TEMA 7 PLÁSTICOS Y FIBRAS TEXTILES 7.1. BREVE EVOLUCION DE LOS PLÁSTICOS 1868 celuloide 1897 Galatita 1909 Baquelita Medidas a tomar: Reciclado mecánico: se recogen las piezas usadas, se clasifican, se trituran, se funden y se moldean de nuevo. Reciclado químico: se somete el plástico a un proceso químico para obtener compuestos hidrocarbonatos. Incineración: para obtener energía calorífica. 7.2. MATERIA PRIMA USADA PARA LA FABRICACIÓN DE PLÁSTICOS Hay tres grandes etapas: En sus inicios (siglo XIX): se emplea materia prima de origen animal y vegetal. Hasta aproximadamente 1930: se usa el alquitrán del carbón. En la actualidad: se emplea petróleo y gas natural. 7.3. QUÉ SON LOS PLÁSTICOS Son productos no naturales, obtenidos por el hombre a traves de diversas reacciones químicas, que reciben el nombre de polímero, a los que se añade un aditivo. La finalidad del aditivo es mejorar alguna de las propiedades o características del plástico. El plástico obtenido dependerá tanto de la materia prima utilizada como del proceso seguido. 7.4. FABRICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS La característica común a todos los plásticos es la de estar formados por moléculas gigantes, denominadas polímeros o macromoléculas, cuyo peso molecular es superior a 10.000. Estos polímeros se forman por la unión repetida de otras moléculas más pequeñas, llamadas monómeros. La unión se realiza secuenciada: formando una cadena en la que cada monómero que se repite forma un escalón, siendo el número de eslabones o unidades monomericas el grado de polimerización. Propiedades para ser polímero: Esta constituida por uno o varios monómeros repetidos. Su peso molecular superior a 10.000. Esta compuesto por H y C y otros elementos como O, N, S. La formación de un polímero se debe a la afinidad del carbono para unirse consigo mismo de manera indefinida. TIPOS DE MONOMEROS: Olefinas: estos monómeros abren el doble enlace para unirse a otros monómeros. El polímero recibe el nombre de la olefinas de la que proviene, anteponiendo el prefijo poli. Para que se pueda realizar la polimerización es necesario un catalizador. La polimerización que se realiza en estos monómeros es por adición, es decir, en la reacción entre dos olefinas con doble o triple enlace se origina un compuesto nuevo (polímero), sin eliminación de sustancia alguna. Monómeros funcionalizados: no se necesita catalizador. Entre estos monómeros se realiza polimerización por condensación. Se elimina una molécula pequeña, que suele ser de H 2 O, CH 3 OH, CIH, etc.
TIPOS DE POLÍMEROS: Homopolímeros: el monómero es el mismo, que se repite a lo largo de la macromolécula. Copolímeros: está formado por dos tipos distintos de monómeros. Son muy importantes desde el punto de vista industrial ya que mejora las características d sus dos monómeros. Se clasifican en: alternados, al azar, por bloque y por injerto. 7.5. ADITIVOS MÁS IMPORTANTES Sirven para obtener plásticos con propiedades determinadas, es necesario añadir los aditivos adecuados al polímero. Tipos de aditivos: Colorante, pigmentos, antiignífugos, antiestático, conductores, estabilizantes, plastificantes. 7.6. COMPUESTOS PRINCIPALES DE LOS PLÁSTICOS Materia básica: monómeros que entran en la reacción química. Cargas: se añaden a la materia básica con objeto de abaratar el producto obtenido y mejorar sus propiedades físicas, químicas o mecánicas. Aditivos: tienen como función mejorar las cualidades del polímero. Catalizadores: su misión es iniciar y acelerar el proceso de polimerización. 7.7. TIPOS DE PLÁSTICOS Termoplásticos: son aquellos plásticos que al ser calentados a temperaturas entre 50 y 200 C alcanzan un estado de plasticidad que les permite ser moldeados. Esto permite recuperar los plásticos de desecho para ser remodelados y formar nuevos objetos. Estos plásticos son flexibles y resistentes a los golpes. Termoestables: una vez moldeados por el calor, ya no pueden recuperar su forma primitiva. Una vez endurecido por el calor, ya no es posible que vuelva a adquirir una forma maleable. Son duros aunque frágiles. Si se calientan, se hacen carbón pero no se ablandan. Elastómeros o cauchos: son muy elásticos. Permiten grandes deformaciones sin rotura recobrando su forma inicial. No se pueden fundir de nuevo. Fibras: corresponden a una horma comercial de los plásticos termoestables. Sus moléculas tienen una dirección preferencial de ordenación. Es resistente a la tracción, se puede lavar fácilmente y ni se arruga, ni se encoge. 7.8. FAMILIAS DE PLÁSTICOS MÁS IMPORTANTES Termoplásticos Policarbonato PC Se obtiene del ácido carbónico Es transparente Permite el paso de la luz Tiene una gran resistencia mecánica, tenacidad, y rigidez Se utiliza para cámaras fotográficas, cascos de seguridad Cloruro de polivinilo PVC Se obtiene del acetileno y del ácido clorhídrico Tiene gran resistencia mecánica Se comercializa en dos formas PVC rígido: tuberías, ventanas PVC plastificado: recubrimiento de cables, mangueras Polipropileno PP Se obtiene por la polimerización del propileno
