1. PROCESO DE FABRICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS.

Transcripción

1 LOS PLÁSTICOS INTRODUCCIÓN. El plástico es un material de gran importancia, la prueba es que si miras a tu alrededor seguro que podrás ver decenas de objetos con este material. La razón de su éxito es el bajo precio de la materia prima utilizada en su fabricación, la facilidad para construir con él todo tipo de formas y el permitir un buen acabado final. Su mayor inconveniente es que el reciclado de muchos plásticos es difícil y todavía no está generalizado. La fabricación de los plásticos se hace siguiendo tres pasos: 1. Diseño del molde. 2. Fabricación del molde. 3. Fabricación de la pieza. Los primeros plásticos se fabricaron hacia el año 1840, pero no es hasta 1865 cuando se logra producir el celuloide, obtenido de la celulosa de la madera por reacción con el ácido nítrico. Rápidamente la industria de fabricación de plásticos tuvo una gran expansión, en especial a partir del año 1909 con la baquelita y más tarde con el nailon, que sustituirían, en parte, a los productos que antes se hacían de madera o metales ligeros. Durante los últimos cien años, los plásticos han ido sustituyendo a la madera, los metales y otros materiales en la elaboración de un gran número de objetos. 1. PROCESO DE FABRICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS. Las materias primas de los plásticos son productos naturales, como la celulosa, el carbón el petróleo y el gas natural, y otros elementos que, en menor medida, le aportan propiedades específicas. Como ya sabes, toda la materia está formada por moléculas y los plásticos también, pero éstos tienen una peculiaridad: que sus moléculas son especialmente grandes, por lo que se las llama macromoléculas (polímeros). Estas grandes moléculas se forman a partir de otras más pequeñas (monómeros) mediante un proceso llamado polimerización. Para formar estas grandes moléculas es preciso añadir determinados compuestos químicos, llamados catalizadores, que provocan que se unan estas moléculas en grandes cadenas hasta formar las macromoléculas. Dependiendo de como se unan estas cadenas, las propiedades del plástico varían. Durante la fabricación de los plásticos se añaden las denominadas cargas. Se trata de materiales como la fibra de vidrio, las fibras textiles, el papel, la sílice, el polvo mineral, que Lucas Caba Parada (3º E.S.O.) Página 1

2 además de reducir los costes de producción, potencian algunas propiedades de la materia prima o compuesto iniciales. También se incorporan también algunos aditivos (sustancias químicas), como, por ejemplo, plastificantes, para incrementar la flexibilidad y resistencia del polímero, o pigmentos, para conferir a los plásticos un color determinado. 2. PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS. Si estos materiales han tenido un gran desarrollo en los últimos años ha sido precisamente por sus propiedades. Veamos algunas de ellas: Conductividad térmica Los plásticos son muy malos conductores del calor, por lo que se emplean para fabricar aislamientos térmicos. Por ejemplo, los mangos de las sartenes y los cazos, que deben ser buenos aislantes del calor y del frío, se hacen de baquelita. Conductividad eléctrica Los plásticos conducen muy mal la electricidad por lo que se emplean para recubrir los cables eléctricos, los enchufes, interruptores de la luz, etc. El plástico que recubre los cables eléctricos es el PVC (Policloruro de vinilo). Resistencia química Casi todos los plásticos resisten muy bien el ataque de agentes químicos, como los ácidos, que alteran los materiales, en especial a la mayoría de los metales. Con los plásticos se construyen tuberías, ventanas, encimeras, depósitos para contener ácidos, etc. Densidad Los plásticos son materiales poco densos, esto es, pesan poco, y esta es la razón por la que se fabrican muchas piezas de los coches, juguetes, recipientes como tubos, etc. Elasticidad Algunos plásticos son muy elásticos (se estiran mucho antes de romperse), Esta propiedad hacen que se puedan emplear para fabricar ruedas de coche, suelas para zapatos, trajes de buzo, gomas elásticas, etc. Temperatura de fusión Los plásticos tienen una temperatura de fusión (temperatura a la que un elemento pasa de estado sólido a líquido) muy baja lo que hace que su uso sea limitado en la fabricación de objetos que precisen una alta resistencia al calor. Esta propiedad también tiene sus ventajas. Al tener un punto de fusión bajo, hay que emplear poca energía térmica para derretirlo, lo que facilita algunos procesos de fabricación como el doblado, el moldeo, la inyección, etc. 3. CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS. Lucas Caba Parada (3º E.S.O.) Página 2

