1. TIPOS Y APLICACIONES DE LOS PLÁSTICOS.

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1 1. TIPOS Y APLICACIONES DE LOS PLÁSTICOS. Existe una gran variedad de plásticos con diferentes características y aplicaciones, unos son rígidos y otros flexibles, los hay transparentes y opacos, muy resistentes al desgaste y poco resistentes, etc. Pero todos ellos tienen una serie de características en común: son ligeros, resistentes a los productos químicos y sobre todo son buenos aislantes del calor y la electricidad. Aunque hay muchas clases diferentes de plásticos, solo hay dos grupos principales: - Los TERMOPLÁSTICOS. - Los PLÁSTICOS TERMOESTABLES. 1.1 TERMOPLÁSTICOS. Se caracterizan porque se ablandan al calentarse y pueden ser moldeados para darles distintas formas, sabiendo que al enfriarse volverán a endurecerse manteniendo sus características iniciales. Al calentarse, a las moléculas se les da la energía necesaria para que se separen, y esto les da libertad para cambiar su posición relativa y dar lugar a una nueva forma cuando están bajo presión. Este proceso de ablandamiento y endurecimiento puede volverse a repetir una y otra vez sin que el material modifique su aspecto o sus propiedades. Algunos ejemplos de termoplásticos: A. POLIETILENO Los polietilenos se presentan en dos modalidades, de alta y de baja densidad. Los POLIETILENOS DE ALTA DENSIDAD (HDPE) se hacen de tal forma que las cadenas de polímero son rectas, lo que permite que están apiñadas, produciendo un material de alta densidad. Al estar las cadenas muy juntas las fuerzas de atracción entre ellas son muy grandes y tienen menos libertad para moverse. El resultado es un plástico bastante rígido, fuerte y resistente. Se ablanda a una temperatura bastante alta ( ºC) y es resistente al ataque químico. Aplicaciones: Cajas, juguetes, tuberías, botellas. Los POLIETILENOS DE BAJA DENSIDAD se fabrican mediante un proceso que produce en las cadenas del polímero bifurcaciones laterales. Estas bifurcaciones impiden que las cadenas se apiñen, y como consecuencia la atracción entre ellas es más débil. El plástico es más blando y más flexible que el polietileno de alta densidad. Hace falta menos energía para separar las cadenas, lo que se traduce en que se ablanda a una temperatura inferior ( 85 ºC). Este polímero puede ser transparente u opaco y es muy buen aislante. Es el plástico que probablemente más consumimos nosotros. Aplicaciones: bolsas, sacos de dormir, invernaderos B. POLIPROPILENO Pertenece a la misma familia de plásticos que los polietilenos. Sin embargo es más resistente y más rígido que el polietileno de alta densidad. También presenta mayor resistencia al calor, ablandándose aproximadamente a 150 ºC. Es el termoplástico de menor densidad y sin embargo tiene una resistencia muy grande al hociqué.