Es de los mas baratos Tiene una dureza y flexibilidad aceptables Se utiliza para maletas, césped, bolsas para alimentos Polietileno PE Se obtiene por polimeracion del etileno Su color es transparente Tiene dos formas de comercialización De alta densidad HDPE: tiene resistencia mecánicas se utiliza para juguetes, tuberías De baja densidad LDPE: tiene menor resistencia mecánica y se utiliza para bolsas, sacos de dormir Polimetacrilato PMMA Se obtiene del acetileno Son transparentes No se decoloran Aplicaciones: pilotos de automóviles, gafas protectoras Poliestireno PS Se obtiene del benceno y del etileno Resistente a los agentes externos Se comercializa de dos formas Poliestireno duro: transparente. Se usa para filmes de película. Cintas de video Poliestireno expandido: se utiliza en aislamientos, hueveras ABS acrilonitrilo-butadieno-estireno Es de la misma familia que PS Se obtiene por copolimerizacion Es muy resistente Y se utiliza para carcasas de televisores, ordenadores Termoestables Resinas fenolicas PF Se obtienen del fenol y del formol El olor del fenol se mantiene Se le añaden cargas Se utiliza en carcasas de motores, manivelas Resinas úricas Proceden de la urea y del formol No tienen olor Se obtienen platos, vasos Resinas melaminicas MF Se fabrican a partir de melamina y formol No desprenden olor ni sabor Se utiliza para el recubrimiento de tableros Resinas de poliéster UP Se obtiene del alquitrán de la hulla y del estirol Son incoloras Resisten temperaturas de hasta 200º Se emplean en recubrimientos Resinas de epoxi EP Se obtienen del fenol y el acetileno En estado liquido son muy venenosas Son fáciles de trabajar Se emplean en la fabricación de adhesivos, barnices Poliuretano Se obtiene de un poliéster y un derivado del belzon
Se fabrican muchos productos Esponjosos: esponjas, colchones Barnices Pegamentos 7.9. PROCESOS DE CONFORMACIÓN DE PRODUCTOS PLASTICOS La fabricación de plástico se realiza obteniéndose un producto totalmente terminado, sin que precise proceso posterior alguno. Métodos de conformación más utilizados: Prensado: el material pulverizado en gránulos, al que se le ha añadido la carga y los aditivos, se introduce en la parte inferior del molde. Luego se prensa y se le aplica calor hasta que se vuelve plástico y fluye a los espacios huecos del molde. Una vez endurecido, se saca la pieza. Inyección: la materia prima se introduce en un recipiente que adquiere gran plasticidad. Un embolo comprime la masa y la hace pasar al interior del molde. Después de haber endurecido, se abre el molde y se saca la pieza. Termoconformado: se fabrica a partir de planchas rígidas mediante Termoconformado (deformación en caliente); para ello se coloca la plancha sobre el molde adecuado, de forma que apoye bien sobre los bordes. Una vez aplicado el cierre, se calienta a la temperatura necesaria y se aplica vacío, presión o ambas cosas. Una vez frió, se desmolda. Extrusión-soplado: el material termoplástico sale en estado plástico por un conducto, por lo que adquiere una forma tubular a su salida. Inmediatamente se empieza a insuflar aire caliente a presión, el material se adapta a las paredes internas del molde, enfriándose al tomar contacto con el metal del molde refrigerado. Se abren las dos mitades del molde cayendo la pieza construida. 7.10. PLÁSTICOS MEJORADOS La evolución y mejora de plásticos es espectacular. Plásticos reforzados: formados por dos tipos de materiales; uno le aporta resistencia a la tracción (denominado material de refuerzo), y el otro es alguno de los estudiados hasta ahora. Ambos están unidos formando un todo, es decir, mezclados. Los productos obtenidos tienen propiedades superiores a los empleados para su fabricación. Se están inventando y ensayando nuevos materiales. Plásticos laminados: las capas de ambos materiales están solapadas o unidas, pero no mezcladas. Tipos - Plástico-vidrio: consiste en recubrir con una capa muy fina de plástico transparente, el vidrio. Se mejora la resistencia frente a choques y sirve de aislamiento térmico. - Plástico-metal: productos metálicos recubiertos por una fina capa de plástico. Ejemplo: las latas de conserva. - Plástico-papel o cartón: el cartón tiene muchas ventajas, pero tiene un inconveniente de no soportar la humedad. Para ello se recubre de una fina capa de plástico por ambos lados. Como el tetrapack. - Plástico-tejidos: aplicación en el campo de los cueros sintéticos, lonas, etc. - Plástico-plástico: en muchos envases que contienen productos alimenticios, cosméticos, bebidas, etc., es necesario la combinación de varias capas para conseguir una resistencia exterior adecuada para garantizar el producto interior. 7.11. LAS FIBRAS TEXTILES
