Primero vamos a repasar algunos contenidos: Materias primas, materiales de uso técnico
y productos tecnológicos.
De la materia prima se obtiene la materia de uso tecnológico o técnico para posteriormente obtener el producto tecnológico.
Tronco del árbol que está en el bosque (Materia prima). Del tronco del árbol se obtienen tablas de madera (Materia de uso técnico). De los tableros se fabrican mesas. (Producto tecnológico).
Petróleo (Materia prima). De los derivados del petróleo se obtienen los productos químicos (Materia de uso técnico). De los productos químicos se fabrican cualquier tipo de envase de plástico o caucho. (Producto tecnológico).
De los minerales (Materia prima). De la mena que es el mineral puro sin impurezas (ganga) (Materia de uso técnico). De la ganga se hacen objetos de uso cotidiano o joyas. (Producto tecnológico).
Un producto tecnológico es cualquier objeto, utensilio, creado por las personas para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida. Por ejemplo, Tu libro y tu cuaderno, la silla y la mesa que estás utilizando, tu reloj y tu jersey son ejemplos de productos tecnológicos.
LOS MATERIALES PLÁSTICOS
Actualmente, los plásticos ocupan un lugar destacado en el desarrollo de sectores como el de los envases y embalajes, transporte, medicina,...
Los plásticos son materiales orgánicos compuestos fundamentalmente de carbono y otros
elementos como el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno o el azufre.
Básicamente están formados miles de moléculas iguales, llamadas monómeros, que se unen formando grandes cadenas o
macromoléculas llamadas polímeros.
Según su origen pueden ser:
- Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal (celuloide o el látex) o animal (caseina proteína de la leche de la vaca).
- Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas como el petróleo, el gas natural o el carbón. Ejemplo: nylon, polietileno, etc.
Constitución molecular de un plástico
- Monómero: combinación de átomos que se repite en una molécula de gran tamaño o macromolécula.
- Polímero: es una macromolécula o molécula de gran longitud que compone la materia de los plásticos. Está formado por monómeros.
- Polimerización: la polimerización es una reacción química entre sustancias que se producen en unas condiciones determinadas de presión y temperatura y que da como resultado un producto plástico.
Los plásticos están formados por moléculas gigantes (macromoléculas). Estas moléculas se forman por reacciones en las que se unen muchas unidades de otras moléculas pequeñas (monómeros) formando largas cadenas (polímeros). Estas reacciones se llaman de polimerización.
Durante la fabricación se añaden las denominadas cargas, como por ejemplo: fibra de vidrio, papel, sílice, que potencian algunas propiedades de la materia prima.
2.- PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS
¿Qué características hacen que el plástico sea uno de los materiales más utilizados en la actualidad?
- Conductividad eléctrica nula, conducen mal la electricidad, se emplean como recubrimiento cables.
- Conductividad térmica baja, suelen transmitir el calor muy lentamente, por eso se suelen usar en mangos de las baterías de las cocinas, aunque no suelen resistir temperaturas elevadas.
- Resistencia mecánica: para lo ligeros que son, los plásticos resultan muy resistentes. Se usan junto con aleaciones metálicas para construir aviones, juguetes.
- Combustibilidad: arden con facilidad la mayoría, ya que son moléculas de C e H.
- Baja densidad: la mayoría son poco densos y pesan poco, y esta es la razón por la que se fabrican muchas piezas de los coches, juguetes,...
- Elasticidad: algunos plásticos son muy elásticos, se usan en ruedas de coches, suelas de zapatos, trajes de buzo, etc.
- Bajo coste de producción, son económicos, salvo excepciones, por lo sencillo de sus técnicas de fabricación, su facilidad de combinarse con otros materiales, para fabricar otros materiales con mejores propiedades.
- Fáciles de trabajar y moldear
- Suelen ser impermeables, no dejan pasar los líquidos.
- Algunos son biodegradables y fáciles de reciclar.
3.- CLASIFICACIÓN SEGÚN SU ESTRUCTURA
Tipos de plásticos
Tipos de plásticos
1. Termoplásticos: Son los plásticos que al calentarse se ablandan, se pueden moldear y al
enfriarse se endurecen. Este proceso puede repetirse todas las veces que se quiera. Pueden llegar a fundirse. El 80% de los plásticos son así.
2. Termoestables: Son los plásticos que una vez formados no pueden volver a moldearse o
fundirse, porque se descomponen y se carbonizan. Suelen ser más duro y resistentes que los
otros, pero son más frágiles, porque si los intentas doblar se fracturan. No se pueden reciclar por calor.
3. Elastómeros: Son unos plásticos de mucha elasticidad, como el caucho (de los neumáticos)
o el látex. No soportan bien el calor y se degradan por eso el reciclado por calor no es posible.
Ejemplos de aplicaciones:
Los plásticos se clasifican en tres grupos, según la disposición de las macromoléculas que los constituyen.
Ejemplos de aplicaciones:
Termoplásticos
4- PLÁSTICOS INDUSTRIALES
4.1.- Termoplásticos
Termoestables
Elastómeros
4- PLÁSTICOS INDUSTRIALES
4.1.- Termoplásticos
Los plásticos termoplásticos se ablandan con el calor y recuperan su dureza cuando se enfrían, lo que permite que pueden moldear varias veces.
A continuación se muestran los termoplásticos más utilizados.
a) Celulósicos: los más importantes son:
- El acetato de celulosa (CA), para láminas transparentes.
- La etilcelulosa (EC), se emplea en aeronáutica (resistente y ligero)
b) Derivados del petróleo
- Polietileno (PE), existen cuatro tipos:
- De alta densidad( PEAD o HDPE): envases como garrafas y botellas
- De baja densidad ( PEBD o LDPE): bolsas y bobinas de plástico
- Lineal de baja densidad (LLPE): tuberías de gas natural (amarillo)
- Polietileno tereftalato (PET): fibras textiles y envases uso alimentario.
