QUÉ SON LOS PLÁSTICOS?...

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1 UNIDAD DIDÁCTICA LOS PLÁSTICOS NIVEL: 3ºESO 1 QUÉ SON LOS PLÁSTICOS? TIPOS DE POLÍMEROS OBTENCIÓN DE LOS PLÁSTICOS PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS RECICLADO DE LOS PLÁSTICOS CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS TERMOPLÁSTICOS TERMOESTABLES ELASTÓMEROS CONFORMACIÓN EXTRUSIÓN CALANDRADO CONFORMADO AL VACÍO MOLDEO MOLDEO POR EXTRUSIÓN Y SOPLADO MOLDEO POR INYECCIÓN MOLDEO POR COMPRESIÓN MANIPULACIÓN Y MECANIZADO CORTE PERFORADO AFINADO UNIONES UNIONES DESMONTABLES UNIONES FIJAS ADHESIVOS TERMOSOLDADURA...10 LOS PLÁSTICOS 3º ESO 1

2 1 QUÉ SON LOS PLÁSTICOS? Los plásticos son materiales constituidos básicamente por unas sustancias denominadas polímeros. Los polímeros son macromoléculas (moléculas de gran tamaño) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. El principal constituyente de los polímeros es el Carbono. La transformación de los monómeros en polímeros recibe el nombre de polimerización: 1.1 TIPOS DE POLÍMEROS POLÍMEROS NATURALES: Existen en la naturaleza muchos polímeros. Por ejemplo: las proteínas, los ácidos nucleicos, la celulosa, la lignina, la quitina, el caucho natural, el almidón, la celulosa, la seda, etc. POLÍMEROS SINTÉTICOS: Se obtienen industrialmente mediante reacciones físico-químicas a partir de compuestos orgánicos (cuyas moléculas contienen principalmente carbono) procedentes de combustibles fósiles: carbón, gas y petróleo. Los principales constituyentes de los materiales que conocemos como plásticos son polímeros sintéticos. 1.2 OBTENCIÓN DE LOS PLÁSTICOS Los plásticos se obtienen en las industrias petroquímicas a partir de las materias primas (el petróleo principalmente). A partir de ellas se obtienen los polímeros, que son la base de los plásticos. Durante la fabricación de estos materiales se añaden al polímero principal: Aditivos: sustancias químicas que potencian las propiedades del producto, facilitan su conformación o mejoran su estética. Por ejemplo: plastificantes, lubricantes, retardantes de llama o pigmentos. Cargas o rellenos: materiales sólidos que se añaden a las formulaciones con objeto de reducir costes de producción. Por ejemplo: la arcilla, la sílice, el carbonato de calcio o la celulosa. Por tanto, puede decirse que los materiales que llamamos plásticos son: PLÁSTICO = POLÍMERO + ADITIVOS + CARGAS Las industrias petroquímicas suministran los plásticos en forma de polvo, gránulos o resinas. LOS PLÁSTICOS 3º ESO 2

3 2 PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS Las propiedades de los plásticos dependen del polímero con el que estén fabricados y de las cargas y aditivos que se hayan incorporado. Sin embargo, la mayoría comparten las siguientes propiedades: Poseen baja densidad. Fáciles de trabajar y moldear. Suelen ser impermeables. Buenos aislantes eléctricos. Aceptables aislantes acústicos. Buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas. Tienen un bajo costo de producción. Resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos. La mayoría arden con facilidad 2.1 RECICLADO DE LOS PLÁSTICOS El principal objetivo del reciclado es utilizar los desechos de un determinado material para fabricar nuevos objetos. Los plásticos constituyen una parte importante del volumen total de residuos y muchos de ellos son muy contaminantes. Esto hace especialmente interesante el reciclaje de estos materiales. Hay que tener en cuenta también que la mayoría de los plásticos no son biodegradables y que pueden permanecer inalterados en el medio ambiente durante cientos de años. Aunque la cantidad de residuos plásticos generados es enorme, solamente unos pocos plásticos constituyen el 90% de los desechos. Por tanto, casi toda la industria del reciclado se centra en la recuperación de estos tipos, que se clasifican dentro del grupo de los termoplásticos, como veremos más adelante. Se ha creado un logotipo con un número interior a modo de código que se imprime en el objeto de plástico para facilitar el reconocimiento del material. Reciclado mecánico Los residuos plásticos se trocean finamente, obteniéndose un granulado con el que se fabrican nuevos objetos. Reciclado químico Consiste en separar los componentes químicos o monómeros que forman el plástico. Se trata, por tanto, de invertir las etapas que se siguieron para crearlo o «despolimerizar» las moléculas de plástico. Aprovechamiento energético Muchos plásticos pueden arder y servir de combustible. El plástico usado se lleva a una incineradora para ser quemado, obteniéndose energía calorífica que puede utilizarse en los hogares o en la industria, o bien para obtener electricidad. Pero, al tratarse de un proceso de combustión, se genera CO 2 que es expulsado a la atmósfera y contribuye al efecto invernadero, así como otros compuestos gaseosos que pueden resultar tóxicos. Por ello, este proceso debe ir acompañado de controles y medidas de seguridad que eviten estos efectos dañinos. LOS PLÁSTICOS 3º ESO 3

