golpean, engranajes silenciosos, casquillos de cojinetes, aislantes, lanzaderas para telares, etc.

Resinas úricas:

• Se obtienen a partir de la urea sintética (procedente del nitrógeno del aire) y del formaldehído.

• Esta resina es insensible a la luz por lo que se puede emplear para obtener piezas de colores blancos y claros.

• No tiene olor ni saber alguno, por lo que se puede emplear en recipientes alimentarios.

• Se trabaja de la misma forma que las resinas fenolicas para constituir masas prensadas.

• Las aplicaciones más normales son aislamientos eléctricos, pantallas, bajillas, material espumoso para aislamientos térmicos y acústicos, etc.

• Los nombres comerciales mas importantes son Formica, Resopla y Polopas.

Resinas melaminicas:

• Se fabrican con melamina (obtenida del carburo cálcico) y formaldehído.

• Las características y aplicaciones son muy similares a las resinas úricas.

Tampoco desprenden olor ni sabor lo que las hace útiles para producto alimentarios.

• Nombres comerciales: Novoplas y Ultrapas.

Resinas de poliéster:

• Se obtienen de derivados del alquitrán de hulla y del estirol.

• Estas resinas son incoloras y transparentes. Se pueden colorear a voluntad.

• El endurecimiento se obtiene mediante calor a presión o en frió, sin presión o añadiéndole catalizadores.

• Pueden resistir temperaturas de entre 100 y 200 grados C. sin deteriorarse.

• Se emplean en descubrimiento de fibra de vidrio (para construcción de barcos, aviones, etc.) y placas transparentes para cubiertas.

• Algunas de las denominaciones comerciales son: Tronex, Lamilux, Spimalit y Filon.

Resinas de epóxidos:

• Tienen como materia básica acetileno y una clase de fenol (bisfenol A).

• En estado líquido son venenosas y sus vapores irritan la piel, pero una vez endurecidas y en estado sólido son inodoras e insípidas.

• Resisten muy bien los ácidos y las lejías, así como temperaturas de hasta 120 a 150 grados C.

• Son fáciles de trabajar por arranque de viruta.

• Tienen unas buenas características mecánicas así como resistencia al desgaste, por ello se emplean en la construcción de herramientas sencillas para el trabajo de chapas.

• Son muy buenos aislantes eléctricos.

• Se adhieren fácilmente a los metales, con lo que constituyen un buen pegamento para estos materiales.

• Las aplicaciones mas usuales son:

Disueltas en acetonas, dan origen a barnices y lacas que, aplicadas sobre metales y otros materiales y sometidas a temperaturas del orden de 150 a 200 grados C se endurecen. Son los denominados barnices al fuego, muy resistentes a los arañazos.

Recubrimiento de conductores eléctricos, como aislantes

• Las denominaciones comerciales mas importantes son: Araldit, Epoxin y Metallon.

Poliuretano:

• Se obtiene por poliadicion de un poliéster ( denominado desmofén) y un derivado del benzol ( el desmodur)

• Las propiedades del poliuretano obtenido dependen de las proporciones que tengan ambos elementos de la poliadicion.

• Se obtiene tres tipos de productos:

Materiales esponjosos y elásticos: esponjas, rellenos de almohadas y colchones, goma espuma, etc.

Materiales espumosos duros: aislantes para el calor y sonido (inyectables en paredes o rígidos).

Materiales macizos con elasticidad: juntas de goma elásticas, correas trapezoidales, ruedas de fricción, etc.

Pegamentos: constan de dos partes; el pegamento en si y un catalizador, que mezclados y unidos a las piezas metálicas a pegar proporcionan una unión resistente y duradera.

Barnices: de gran dureza vítrea.

• Las denominaciones comerciales son:

• Para el material espumoso: Moltoprén

• Para el material macizo: Goma-Vulcollán

• Para adhesivo: Pegamento Desmocoll.

Caracterización de plásticos importantes:

Teflón:

Fue sintetizado por primera ves en 1938 y se comercializo con el nombre de Teflón en 1950. Se obtiene a partir del tetrafluoretileno , por polimerización a altas presiones con un iniciador de radicales. La energia que se desprende en la relación de polimerización es muy elevada y hay que tomar preucaciones para evitar explosiones.

Es un olastico resistentes al calor hasta unos 300 grados C y presenta una inercia quimica extraordinaria a todos los disolventes y agentes quimicos, esepto a los metales alcalinos en estado fundido y al fluor aprecion y a temperaturas elevadas. Frete al agua presenta una resitensia completa y una absorción absolutamente nula. El teflón es incombustible, no inflamable, antiadherente y no absorven olores ni sabores. Ademas es aislante electrico y presente resistencia total al embejecimiento y a los rayos ultra violetas .

Todas estas propiedades, junto a sus elevadas tenacidad y flexivilidad convierten al teflón en un material con multiples aplicaciones: revestimientos para ilos electricos y cables, bainas de proteccion, bobinaje de motores, diafragmas y membranas; moldeado tambien sirve para fabricar utensillos y articulos de todo tipo.

PVC:

PVC, siglas con que se designa el policloruro de vinilo, polímero sintético de adiciones que se obtiene por polimerización del cloruro de vinilo. Su masa molecular puede llegar 1.500.000.

El cloruro de vinilo es la materia prima para la preparación del PVC. La polimerización se efectúa en suspensión acuosa, utilizando un jabón como emulsionante y un persulfato como iniciador y transcurre en las tres etapas de las relaciones por radicales libres: iniciación, propagación y terminación.