2 Otra de sus características más valiosa es su capacidad de ser doblado miles de veces sin romperse. Aplicaciones: Entre otros productos se fabrican con polipropileno los cubiertos desechables, los cascos de seguridad, las piezas de fontanería, sillas apilables, juguetes para los niños, etc. C. PVC (CLORURO DE POLIVINILO) Se presenta en forma rígida o flexible. El PVC rígido es muy duradero y se usa para hacer canalones y tuberías. El PVC flexible se consigue añadiendo un producto plastificante al PVC. El producto plastificante tiene moléculas pequeñas que separan las cadenas de polímero haciendo que se atraigan con menos fuerza. Como consecuencia de esta menos atracción el polímero se vuelve más blando y flexible. Aplicaciones: En su forma blanda el PVC se utiliza como aislante para cables eléctricos, y en la fabricación DE ALGUNA ROPA IMPERMEABLE. Si añadimos al PVC una gran proporción de plastificante podremos usarlo para revestir telas, asientos, bolsos, algunos muebles, etc. D. ACRÍLICOS Probablemente el acrílico más conocido es el metacrilato también conocido como plexiglás. El metacrilato puede tener una transparencia parecida a la del cristal o ser opaco. Las dos formas se pueden teñir con pigmentos de color. Sin embargo se puede agrietar y se raya con facilidad. Se le puede dar forma, doblar y torcer cuando se calienta a temperaturas entre 165 y 175 ºC. En frío es muy frágil y hay que tener cuidado para evitar que se agriete cuando se corta o se taladra. También podemos encontrar metacrilato en forma de granulo, para usarlo en máquinas de moldeo por inyección que veremos más adelante, y en esta forma se le conoce como POLVO PLÁSTICO ACRÍLICO. E. NAILON Se producen muchos tipos diferentes de nailon, que se identifican por un numero, por ejemplo nailon 6.6 o nailon Probablemente la forma más conocida del náilon son las fibras, que se usan para la fabricación de alfombras, ropa, cepillos, medias, etc. Es un material bastante duro y resistente al desgaste. El nailon, además de en fibras se utiliza en piezas mayores para fabricar rieles y accesorios de cortinas, carcasas para enchufes y clavijas, peines,...etc., y en ingeniería para fabricar piezas móviles de engranajes y cojinetes, debido a su durabilidad y a su pequeño coeficiente de rozamiento, además de su temperatura de fusión bastante alta. F. POLIESTIRENO Las dos formas más habituales en las que nos vamos a encontrar el poliestireno son como sólido cristalino transparente y como plástico esponjoso conocido como poliestireno expandido (porexpán). En su forma más sólida, es muy frágil, y se puede identificar por el sonido metálico que hace cuando se deja caer.

3 El poliestireno expandido es blando y esponjoso. Durante su elaboración se produce un gas que queda atrapado dentro de su estructura. Tiene buenas propiedades como aislante térmico y acústico y por ello se usa en la industria de la construcción. Además su baja densidad hace que pese muy poco y su naturaleza esponjosa hace que amortigüe bien los golpes, por lo que se usa para embalaje. 1.2.PLÁSTICOS TERMOESTABLES. Se comportan de forma muy diferente a los termoplásticos. Al calentarlos por primera vez el polímero se ablanda y se le puede dar forma bajo presión. Sin embargo, debido al calor, comienza una reacción química en la que las moléculas se enlazan permanentemente. Esta reacción se conoce con el nombre de degradación. Como consecuencia el polímero se hace rígido permanentemente y si se calienta no se ablandará sino que se destruirá. Algunos ejemplos de termoestables: A. BAQUELITA (resinas fenólicas) Fue el primer plástico que se fabricó artificialmente a partir de productos químicos. Se le llamo así por el hombre que la fabricó por primera vez (Leo Baekeland). Es un plástico duro y frágil, de un color oscuro y brillante. Es un plástico termoestable, luego resiste el calor sin ablandarse, pero hasta una cierta temperatura, porque a temperaturas muy altas se descompone quedando carbonizado. La baquelita es un buen aislante térmico y eléctrico, de ahí sus utilidades y aplicaciones en accesorios eléctricos, para hacer mangos de cazos y sartenes, mandos de cocina, mangos para soldadores, etc. B. MELAMINA (FORMALDEHÍDO) Es un polímero incoloro, que se puede teñir con pigmentos de color. Es más dura que la baquelita, no tiene sabor ni olor y es buen aislante térmico y eléctrico. Se usa para la fabricación de vajillas irrompibles, tiradores de puertas, encimeras de cocinas...etc. C. POLIÉSTER Tiene forma de resina y debe mezclarse con un producto llamado endurecedor. Solidifica y forma un plástico rígido, duro y frágil. Para darle más resistencia se refuerza con una capa de fibra de vidrio. Aplicaciones: recubrimientos de fibra de vidrio (aviones, embarcaciones, piscinas ) y como placas transparentes para cubiertas y tejados.