4 3 CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS 3.1 TERMOPLÁSTICOS Estructura de un termoplástico Están compuestos por cadenas débilmente unidas entre sí. Cuando se calientan, se ablandan suficientemente como para ser conformados otra vez. El proceso de ablandamiento y moldeo puede ser repetido, teóricamente, tantas veces como se quiera. Son los únicos plásticos que recicla la industria. Nombre Propiedades Aplicaciones Polietileno de baja densidad (LDPE) Polietileno de alta densidad (HDPE) Polipropileno (PP) Politereftalato de etileno (PET) Policloruro de vinilo (PVC) Cristal Flexible, impermeable. Barato. Inatacable por productos químicos, rígido, tenaz. Parecidas al HDPE. Se puede doblar muchas veces sin romperse. Transparente, impermeable a los gases, resistente a los agentes químicos. Rígido o flexible. Alta resistencia a la abrasión. Amplio rango de durezas. Duro, frágil, transparente. Bolsas de plástico, film para alimentos Envases de productos químicos, juguetes, tuberías. Fiambreras ( tuppers ), cubos y barreños, juguetes, tubos, fibras para cordelería. Botellas de agua y refrescos. Tuberías y desagües, aislamiento de cables, suelos, impermeables, estructuras de puertas y ventanas. Cajas de CD, envases para huevos, vasos desechables. Poliestireno (PS) De alto impacto Mezclado con caucho sintético. Flexible, tenacidad moderada. Envases de yogur, vajillas desechables, fibras sintéticas. Expandido Baja densidad, alta absorción de impactos, aislante térmico y acústico. Bandejas de envases para alimentos, aislante térmico en construcción, embalajes de objetos frágiles. Polimetacrilato de metilo (Metacrilato) (PMMA) Transparente. Mas tenaz que el vidrio. Gafas de protección. Fibra óptica. Faros de automóviles. Poliamida (Nylon) (PA) Buenas propiedades mecánicas: dureza, tenacidad. Resistencia al desgaste. Fibras textiles, cordelería, redes, sedales, engranajes, cepillos de dientes. NOTA: El código incluye varios tipos de termoplásticos reciclables. LOS PLÁSTICOS 3º ESO 4