3 Según su comportamiento térmico, los plásticos se pueden clasificar en tres grandes grupos: termoplásticos, termoestables y elastómeros LOS PLÁSTICOS TERMOESTABLES. Los termoestables son plásticos que sólo pueden ser calentados y moldeados una vez. En cuanto se enfrían, no pueden volver a calentarse a temperaturas altas, pues se queman. Son plásticos duros y muy resistentes al ataque de los ácidos, además de ser muy buenos aislantes térmicos. Los más importantes son: La baquelita (resinas fenólicas PH) Es uno de los primeros plásticos que se inventaron, y como todos los termoestables, es duro, buen aislante del calor y la electricidad y muy resistente al ataque de los ácidos. El principal problema que plantea es que es poco resistente a los golpes (es frágil). Su color es oscuro y tiene un olor característico. Melamina Es un plástico cuyas características son superiores a las de la baquelita, mejorando su resistencia a los golpes. La forma comercial más usad a es en forma de chapas que se emplean para fabricar tableros de mesas y encimeras de cocina, aunque también se emplea para fabricar vajillas irrompibles. Resina de poliéster (UP) Se comercializa en dos envases separados, uno con la resina y otro con el catalizador, que se mezclan en el momento de emplearlo (a temperatura ambiente). Aunque con él se fabrican cajas de registro para instalaciones eléctricas, su principal uso es la aplicación en capas sucesivas de resina y fibra de vidrio sobre un molde. Por este procedimiento se hacen piscinas, carrocerías para coches, chapas traslúcidas para tejados, cascos de protección para motos, estructuras de embarcaciones, etc. Resina epoxi Es muy similar a la de poliéster pero de mayor dureza. Se utiliza como adhesivo en construcción (une hormigón con acero), como cimentación para las bancadas de grandes máquinas, fabricación de pinturas antipolvo, etc. Poliuretano (PUR) Es esponjoso y flexible, blando y macizo, elástico y adherente. Se utiliza Espuma para la fabricación de colchones y asientos, esponjas, aislamientos térmicos y acústicos, juntas, correas para transmisión de movimiento y ruedas de fricción. Lucas Caba Parada (3º E.S.O.) Página 3

4 3.2. LOS PLÁSTICOS TERMOPLÁSTICOS. Los termoplásticos pueden moldearse cuando se calientan a una determinada temperatura. Una de las grandes ventajas de este grupo es que, cuando se enfrían, pueden volver a calentarse y repetir el proceso cuantas veces se quiera. Los termoplásticos más importantes son. Polietileno (PE) Es uno de los plásticos más consumidos por la gran variedad de aplicaciones que tiene. Se comercializa en dos tipos, el de alta densidad, que es duro, frágil y puede resistir temperaturas próximas a los 100 ºC, y el de baja densidad que es más blando y flexible, aunque sólo admite temperaturas inferiores a 70 ºC. Resiste muy bien el ataque de los ácidos, por lo que se emplea para la fabricación de depósitos, envases de cualquier tipo (agua, zumos, aceites, lejías, etc.). Por su facilidad para el moldeo se utiliza en la fabricación de cubos, juguetes, etc. PVC El policloruro de vinilo, más conocido por PVC, es otro de los plásticos más utilizados por su gran variedad de aplicaciones. Sus propiedades son similares a la del polietileno, aunque superiores, destacando su gran duración cuando está a la intemperie. Por esta razón se utiliza para la fabricación de tubos, canalones de desagüe, fabricación de puertas, ventanas, mangueras, aislante eléctrico, etc. Nailon (Poliamida PA) Es un termoplástico muy duro y resistente, razón por la que se emplea para la fabricación de hilo de pescar e incluso piezas como engranajes, levas, al ofrecer muy poca resistencia al desgaste y ser muy silenciosos. Por su facilidad para hacerse hilos, se emplea en la industria textil para la fabricación de todo tipo de tejidos, incluso medias elásticas. También en la fabricación de cepillos de dientes. Poliestireno (PS) Se comercializa en dos formas diferentes. La forma rígida es un plástico muy duro, resistente y muy transparente, por los que se utiliza para la fabricación de utensilios del hogar, juguetes o difusores de lámparas y pilotos de automóvil. En su forma espumada (porexpán), se emplea en la fabricación de aislantes térmicos y como elemento de protección para el embalaje de piezas delicadas (corcho blanco). Polipropileno (PP) Es flexible, tiene buena resistencia química y dureza superficial. Se emplea para la fabricación de envases, hilos en alfombras y sogas, embalajes, bolsas, sacos, etc. Lucas Caba Parada (3º E.S.O.) Página 4

