UNIDAD: MATERIALES DE USO TÉCNICO. LOS PLÁSTICOS.

Transcripción

1 UNIDAD: MATERIALES DE USO TÉCNICO. LOS PLÁSTICOS. 1.- INTRODUCCIÓN Debido a sus propiedades y a que son materiales económicos, los plásticos son muy utilizados en nuestros días. Los plásticos son fáciles de moldear, ligeros, resistentes, etc. Están compuestos por monómeros (formados por átomos de H y C) que se repiten formando un polímero o macromolécula. La principal materia prima para obtener monómeros son los combustibles fósiles. poliéster). Una clasificación puede ser atendiendo a su origen: Naturales (ej. caucho) y Sintéticos (ej. 2.- OBTENCIÓN DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS Al proceso para obtener un plástico se le llama polimerización. Existen dos tipos de polimerización: - Poliadición. Sin creación de subproductos (es la verdadera polimerización). - Policondensación. Con generación de subproductos. Proceso de polimerización: Disolvente Catalizador REACTOR SECADORA TRITURADORA POLÍMERO EN POLVO Monómero Pigmentos y aditivos En el reactor nos encontramos los siguientes elementos: DISOLVENTE: Para licuar la mezcla. MONÓMERO: Ej. Petróleo. CATALIZADOR: Activa la reacción química a P y Tª constante. ADITIVOS: Mejoran las propiedades del plástico como su resistencia, flexibilidad, etc. PIGMENTOS: Para dar color al plástico.

2 Una vez terminado el proceso en el reactor, el plástico líquido es secado en la secadora y finalmente triturado para obtener el polímero en polvo que será utilizado para la fabricación de objetos de plástico. 3.- PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS - Baja densidad: ligeros - Conductividad eléctrica: aislantes (mangos de herramientas de electricistas). - Conductividad térmica: muy baja (mangos de sartenes). - Resistencia mecánica: alta respecto a su ligereza. - Combustibilidad: alta debido a su composición en H y C. - Plasticidad: alta, son fácilmente moldeables. - Economía: son materiales de bajo coste. - Facilidad para combinarse con otros elementos. - La mayoría pierde sus propiedades a altas temperaturas. - La mayoría no son biodegradables. - Su reciclado puede ser mecánico o químico. 4.- CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS. APLICACIONES En función de su estructura interna los plásticos se clasifican en: termoplásticos, termoestables y elastómeros TERMOPLÁSTICOS ESTRUCTURA: su estructura es lineal, formada por cadenas unidas débilmente. PROPIEDADES: - Se deforman con el calor. - Solidifican al enfriarse. - El proceso se puede repetir muchas veces (facilita el reciclado).

3 TERMOPLÁSTICOS: - POLIETILENO (PE).- Puede ser de alta o baja densidad, es de los más usados (bolsas, botellas, etc), resistente a corrosión, buena resistencia y coste bajo. - C LORURO DE POLIVINILO (PVC).- Muy resistente a agentes químicos, impermeable. Se utiliza para fabricar tuberías, suelas de zapatos, trajes impermeables, mangueras, etc. - POLIESTIRENO (PS).- Comercialmente se puede encontrar duro y expandido. Buen aislante eléctrico, transparente, aislante térmico. Se utiliza como aislante térmico en viviendas, vasos de yogur, calzado, embalajes, etc. - POLIPROPILENO (PP).- Resistente a la humedad y al calor, ligero y de bajo coste. Se utiliza en la fabricación de tubos, tuberías, jeringuillas, etc. - POLIAMIDAS (PA).- Buenas propiedades mecánicas y alta resistencia a agentes químicos, flexible e impermeable. Se utiliza para la confección de tejidos (nailon), cepillos de dientes, raquetas, etc TERMOESTABLES ESTRUCTURA: su estructura es tridimensional formando fuertes enlaces en todas direcciones. PROPIEDADES: - Rígidos y frágiles. - Resistentes a altas temperaturas (no se deforman). - Si se les intenta dar forma una segunda vez a altas temperaturas sufren degradación. No se reciclan con calor. TERMOESTABLES: - RESINAS FENÓLICAS (PF).- Buenos aislantes térmicos y eléctricos, buenas propiedades mecánicas. Con ellas se fabrican mangos y utensilios de cocina, carcasas de teléfonos, enchufes, interruptores, etc. - RESINAS EPOXI (EP).- Aislantes eléctricos, propiedades adherentes. Se emplean en la fabricación de revestimientos de latas de alimentos y bidones y como adhesivo. - POLIÉSTERES (UP).- Mezclados con los aditivos apropiados, pueden presentar gran resistencia. Se utilizan en la fabricación de paneles para coches, carrocerías, cascos de pequeñas embarcaciones, etc.