5 3.2 TERMOESTABLES Estructura de un termoestable Las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes. Al calentarse, no se ablandan, sino que se degradan. Una vez conformados adquieren su forma definitiva y no pueden volver a ser conformados. Nombre Propiedades Aplicaciones Poliuretano Esponjoso y flexible Esponjas, rellenos de cojines. Resinas de fenol - formaldehido (Baquelita) Resinas de poliéster Melamina Color negro o muy oscuro. Buen aislante térmico. Buena resistencia mecánica, rígida. Se le añade fibra de vidrio para reforzarla. Resistente, dura, sin sabor ni olor. Asas y mangos de cazuelas y sartenes. Cascos de embarcaciones, piscinas. Vajillas irrompibles, revestimiento de tableros. 3.3 ELASTÓMEROS Estructura de un elastómero Están formados por largas cadenas entrelazadas y enrolladas sobre sí mismas, lo que les confiere su principal propiedad: la gran elasticidad. La mayoría son termoestables, aunque también los hay termoplásticos. Nombre Propiedades Aplicaciones Caucho natural Caucho sintético Neopreno Silicona Se obtiene a partir del látex de ciertas plantas. Inerte, resistencia mecánica. Se obtiene a partir del petróleo. Mismas propiedades que el caucho natural. Resistente al calor y a productos químicos. En forma de espuma, es un buen aislante térmico. Polímero basado en silicio (no en carbono). Inerte, estable a altas temperaturas. Neumáticos, guantes, mangueras, colchones, suelas de calzado. Mismas aplicaciones que el caucho natural. Trajes de inmersión, juntas de dilatación en construcciones, como amortiguación de vibraciones. Juntas impermeables, prótesis anatómicas, adhesivos, moldes de cocina. La VULCANIZACIÓN es un proceso que consiste en añadir azufre al caucho, lo que le confiere dureza y resistencia mecánica, sin perder elasticidad. Fue inventado por Charles Goodyear en LOS PLÁSTICOS 3º ESO 5

6 4 CONFORMACIÓN Se llama conformación al conjunto de procesos que se aplican a los materiales mediante los cuales se les confiere una forma definitiva. Los métodos varían en función del tipo de plástico y de la forma que se quiera dar. 4.1 EXTRUSIÓN 1. El material termoplástico, en forma de gránulos, se introduce a través de una tolva y cae en un cilindro horizontal. 2. El plástico se desplaza a lo largo del cilindro empujado por un husillo (tornillo de Arquímedes). El cilindro está calefactado de tal manera que el material se va fundiendo. 3. Por último, el material fundido sale a través de una boquilla con la forma requerida. Extrusora 4. Posteriormente se enfría y se corta con las dimensiones deseadas. APLICACIONES Barras, tubos, perfiles, recubrimiento de cables eléctricos, films de embalaje. 4.2 CALANDRADO 1. El material termoplástico caliente es laminado entre varios rodillos hasta formar una lámina continua. 2. La máquina que lo realiza se llama calandria y consta de varios cilindros que proporcionan una lámina bruta. Esquema de funcionamiento de una calandria 3. La primera lámina se refina y ajusta a continuación en otra serie de cilindros de calibración, enfriamiento, corte y recogida. 4. El último rodillo proporciona el acabado superficial a la lámina: brillante, mate, con textura, etc. APLICACIONES Planchas y láminas. Recubrimientos plásticos de láminas de otros materiales. LOS PLÁSTICOS 3º ESO 6 Calandria Objetos conformados por calandrado

7 4.3 CONFORMADO AL VACÍO 1. Se coloca la plancha termoplástica sujeta a la caja del molde. 2. Sobre el conjunto se dirige el calor radiante de unos elementos de calefacción (rayos infrarrojos, resistencias o aire caliente) hasta que la plancha se hace blanda y deformable. 3. Se hace el vacío en la cavidad cerrada del molde y la plancha es comprimida por la presión atmosférica contra los contornos del molde en el espacio en el cual se ha hecho el vacío. 4. Se deja enfriar hasta que se solidifica con la forma del molde y se retira de éste. APLICACIONES Recipientes delgados y poco profundos como los envases para yogur y otros productos lácteos, las bandejas para bombones, las hueveras, las piezas de plástico para embalar y exponer frutas, etc. 4.4 MOLDEO MOLDEO POR EXTRUSIÓN Y SOPLADO 1. Una extrusora coloca la materia prima (un termoplástico), en forma de tubo de longitud determinada, que se aprisiona entre dos semimoldes. 2. Una vez cerrado el molde, la parte inferior del tubo queda estrangulada, mientras que por la parte superior se insufla aire a presión para que la película de plástico se adapte a las paredes del molde. 3. Se enfría al tomar contacto con el metal refrigerado (molde). Las rebabas que quedan se cortan y se expulsan automáticamente al abrir el molde. APLICACIONES: botellas, regaderas, balones, bidones, etc. LOS PLÁSTICOS 3º ESO 7