Muchas fibras textiles hilo hilados o tejidos. F i bras de origen mineral Se obtienen de minerales de estructuras fibrosa. Se ha comprobado que su manipulación provoca leucemias y cánceres. o Fibra de vidrio: se obtiene tras la unión de diversos minerales seguida de la fusión de los mismos. Se utiliza para aislantes térmicos y acústicos. o Fibras de algunos metales: metales como el oro y la plata pueden ser convertidos en hilos y son utilizados para el culto religioso y trajes regionales. Fibras de origen vegetal o Algodón : la materia predominante es la celulosa (91.5 %). El hilo de algodón 100% tiene inconvenientes como que encoge, destiñe aunque no produce alergias y absorbe con facilidad el sudor o Lino: fibra mas resistente pero menos elástica y flexible. Es mas caro y se emplea en la confección de vestidos, mantelerías o Esparto: su principal aplicación es de articules de artesanía y decoración Fibras de origen animal Los pelos de diversas especies son muy utilizados por sus buenas condiciones de hilabilidad. Lana: se obtiene del pelo que recubre el cuerpo de las ovejas, es muy elástica aunque tiene el inconveniente que el calor húmedo provoca alteraciones en la fibra Seda: único filamento continúo producido por la naturaleza por los gusanos de seda. El principal productor es china Esta fibra es de mayor resistencia, su elasticidad es notable pero es mala conductora de la electricidad Cuero: es el pellejo de un animal sometido a un proceso de curtido. Hay una gran variedad de animales de las que se utiliza su piel. El curtido consiste en eliminar el pelo y la epidermis dejando la dermis. Después se le añaden sustancias que la hacen mas plástica y ligera y haciéndolas imputrescibles. Fibras artificiales
Fibras artificiales celulosicas: rayones o La materia prima es la celulosa o Tienen una gran resistencia mecánica en seco o Obtención: Celulosa extraccion molido disolucion masa pastosa coagulacion y extracción de hilos Fibras artificiales proteinicas: no han respondido a las expectativas. Su fabricación consiste en la hilatura de masa obtenidas por la disolución de proteínas. o Fibrolana o lanitel: se fabrica a partir de la caseína de la leche disuelta en sosa cáustica o Picara: se obtiene de las proteínas del maíz disuelto en sosa cáustica o Rayón alginato: se obtiene de las proteínas de algas marinas disueltas en sosa cáustica Fibras sintéticas o Ventajas Gran duración y resistencia a los agentes Fácil cuidado La suciedad desaparece con facilidad o Inconve nientes Son poco giroscópicas Pueden provocar alergias o Tipos Fibras por policondensacion Poliamidas: la fibra mas conocida es el nylon. Tienen gran resistencia y elasticidad; son poco giroscópicas Poliéster: se obtiene de un diácido y de un dio. La fibra mas conocida es el tergal Fibras por polimerización Acrílicas: se obtiene por polimerización del acrilonitrilo. Resistentes a la luz t la intemperie. La fibra mas conocida es el leacril Polivinilicas. Se obtienen por polimerización del vinilo. Son muy suaves y se utilizan para prendas de bebes. La fibra mas conocida es el rhovil Polietilenicas: se obtienen de los hidrocarburos del etileno. es resistente a la abrasión y la fibra mas conocida es el saran Polipropileno: se obtienen de los hidrocarburos del propileno. La fibra mas conocida es el merklon Poliuretano: se obtienen del uretano, tienen mucha elasticidad y la fibra mas conocida es la lycra 7.12 ELASTOMEROS Permite enormes deformaciones elásticas, después del vulcanizado. El oxigeno y la luz solar actúan lentamente sobre los elastómeros reduciendo la elasticidad del materia Clasificación: Natural o Caucho: es un jugo lechoso (látex) que se emplea en colchones y almohadas Sintético o Neopreno: formado por un polímetro de cloropreno. Es incombustible y no se deteriora con facilidad o Siliconas: tiene como base silicio y resisten los agentes estrenos o Caucho sintético: resiste el calor, la abrasión y el envejecimiento. Su principal aplicación es en los neumáticos