LOS PLASTICOS

1. Definición de plásticos

Los materiales plásticos son un conjuntote materiales de origen orgánico. Han sido obtenidos artificialmente a partir de productos del petróleo, carbón, gas natural, materias vegetales (celulosa) o proteínas, 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 aceptable. 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 más 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, cabe citar: resistencia a la corrosión y agentes químicos, aislamiento térmico y acústico, resistencia a los impactos y, finalmente, una buena presentación estética.

2. Origen y evolución de los plásticos.

1.864: Celuloide

En esta fecha, el norteamericano Jonh Wesley Hyatt consiguió el primer plástico, al añadir a una solución de nitrocelulosa (celulosa + ácido nítrico) alcanfor, en un intento de descubrir un material apto para sustituir el marfil de las bolas de billar. Observó 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 lamina.

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

El problema principal era su inflamabilidad. Ello animó a Hyatt a seguir investigando y, en el año 1.909, descubrió el acetato de celulosa, con propiedades análogas y no inflamables, que se hizo famoso gracias a la fotografía.

Actualmente, varios productos los 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.

1.897: 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 aislantes eléctricos.

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

Si se calentaba a unos 70 ºC, 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 del marfil, así como objetos de escritorio.

1.909: Baquelita.

El Dr. Leo Henrick Baekeland 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 de aplicaciones. Un ejemplo lo encontramos en plumas y bolígrafos de calidad.

3. Componentes principales de los plásticos.

En la constitución de los plásticos entran los siguientes elementos:

a) Materia básica. Puede ser celulosa, caseína, resina, poliuretano, etc. Cada uno de ellos se obtiene haciendo reaccionar uno o dos elementos determinados.

b) Cargas. Se añaden a la materia básica con objeto de abaratar el producto obtenido o mejorar sus propiedades físicas, químicas, o mecánicas. Para ello reutilizan fibras textiles, papel, sílice, etc.

c) Colorantes. Se añaden con objeto de obtener un plástico con el color deseado.

d) Catalizadores. Tienen por finalidad acelerarla reacción química.

4. Formación de los plásticos.

La característica común de todos los plásticos es la de estar formados por moléculas gigantes macromoléculas con un peso molecular comprendido entre 10.000 y varios millones.

Estas macromoléculas (también llamadas polímeros) se forman por unión de otras moléculas más pequeñas denominadas monómeros. La unión se realiza en secuencia, un monómero después de otro, formando una cadena, en el que cada monómero que se repite forma un eslabón, siendo el número de eslabones o numero de unidades monoméricas el grado de polimerización.

Los plásticos son productos sintéticos, que se fabrican a partir de otros ya elaborados por el hombre. Los plásticos conocidos en la actualidad se pueden fabricar de dos maneras distintas:

a) Policondensación (polimerización por pasos). Es una reacción en la cual dos moléculas diferentes se unen dando origen a un producto nuevo. Por ejemplo, un diácido reacciona dando lugar al poliéster.

b) Poliadición (polimerización en cadena). En la reacción que se produce entre dos monómeros con doble o triple enlace se origina un componente nuevo.

5. Métodos de obtención de productos plásticos.

La fabricación de productos sintéticos se realiza, predominantemente, sin arranque de viruta. Normalmente, se lleva a cabo partiendo de la materia prima, que procede del plástico reciclado o bien elaborado químicamente a través del proceso correspondiente.

Posteriormente, se hace pasar por los molinos, que la convierten en gránulos, escamas o polvo.

Las piezas salen del molde terminadas, es decir, no precisan ningún proceso posterior, excepto la eliminación de rebabas.

Los principales métodos de obtención son por prensado, inyección, transferencia, extrusión y soplado.

Prensado

Se emplea especialmente para materiales termoplásticos. El material pulverizado en gránulos, al que se le ha añadido la carga, se introducen la parte inferior del molde; luego se prensa y se le aplica calor hasta que se vuelve plástico, y fluye entonces a los espacios huecos del molde que se llenan perfectamente. Una vez que la pieza se ha endurecido, se saca.

Inyección

Se emplea, sobre todo, para los materiales termoplásticos. La materia prima se introduce en un recipiente en el que adquiere gran plasticidad.

Un embolo comprime la masa y la hace pasar al interior del molde a través de una o varias boquillas. Después de haber endurecido, se abre el molde y se coge la pieza.