8 4.4.2 MOLDEO POR INYECCIÓN 1. Se inyecta a presión material termoplástico fundido entre un molde y un contramolde a través de una boquilla. 2. Cuando la pieza se enfría y se solidifica, se extrae. APLICACIONES: Se obtienen artículos de alta calidad, con formas complicadas. La variedad de productos es muy grande: útiles de cocina (cuencos, tarros, cubiertos, cubos de basura), carcasas de electrodomésticos (secadores, aspiradoras, batidoras), juguetes, productos para la industria automovilística (cubiertas de faros e intermitentes), muebles de jardín, etc MOLDEO POR COMPRESIÓN 1. Se introduce el material termoestable (polvo, gránulos, etc.) en el molde. 2. Se cierra éste, y mediante calor y presión se deja fundir el plástico para que adopte la forma del objeto que se quiere obtener. Pueden estar los dos moldes unidos a sendas prensas o solamente actúa una prensa sobre el macho. 3. Se deja enfriar y se extrae la pieza conformada. APLICACIONES: Piezas pequeñas como accesorios eléctricos (interruptores, enchufes, pulsadores, clavijas etc.), mangos de cazos y de cubiertos, botones, tapones de botellas, engranajes, piezas hechas con elastómeros. LOS PLÁSTICOS 3º ESO 8

9 5 MANIPULACIÓN Y MECANIZADO Los procesos de conformado proporcionan piezas prácticamente acabadas, necesitando sólo un ligero desbarbado. Pero en ocasiones es preciso eliminar cierta cantidad de material de un objeto conformado, obtener piezas pequeñas a partir de otras mas grandes o hacer perforaciones. En este apartado se citan las herramientas mas habituales con las que se da forma definitiva a las piezas y que se realiza con arranque o separación de material. 5.1 CORTE HERRAMIENTAS DE FILO CONTINUO Cuchilla o cutter Tijeras Cizalla Cortadora de hilo caliente (para poliestireno expandido) HERRAMIENTAS DE FILO DENTADO Sierras de arco Sierra de calar 5.2 PERFORADO Taladradoras Troqueladoras Manual Eléctrica De columna 5.3 AFINADO Limas Esmeriladora LOS PLÁSTICOS 3º ESO 9

10 6 UNIONES 6.1 UNIONES DESMONTABLES Se utilizan cuando se prevé que las piezas que se ensamblan puedan ser separadas. Tornillo pasante con tuerca Tornillo autorroscante Enroscado Es necesario taladrar las piezas que se van a unir. Avanzan a medida que se hacen girar, creando al mismo tiempo su propia rosca. A veces es necesario taladrar al menos una de las piezas. Un elemento se enrosca directamente en el otro 6.2 UNIONES FIJAS Se utilizan cuando se prevé que las piezas que se ensamblan no van a ser separadas ADHESIVOS Los adhesivos son polímeros mezclados con diversas sustancias. Debido a su composición muchos plásticos son difíciles de pegar, en especial algunos termoplásticos. Sin embargo, la industria ha desarrollado adhesivos específicos para la mayoría de los plásticos. Resinas de dos componentes (epoxi). Se presentan como dos líquidos viscosos que es necesario mezclar antes de aplicarlos a la unión. Especialmente indicadas para la unión de termoestables. Proporcionan una unión resistente y duradera. Adhesivos de cianocrilato. Pegan bien la mayoría de los termoestables. Secan rápidamente. Cola de contacto. Su formulación incluye básicamente cauchos sintéticos. Especialmente útil para encolar materiales elastómeros TERMOSOLDADURA La termosoldadura es un proceso mediante el cual dos materiales funden juntos por acción del calor y la presión produciendo una unión entre ambos. Se aplica a termoplásticos. El calor necesario para la fusión se produce en la práctica por diversos medios: resistencias eléctricas, gas o aire caliente, ultrasonidos o emisión de ondas electromagnéticas. Los plásticos 3º ESO por Gustavo Zazo se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual 3.0 Unported. LOS PLÁSTICOS 3º ESO 10