El PVC es un plástico duro, resistente al fuego, a la luz, a los productos químicos, a los insectos, a los hongos y a la humedad. Es ignifugo, no se rompe ni se astilla, ni se mella fácilmente. Todas esta propiedades y el hecho de que no requiera ser pintado y que pueda reciclarse, implica un coste bajo de mantenimiento y un menor impacto ambiental.

Su rigidez permite utilizarlo en la fabricación de tuberías, láminas y recubrimiento de suelos. Se hace flexible al mezclarlo con un plastificador, generalmente un poliéster alifático, siendo utilizado como aislante de tendidos eléctricos como cuero sintético, para envases de alimentos ya artículos impermeables.

Polietileno:

Es uno de lo materiales plásticos de mayor producción. Se designa como PE. Según el proceso seguido en su polimerización, se distinguen varios tipos de polietilenos: de baja densidad, de alta densidad y lineales de baja densidad.

El polietileno de baja densidad es un polímero ramificado que se obtiene por polimerización en masa del etileno mediante radicales libre, a alta presión. Es un sólido más o menos flexible, según el grosor, ligero y buen aislante eléctrico; presenta además una gran resistencia mecánica y química. Se trata de un material plástico que por sus características y bajo coste de utiliza mucho en envasado, en revestimiento de cables y en la fabricación de tuberías. A partir del polietileno de baja densidad se obtiene el polietileno reticulado (con enlaces entre cadenas vecinas), rígido y mas resistente a la tracción y al cambio de temperatura, que se utiliza para proteger y aislar líneas eléctricas de baja y media tensión. El proceso de polimerización del polietileno de alta densidad se lleva a cabo a baja presión y con catalizadores en suspensión. Se obtiene así un polímero muy cristalino, de cadena lineal muy poco ramificada. Su resistencia química y térmica, así como su opacidad, impermeabilidad y dureza son superiores a las del polietileno de baja densidad, aunque este último es más resistente al agrietamiento y los impactos. Se emplea en al construcción y también para fabricar prótesis, envases, bombonas para gases, contenedores de agua y combustibles.

Poliestireno:

Poliestireno, cada uno de los polímeros del estireno. Se distinguen varios tipos de poliestirenos con propiedades muy diferentes. Por ejemplo, el poliestireno cristal es un polímero puro del estireno, sin modificadores, lo que lo convierte en un material transparente, quebradizo e inflamable, pero con muy buenas propiedades eléctricas.

El poliestireno expandido se prepara por polimerización del estireno en presencia de agentes soplantes, y a partir de él se obtienen las espumas aislantes; también se utilizan para embalar productos alimenticios y objetos frágiles.

Otros poliestireno, traslúcidos, muy resistentes al impacto y a las bajas temperaturas, es el poliestireno de impacto; se obtiene por polimerización de estireno en presencia de caucho buna, es menos resistente a la alteración química y al envejecimiento que el poliestireno clásico, y se utiliza sobre todo en las instalaciones de refrigeración y en la fabricación de tapones, vasos desechables y lámparas.

Por polimerización del estireno con el propenonitrilo se obtiene otro tipo de poliestireno muy resistente al rayado y a la acción de los agentes químicos. Es un termoplástico cuya polimerización se lleva acabo en masa o en suspensión, mediante radicales libres.

Metacrilato:

Es el nombre que recibe comúnmente el polimetacrilato de metilo, un polímero sintético de adición por radicales libres.

El resultado es un plástico transparente que adopta la forma del recipiente que lo contiene. En la industria se controla la polimerización hasta consistencia de jarabe y entonces se vierte en un molde entre láminas de vidrio verticales, donde termina la polimerización.

Es un plástico transparente, incoloro aunque fácil de colorear y con excelentes propiedades ópticas. Es resistente a intemperie, a los golpes, a las disoluciones diluidas de ácidos y bases, y la abrasión, aunque menos que el vidrio.

Disponible en hojas, barras, tubos por fusión y en composiciones por moldeo, y extrusión, se utiliza en la fabricación de múltiples productos, como tulipas, diales, mangos, objetos de bisutería, carteles y lentes.

Tecnología de aplicación

Para empalmar un codo a la tubería de PVC:

Antes de cortar la tubería, tomar perfectamente la mediad, tener en cuenta los centímetros que hay que descartar cuando se superponen los dos tramos.

Utilizar una lima para achatar el borde de la tubería. Realizar un ligero ángulo hacia el interior.

Probar de introducir el tubo y hacer una marca que indique hasta donde debe llegar.

Lijar ligeramente la zona sobre la que se va a aplicar el adhesivo. La cola agarra mejor en una superficie rugosa que en una lisa. Se puede hacer lo mismo en el codo.

Limpiar la zona (de polvo, grasa, etc.). Utilizar un algodón con alcohol para ello.

Realizar el empalme:

Utilizar un pincel para aplicar el adhesivo en ambos tubos. Debe cubrir perfectamente toda la superficie pero sin derrochar.

Introducir con cuidado un tubo dentro del otro hasta la marca realizada anteriormente. No hay que olvidar dejar un margen de dilatación suficiente.

Dejar únicamente que se seque.

Conclusión:

Si bien el uso de los plásticos en el ámbito mundial se ha desarrollado increíblemente debido a la infinidad de posibilidades que este nos ofrece (especialmente en construcciones), también están presentes lo riesgos para la salud y para el entorno medioambiental que este representa.

Hay que tener en cuenta las amplias posibilidades y opciones que estos otorgan en la actualidad pero hay que resaltar que no se pueden degradar.