4 2. PROCEDIMIENTOS DE FABRICACIÓN CON PLÁSTICOS. Los productos plásticos se fabrican de diferente manera según la forma de la materia prima utilizada (en grano, polvos o resina). Normalmente se añaden otras sustancias que les proporcionan nuevas características, como la opacidad, el color o una mayor consistencia. Los métodos de fabricación varían según sean termoplásticos o termoestables. La mayoría de ellos se fabrican aprovechando la facilidad con que funden o se reblandecen. Entre los métodos más empleados están: 1. A. MOLDEO POR INYECCIÓN Los gránulos se funden en el interior de un cilindro. La pasta formada es empujada por un émbolo o un tronillo para llenar el molde correspondiente a la pieza que se desea fabricar. Este molde consta de dos o más piezas que encajan una con otra formando un hueco con la forma de la pieza que queremos fabricar. Se hace circular agua fría por el interior del molde para reducir el tiempo de enfriamiento de la pieza moldeada y después de un rato se puede abrir el molde y sacar la pieza moldeada. A continuación podremos repetir el ciclo completo para formar otra pieza exactamente igual que la primera. Este tipo de moldeo fabrica productos con dimensiones muy exactas y un acabado de primera calidad. La producción es rápida y el proceso ocasiona muy pocos residuos. De esta forma se fabrican una gran variedad de productos, como cubos de basura de pedal, cubiertos y recipientes de cocina, carcasas de electrodomésticos, secadoras, aspiradoras, etc., cubos y barreños, juguetes, B. MOLDEO POR EXTRUSIÓN La pasta de gránulos fundidos es empujada por un tornillo y obligada a pasar por un troquel o molde de salida. Este procedimiento se emplea para fabricar piezas largas, como tubos, rieles de cortinas, etc. Según va saliendo por el troquel el producto se deja enfriar en agua templada o con chorros de aire templado. Entonces la extrusión, sin llegar a enfriarse del todo, se corta en trozos, o se enrosca, dependiendo del producto.

5 Este es el proceso que se usa en general con termoplásticos como el polietileno, PVC o nailon. 1. C. MOLDEO POR SOPLADO Se usa como material base un tubo del material plástico extruído, y se insufla aire a presión en el tubo caliente. El tubo de plástico se habrá colocado en el interior de un molde con lo que al insuflar el aire el plástico se dilata y toma la forma del molde. Después bastará con abrir el molde y sacar el producto. El PVC, el polietileno y el polipropileno se moldean generalmente por soplado. Una variante del moldeo por soplado es el MOLDEO POR VACÍO, que utiliza una lámina termoplástica caliente que se coloca sobre un molde. Se hace salir el aire que queda entre la lamina y el molde, con lo que la lámina se verá forzada a tomar la forma del molde. Después de un periodo de enfriamiento apropiado la pieza moldeada endurecida puede sacarse del molde. De este modo se fabrican hueveras, cubiteras de hielo y otros muchos envases de alimentos. El acrílico, el poliestireno y el PVC son materiales que se conforman por vacío. 1. D. MOLDEO POR COMPRESIÓN

6 En este proceso se emplean fuerzas enormes para comprimir una cantidad determinada de polímero dándole forma entre los moldes calientes. El polímero que se usa como materia base esta en forma de polvo. Este tipo de moldeo por compresión se utiliza para los plásticos termoestables. El calor del molde inicia la reacción química conocida como degradación. Después de un periodo de tiempo corto, conocido como tiempo de curado, la degradación ha concluido y podremos abrir el molde y sacar la pieza moldeada. Estas piezas tienen un acabado de primera calidad, y hay que rematar su fabricación quitándoles la rebaba que queda en la zona de unión de los dos moldes. De este modo se fabrican accesorios eléctricos como clavijas y enchufes, mangos de cazos y cubiertos, asientos de inodoros, etc. 3. TRABAJANDO CON PLÁSTICOS Los plásticos pueden adquirirse en comercios especializados bajo formas y colores muy variados: planchas de distintos grosores (de PVC, de metacrilato, o poliestireno), laminas flexibles (de polietileno o PVC), planchas de espuma (de POREXPÁN y PVC), barras, perfiles y tubos rígidos (de PVC, metacrilato y nailon) y resinas de poliéster. Estas formas comerciales se pueden trabajar utilizando herramientas de uso común y pequeños equipos, con los que se realizan operaciones de corte, taladrado, doblado, moldeado y unión de piezas de plástico. CORTE Y TALADRADO DE PLÁSTICOS - Con las placas de porexpán se pueden hacer siluetas o formas geométricas que se cortan con un hilo metálico caliente.