Termoconformado

Es un método que se emplea para materiales termoplásticos. Las piezas se fabrican a partir de películas o planchas rígidas, mediante termoconformado; para ello, se coloca la película o plancha sobre el molde adecuado de forma que apoye bien sobre los bordes.

Una vez aplicado el cierre se calienta a la temperatura necesaria, según el tipo de material, y se aplica vacío, presión, o ambas cosas. Una vez frío, se desmola.

Extrusión-soplado

Se aplica especialmente en termoplásticos para la fabricación de cuerpos huecos.

El proceso consiste en lo siguiente:

2. Inmediatamente el material extraído se recoge entre las mitades de un borde de soplado y se corta por debajo de la boquilla de extrusión.

3. Al cerrar el molde quedan presionadas las partes del tubo sobresalientes del fondo. Estas rebabas se cortan y se expulsan automáticamente al abrir el molde.

4. Por la cabeza se empieza a insuflar aire (caliente) a presión, con lo que el material se adapta las paredes internas del molde, enfriándose al tomar contacto con el metal refrigerado (molde) automáticamente.

6. Plásticos mejorados.

La evolución y mejora de los plásticos que se esta consiguiendo día a día es espectacular en la que cabe resaltar:

Plásticos reforzados.

Están formados al menos por dos tipos de materiales; uno que le confiere resistencia a la tracción (denominado material de refuerzo, de ahí su nombre) y el otro por algún tipo de plástico que los une.

Ambos materiales están unidos entre si formando un todo.

Veamos a continuación los problemas que se dan al fabricar un plástico reforzado:

1. Elección adecuada de los materiales que intervienen en el proceso (plástico y refuerzo)

2. Sistema de unión entre ambos.

3. Aplicaciones a las que se destina el producto reforzado.

a) El material de refuerzo suele ser fibra de vidrio, fibras orgánicas (lino, yute, madera, esparto y otros), amianto, fibras de sílice o cuarzo, fibras de carbono, fibras sintéticas, metálicas, etc.

b) Los productos obtenidos tienen propiedades superiores a los empleados para su fabricación. Así, por ejemplo, si reforzamos con fibra de vidrio, cuya resistencia a la tracción es de 5 a 6 kg/mm2, el producto obtenido llega a alcanzar una resistencia a la tracción de 200 a 300 kg/mm2.

Científicos e ingenieros están ensayando y descubriendo nuevas aplicaciones, muchas de las cuales ya sé están empleando en la fabricación de equipos deportivos, carrocerías de automóviles y barcos, alas y fuselajes de aviones, raquetas de tenis, carrocerías de camiones, parachoques de coches, cascos, maletas, esquíes, ruedas de bicicleta de tres radios, cañas de pescar, depósitos de agua y piscinas de poliéster reforzado con fibra de vidrio.

El material más resistente descubierto hasta ahora se denomina Kevlar, que resulta muy difícil de mecanizar y cortar. Se emplea sobre todo en la fabricación de neumáticos, partes de aviones, satélites de comunicaciones, y especialmente en la fabricación de chalecos antibalas.

Plásticos combinados o laminados.

Consiste en colocar una capa fina de plástico, junto a otro material, para mejorar las propiedades de ambos. A diferencia de los reforzados, aquí las capas de ambos materiales están solapadas o unidas, pero no mezcladas.

Algunas de las aplicaciones más importantes son:

Plástico/vidrio. Por todos es conocida la fragilidad del vidrio, sobre todo de pequeño espesor, frente a choques y presiones. Para mejorarlo, se puede recubrir de plástico, por ejemplo polietileno, que lo protege de choques y además puede servir como aislante térmico para bebidas frías o calientes. Un ejemplo de esto ha sido la invención de la botella Plastishield, patentada por la firma americana Owens Illinois.

También se emplea en la fabricación de vidrios de seguridad o antirrobo.

Plástico/metal. En el mercado existen muchos productos metálicos que van recubiertos por una fina capa de plástico con objeto de mejorar alguna propiedad; cabe citar, por ejemplo, las latas de conserva en la que la hojalata que constituye el recipiente va recubierta de una fina capa de resina de epoxido o resina fenólica, con objeto de evitar que se oxide y entren en contacto con los alimentos.

Otra aplicación es la fabricación de vehículos híbridos, con carrocería de plástico/metal, por la casa Ford y laboratorios de General Motors, en que la chapa, que aporta tenacidad, va recubierta por ambos lados de plástico (epoxido)

También están plástico/papel o cartón, plástico/tejidos y plástico/plástico.