5 3.3. LOS PLÁSTICOS ELASTÓMEROS. Son plásticos cuyas principales características son su elasticidad y buena adherencia. Los más importantes son: Caucho natural o sintético El caucho natural se extrae de la savia del árbol del caucho, haciendo una incisión en el tronco de forma similar a la que se efectúa en los pinos para sacar la resina. Su aplicación más importante es la fabricación de neumáticos por medio de un proceso llamado vulcanización, que consiste en añadir azufre y calentar caucho a 140 ºC. También se emplea como aislante térmico y eléctrico. El caucho sintético tiene unas propiedades similares al natural, pero es superior en cuanto a su resistencia al ataque de agentes químicos y como aislante térmico y eléctrico. Se emplea para la fabricación de suelas de zapato, mangueras de riego, colchones, correas de transmisión, etc. Neopreno Es muy similar al caucho sintético, pero de propiedades extraordinarias. Se utiliza para la fabricación de trajes de inmersión, apoyo de las grandes vigas de los puentes, etc. Silicona Es un plástico de gran elasticidad y muy resistente al ataque de los agentes atmosféricos y químicos. Comercialmente se presenta en estado pastoso y su aplicación más importante es para el sellado de juntas, fijación de cristales, etc. Por sus cualidades dermatológicas se utiliza en la fabricación de cosméticos. Tiene un buen comportamiento como aislante eléctrico. 4. FABRICACIÓN DE OBJETOS DE PLÁSTICOS. El plástico se transforma en una materia pastosa cuando se le aplica calor, y en este estado puede ser moldeado. Cuando se enfría, se endurece y mantiene la forma recibida. Los plásticos pueden moldearse mediante diversas técnicas, entre las que destacamos: por compresión, por inyección, por extrusión, por extrusión y soplado, por termoconformación (por vacío) y por calandrado MOLDEO POR COMPRESIÓN. La fabricación por compresión se aplica fundamentalmente con plásticos termoestables, como la baquelita. Se coloca el plástico en un molde de acero y se calienta para que se vuelva pastoso. Con una prensa neumática o hidráulica se aplica presión para que el plástico tome la forma del molde. A continuación se deja enfriar y se extrae del molde. Se usa mucho para fabricar piezas que deban resistir altas temperaturas (mangos o asas de cacerolas o sartenes...) o deban ser buenos aislantes eléctricos (portalámparas, cajas de fusibles...). Lucas Caba Parada (3º E.S.O.) Página 5