4 - MELAMINA.- Ligero, resistente y de considerable dureza. Se utiliza en la fabricación de vajillas, recipientes para alimentos, encimeras de cocina, etc ELASTÓMEROS La mayoría son termoestables ESTRUCTURA: su estructura forma cadenas unidas lateralmente y plegadas sobre sí mismas. PROPIEDADES: - Destacar su gran elasticidad. ELASTÓMEROS: - CAUCHO NATURAL (CA).- Es resistente aunque apenas se utiliza sin vulcanización. Se fabrican aislantes térmicos y eléctricos. - CAUCHO SINTÉTICO (CA).- Se obtiene por vulcanización (caucho natural junto con azufre a una temperatura de 160ºC) del caucho natural. Lo que mejora sus propiedades, es muy elástico. Con él se fabrican neumáticos, guantes, etc. - NEOPRENOS (PCP).- Son más resistentes que el caucho pero menos elástico, impermeables. Se utilizan en la fabricación de trajes de inmersión, juntas, etc. - POLIURETANOS (PUR).- Duros, flexibles, comercialmente se comercializan también en forma de espuma. Se utilizan en la confección de prendas de vestir elásticas, mangueras de agua y en forma de espuma en la fabricación de colchones. - SILICONAS (SI).- Son flexibles, aislantes eléctricas, resistentes a oxidación. Se emplean en prótesis médicas, sellados de juntas, etc. 5.- TÉCNICAS DE CONFORMACIÓN Conformar significa dar forma EXTRUSIÓN Esta técnica sólo se emplea con materiales termoplásticos. Se realiza en la extrusora. El material plástico se introduce por un embudo o tolva en forma de gránulos y cae en un cilindro precalentado. Dentro del cilindro hay un tornillo que gira de grandes dimensiones que va

5 moviendo el plástico fundido. El material es forzado a salir por una boquilla. El material, al salir por la boquilla, se enfría y se recoge. Aplicaciones: tubos, varillas, recubrimiento de cables, perfiles para obras, INYECCIÓN Se inyecta el material fundido en un molde, cuando el material se enfría y solidifica se abre el molde y se extrae la pieza. juguetes, etc. Aplicaciones: sobre todo utensilios domésticos (cubos, recipientes, platos), carcasas de objetos, SOPLADO

6 Esta técnica sólo se emplea para materiales termoplásticos El material se introduce caliente por un hueco en forma de tubo. El hueco tiene forma del objeto que se quiere fabricar. Una vez cerrado el molde, se inyecta aire comprimido en el interior del tubo para que el material se adapte a las paredes del molde y tome su forma. Aplicaciones: botellas, frascos, balones y, en general, objetos huecos COMPRESIÓN (con los termoestables) Se introduce material termoestable en forma de polvo o gránulos en un molde recipiente. Se comprime con un contramolde, mientras un sistema de recalentamiento reblandece el material. El material adopta la forma de la cavidad interna de ambos moldes. Seguidamente, se refrigera y se extrae la pieza ya conformada del molde. El proceso de polimerización se produce con la presión y temperatura que se consigue en el molde. Aplicaciones: recipientes para alimentos, carcasas de electrodomésticos, bandejas,

7 5.5.- HILADO Aplicaciones: Hilos para fibras textiles CALANDRADO Esta técnica consiste en hacer pasar el material termoplástico por entre unos rodillos giratorios con el fin de obtener láminas y planchas continuas. Aplicaciones: láminas finas de plástico CONFORMADO AL VACÍO

8 Se coloca la plancha termoplástica bien sujeta mediante una brida a la caja del molde. 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. 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. Se deja enfriar hasta que se solidifica con la forma del molde y se retira de éste. Aplicaciones: muy empleada para la fabricación de envoltorios para alimentos (por ejemplo las hueveras), utensilios de cocina, juguetes, etc. 6.- TÉCNICAS DE MECANIZADO Y UNIÓN DE PLÁSTICOS Por razones técnicas, se suelen simplificar los moldes, requiriendo la pieza tras el desmoldado, determinadas tareas de mecanizado para conseguir la forma deseada. El mecanizado del plástico es muy parecido al de la madera, con la diferencia de que hay que evitar que el material se caliente en exceso por el rozamiento. Por esta razón, la velocidad de corte tiene que ser lo más baja posible. La viruta del material se puede eliminar mediante un chorro de aire, que al mismo tiempo sirve para refrigerar la zona del corte. Los métodos para unir plásticos se limitan casi exclusivamente al atornillado y pegado, dado que la soldadura ofrece muchas dificultades por la facilidad de deterioro del material. 7.- ENSAYOS DE IDENTIFICACIÓN DE PLÁSTICOS ENSAYO DE DENSIDAD: Se emplean líquidos de densidades diferentes y se observa si el plástico flota o no en ellos. Por ejemplo: a) Agua con alcohol. Densidad inferior a 1. b) Agua. Densidad igual a 1. c) Agua con sal. Densidad superior a ENSAYOS MECÁNICOS:

9 Flexibilidad: Se somete al plástico a esfuerzos de flexión (se dobla) y se ve su comportamiento. Corte: Se observa como se comporta el plástico frente a cortadura. Fractura: Se golpea la muestra de plástico ENSAYO A LA LLAMA: Se quema el plástico con una llama y se observa si se produce combustión o fusión, el color de la llama y el olor que desprende. 8.- EL RECICLADO DE LOS PLÁSTICOS Esta práctica permite reducir los desperdicios sólidos y reaprovechar estos materiales, ya que la mayoría de ellos no pueden ser degradados por el entorno. Algunas técnicas de reciclaje comenzaron a desarrollarse en los años 70, cuando algunos países empezaron a incinerar sus residuos plásticos. Desde entonces han surgido muchos avances en torno a este reciclaje. Aunque la cantidad de residuos plásticos generados es enorme, únicamente seis plásticos constituyen el 90% de los desechos. Por tanto casi toda la industria del reciclado se centra en la recuperación de estos seis tipos. La identificación de los envases de plástico se realiza fácilmente mirando el número o siglas que suelen aparecer en el fondo de algunos objetos de plástico.

10 Una vez los plásticos han sido separados y clasificados según el tipo de termoplástico, se procede a su reciclado. A continuación vemos como se lleva a cabo RECICLAJE MECÁNICO Este sistema representa el más utilizado y el más barato para mantener una buena calidad en el producto final. Transforma los residuos en gránulos para fabricar nuevos productos RECICLAJE QUÍMICO El plástico es desmontado y la materia prima resultante puede entonces ser utilizada nuevamente dentro de las aplicaciones de la industria petroquímica RECICLAJE ENERGÉTICO El material se quema y libera un calor muy fuerte (superior al del carbón y cercano al producido por el óleo combustible) que se aprovecha en forma de energía

11 8.4.- BIOPOLÍMEROS Son un tipo de plásticos degradables que se producen a partir de productos vegetales y animales como el almidón, la celulosa, las bacterias, la glucosa o la fermentación del azúcar y de quesos. De este modo se adopta un sistema de producción limpio, que devuelve al ambiente materiales que éste soporte. NOMENCLATURA ACTIVIDADES

12 1.- Cuáles son los recursos naturales más empleados en la producción de plásticos? 2.- Por qué se utilizan tanto los plásticos? Cita al menos dos razones. 3.- La mayoría de los plásticos se nombran con el prefijo poli, como polietileno, poliéster, etc A qué se debe esta denominación? 4.- La mayoría de los plásticos son materiales, es decir, se elaboran a partir de otros productos. 5.- Cómo se llama el proceso de fabricación de un plástico sintético? Explícalo. 6.- Cuál es la finalidad de los aditivos que se le añaden a los plásticos? 7.- Qué nombre técnico reciben los materiales plásticos? a) Orgánicos. b) Hidrocarburos. c) Polímeros. 8.- En qué consiste el reciclado mecánico de los materiales plásticos? 9.- Cómo se llama el proceso que sufre un termoestable si se le intenta someter a una segunda conformación a alta temperatura? 10.- Relaciona con flechas el tipo de plástico y sus propiedades características: Termoestables Son muy elásticos. Termoplásticos Blandos y fáciles de conformar. Elastómeros Duros y resistentes a los ácidos Completa las siguientes frases indicando el tipo de plástico más idóneo para fabricar los productos que se detallan a continuación: a) La encimera de una cocina la fabricarías de, y pertenece al grupo de los plásticos. b) El mango de una sartén lo fabricarías de, y pertenece al grupo de los plásticos. c) El traje de buzo lo fabricarías de, y pertenece al grupo de los plásticos.

13 d) Un aislamiento térmico lo fabricarías de, y pertenece al grupo de los plásticos La técnica de moldeado en la que la masa de plástico pasa a través de unos rodillos previamente calentados se denomina Completa las siguientes frases indicando el método más idóneo para fabricar los siguientes objetos de plástico. a) Para fabricar una botella de plástico emplearía el método de. b) Para fabricar un envase para huevos emplearía el método de. c) Para fabricar una lámina de plástico utilizaría el método de. d) Para fabricar perfiles de gran longitud y sección uniforme utilizaría el método de En qué consiste la técnica de moldeo por compresión? Con qué tipo de plástico se utiliza? 15.- Explica la clasificación de los plásticos e indica dos nombres de plástico de cada uno de los tipos que escribas Qué es un ensayo de identificación? Indica uno explicando en qué consiste Realiza la identificación de plásticos reciclables que hay en los diversos objetos de tu casa. Para ello realiza una tabla similar a la que se te propone a continuación: NOMENCLATURA TIPO DE ENVASE MUESTRA