7 - Los plásticos rígidos se cortan con sierra de dientes pequeños. Para cortes largos de planchas, se raya con una punta de acero y se quiebran al borde de una mesa. - Las láminas y planchas delgadas de plástico flexible como el polietileno de baja densidad se pueden cortar con tijera o cuchilla. - El taladrado de plásticos rígidos se hace profundizando con lentitud, para evitar que se rompan o salten trozos del borde del agujero. DOBLADO DE PLANCHAS Las planchas de los termoplásticos se doblan o curvan calentándolas hasta que se reblandecen, y colocándolas después en una plantilla o molde para que al enfriar adquieran la forma que nosotros deseamos. Repitiendo este proceso podemos lograr formas de cierta complejidad. Para esta operación existen unos aparatos especiales que tienen un filamento calefactor. UNIÓN DE PLÁSTICOS Los plásticos se unen normalmente con adhesivos. No obstante, cada tipo de plástico requiere un tipo concreto de adhesivo. Al usar estos productos adhesivos deben tomarse precauciones ante posibles inhalaciones o irritaciones por contacto con la piel o los ojos.

8 EJERCICIOS EJERCICIO 1 Para elegir bien el material apropiado para un producto es necesario que conozcas bien las características de los materiales. Comprueba cuanto sabes de plásticos con la tabla que te presentamos a continuación. Rellena las casillas vacías, utilizando cuando lo necesites libros especializados, el ordenador, etc. NOMBRE Polietileno TERMO- PLÁSTICO TERMO- ESTABLE PROPIEDADES APLICACIONES -duro y rígido -bastante resistente se ablanda a ºC -manguera de jardín -aislamiento de cables eléctricos -ropa impermeable baldosas -marcos de puertas y ventanas -muy dura y frágil -buen aislante térmico -color oscuro y brillante -rígido -muy resistente al choque -se ablanda a 150ºC aprox. -el menos denso de los termoplásticos -se puede doblar muchas veces sin romperse -disponible en forma sólida y como fibra -duro y resistente -resistente al ataque químico -coeficiente de rozamiento bajo -muy duradero -rígido, duro y frágil -bolsas de plástico y láminas.cubos y cuencos -juguetes huecos -botellas "estrujables" -reforzado con fibra de vidrio en piraguas, estanques, carrocerías de algunos vehículos EJERCICIO 2 Las hamburguesas suelen servirse "para llevar" en bandejas de poliestireno expandido y las tuberías de agua suelen estar recubiertas de mangas de este mismo material plástico. Qué propiedad hace que este material sea especialmente apropiado para estas aplicaciones? EJERCICIO 3 Algunos parachoques de automóviles son moldeados por inyección en polipropileno.

9 Qué propiedades convierten a este material en especialmente apropiado para este uso? Por qué el moldeo por inyección se utiliza sólo para series largas de producción? EJERCICIO 4 Las mangueras de jardín se fabrican con PVC. Qué método de fabricación se utilizará? EJERCICIO 5 El mango de las sartenes y cazos se suelen hacer de baquelita Por qué? EJERCICIO 6 El cable eléctrico se fabrica extruyendo una capa de plástico sobre hilo de cobre. Menciona dos plásticos que se usen con esta finalidad. EJERCICIO 7 Los barreños de fregar platos se fabrican con polietileno de baja densidad Cómo crees que se fabrican? EJERCICIO 8 Algunos botes de ketchup están fabricados con polietileno. Con qué tipo de polietileno? Qué método de fabricación crees que se utilizará para fabricarlo? EJERCICIO 9 La producción de objetos de plástico solo es rentable cuando se obtienen grandes cantidades del mismo producto. A qué crees que es debido?. EJERCICIO 10 Lee y comenta los siguientes artículos.

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