6 Es un proceso que se utiliza para la fabricación de grandes series de piezas de forma no muy complicada MOLDEO POR INYECCIÓN. Es uno de los procedimientos más empleados y consiste en inyectar el plástico, normalmente termoplástico, en un molde por medio de una máquina llamada inyectora (similar a la extrusionadora). El material en forma de gránulos se introduce en la tolva, y un tornillo de grandes dimensiones (husillo) lo desplaza a través de un tubo caliente, donde se funde. Posteriormente se introduce a presión en el interior de un molde metálico para que tome la forma deseada. Cuando se enfría, se abre el molde y se extrae la pieza. Se trata una de las técnicas más comunes ya que permite realizar formas complicadas con medidas muy precisas. Hay numerosos ejemplos: platos y vasos de camping, carcasas de teléfonos móviles, cubos, engranajes de plástico, etc MOLDEO POR EXTRUSIÓN. Este proceso consiste en fabricar perfiles largos de sección uniforme. Para ello se utiliza una máquina especial, llamada extrusionadora. La extrusión consiste en hacer pasar una masa de plástico fluido a través de un orificio. La forma de este orificio, la boquilla, determina la forma del producto final. El plástico, generalmente termoplástico, en forma de gránulos se introduce en un tubo caliente. Un tornillo de grandes dimensiones desplaza el material fundido hasta un molde que tiene la forma que se quiere obtener. Finalmente, el material se introduce en un túnel, donde se enfría lentamente. Mediante la extrusión se fabrican tubos, mangueras, canalones, aislantes de cables de cobre, perfiles de todo tipo, etc. Lucas Caba Parada (3º E.S.O.) Página 6

7 4.4. MOLDEO POR EXTRUSIÓN Y SOPLADO. Mediante una extrusionadora se le da una forma tubular al plástico fundido. A continuación se introduce en un molde y se inyecta aire comprimido en su interior hasta que se adapta a la forma de las paredes. Esta técnica se utiliza para fabricar todo tipo de envases y otros objetos huecos como botellas de agua o refrescos, botes de champú o detergente, juguetes, etc MOLDEO POR TERMOCONFORMADO. Se coloca una lámina de plástico (normalmente termoplástico) sobre el molde del objeto que queremos fabricar. Mediante resistencias eléctricas (o fuente de calor infrarroja) se calienta la lámina hasta reblandecerla. A continuación se pone en contacto el molde y la lámina caliente y se extrae el aire que hay entre ellos, para que el plástico se adapte a las paredes del molde. Se utiliza para fabricar objetos con paredes muy finas como vasos y platos desechables, envases para alimentos, máscaras, juguetes, etc MOLDEO POR CALANDRADO. Se utiliza una máquina llamada calandradora. Mediante una tolva se introduce plástico fundido en la parte superior de la calandradora y se hace pasar entre unos rodillos que le dan la forma de lámina o placa. Finalmente se enfría esta lámina haciéndola pasar por un baño de líquidos o una corriente de aire. Este proceso se usa, sobre todo, para fabricar láminas de PVC, láminas de invernadero, carpetas, etc. 5. IDENTIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS. Los plásticos son unos de los materiales que resultan más difíciles de identificar. Debido a esto los fabricantes han llegado a un acuerdo para designarlos. Podrás ver en muchos objetos de plástico un anagrama formado por tres flechas curvadas y en el centro una cifra. Las flechas son un símbolo de reciclado y la cifra identifica el tipo de plástico. En la siguiente figura aparecen los símbolos de los plásticos que se pueden reciclar y una tabla con la equivalencia de algunas cifras con el tipo de plástico. Lucas Caba Parada (3º E.S.O.) Página 7

8 1 PET Polietileno tereftalato 2 HDPE Polietileno de alta densidad 3 PVC Policloruro de vinilo 4 LDPE Polietileno de baja densidad 5 PP Polipropileno 6 PS Poliestireno 7 Otros Pero los plásticos casi nunca se emplean en forma pura, sino mezclados con aditivos y colorantes que hacen que su identificación sea, a veces, muy difícil. Para identificarlos se le pueden someter a ensayos (de dureza, de densidad, observando la llama, etc.). 6. TRATAMIENTO DE RESIDUOS PLÁSTICOS. Tal como pasa con otros materiales, cada día se generan toneladas y toneladas de residuos como consecuencia de la fabricación y el consumo de productos plásticos. Los residuos se generan en las viviendas se denominan residuos sólidos urbanos (RSU). Estos residuos se clasifican en: materia orgánica, papel y carbón, cristal, plásticos y metales. Puede afirmarse que hoy en día la necesidad de eliminación de los residuos es una prioridad de las administraciones y de muchas otras organizaciones. Actualmente, la solución que se ha adoptado ha sido adecuar unos espacios llamados vertederos para el almacenamiento de residuos. Pero, de hecho, el gran reto actual es la recogida selectiva. Lucas Caba Parada (3º E.S.O.) Página 8