- Policloruro de vinilo (PVC): resistente a líquidos corrosivos, cañerías desagüe, ventanas, depósitos, cajas instalaciones eléctricas.
- Polimetacrilato de metilo (PMMA): muy resistente a golpes, se emplea como sustistito del vidrio, ventanas aviones, muebles, accesorios de baño,..
- Poliestireno (PS): se puede colorear y tiene muy buena resistencia mecánica. Muebles de jardín, envases, juguetes, bolígrafos. Poliestireno expandido (porexpán) se usa en envases protección, aislamientos de construcción de edificios.
- Polipropileno (PP): duro, resistente a la corrosión y al calor, forman hilos sin romperse. Tuberías para fluidos calientes, jeringuillas, cuerdas, redes y sacos.
- Poliamidas (PA), conocido como nailon, resistente, tenaz. Piezas de máquinas y electrodomésticos, industria textil.
Los plásticos termoestables experimentan una transformación química, denominada fraguado, que hace que solo se puedan moldear una vez.
- Poliéster (UP): en forma de hilos, se usa en la fabricación de fibras textiles sintéticas que no se arrugan, no encogen y secan rapidamente.
Reforzado con fibra de vidrio, es un material muy resistente, se uso para bidones, contenedores, piscinas,... industrial aeronáutica, naval, aumóviles (carrocerías)
- Melamina: plásticos duros y ligeros que se pueden colorear, chapado de muebles, tableros de mesas, encimeras de cocina,...
4.3.- Elastómeros: macromoléculas en forma de red regular, son muy elásticos, se pueden calentar una vez.
- Caucho: procede del caucho natural, se obtinen mediante un proceso llamado vulcanización (calentar caucho natural con azufre). Aplicaciones: neumáticos, botas, suelos de parques,...
- Neopreno: es un caucho sintéticos que mejora las propiedades del caucho natural, es más duro y resistente. Aplicaciones: trajes de inmersión, recubrimientos aislantes, juntas,...
- Silicona: antes de que solidifique es un producto muy adherente. Aplicaciones: sellado de juntas en cuartos de baño y cocina, moldes,...
5.- PROCESOS DE ELABORACIÓN DE PLÁSTICOS.-
A partir de diversos formas como: gránulos, láminas o bolitas de material plástico se siguen distintas técnicas para fabricar un objeto.
a) EXTRUSIÓN
Un ejemplo sería una manga pastelera para decorar las tartas, es una máquina sencilla de extrusión. Según sea la boquilla de la manga, la nata tendrá una forma y un grosor determinado. En la industria para fabricar un bolígrafo, por ejemplo, necesitamos dos tubos: uno hexagonal para la carcasa y otro redondo para la tinta.
Consiste en hacer pasar el plástico fundido por una boquilla, que determina la forma final del producto. Fabricación de tuberías, perfiles, planchas y láminas.
b) INYECCIÓN
En una máquina similar a la usada en la extrusión, se introduce el plástico, que en vez de salir por una boquilla, es metido a presión en un molde, donde se enfría y adquiere la forma final. Fabricación de carcasas electrodomésticos, cubos, objetos de gran tamaño,..
c) SOPLADO
El plástico procedente de la extrusora en forma de tubo, se introduce en un molde, donde por un tubo se introduce aire a presión, dándole forma hueca al plástico, que adopta la forma de las paredes del molde. Para la fabricación de objetos huecos como botellas.
d) CONFORMADO AL VACÍO
Consiste en dar forma a una lámina de plástico, se calienta y posteriormente se hace el vacío, absorbiendo el aire que hay entre el molde y la lámina caliente, de forma que la lámina adquiere la forma del molde. Fabricación de neumáticos, cubiteras,...
e) COMPRESIÓN
Consiste en colocar el plástico en un molde de acero, que se calienta, para que se vuelva pastoso el plástico. A continuación se aplica presión con una prensa hidráulica y el plástico adquiere la forma deseada. Aplicaciones: mangos de sartenes y utensilios de cocina.
f) ESPUMACIÓN
Consiste en introducción de aire u otro gas, dentro de una masa de plástico, de modo que se generan burbujas, esto aumenta el volumen del material y reduce su densidad. Fabricación de espumas de poliestireno y de poliuretano, para colchones, aislamientos térmicos, embalajes, esponjas, etc.
g) CALANDRADO
Consiste en hacer pasar el plástico a través de unos rodillos para obtener láminas flexibles mediante presión. Fundamentalmente, se usa para fabricar láminas de PVC, carpetas, toldos, láminas de uso en agricultura, etc.
6.- TÉCNICAS DE MANIPULACIÓN
1.- Técnicas de mecanizado
Los plásticos se pueden conformar mediante operaciones mecánicas como: torneado, aserrado, taladrado o cepillado. Se ha de tener la precaución de mantener refrigerada la herramienta para que no se deformen por calentamiento, principalmente los termoplásticos.
Por estos procedimientos solo se utilizan si se trata de obtener pocas piezas, de manera que no compense fabricar un molde.
El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión (rozamiento o desgaste). Se emplean las fresadoras, tornos,..
Cortar: guillotinas, sierras de marquetería, sierras de calar, cortadoras de hilo caliente (porexpán), según grosor de las piezas.
2.- Técnicas de unión
Los plásticos se pueden unir mediante:
- Adhesivos: el adhesivo más usado la resina epoxi
- Por cohesión: unir dos materiales plásticos por la unión combinada de calor y presión.
- Unión con tornillos, en este caso se podrían separar.
- Soldadura, hay tres tipos:
*Aportación de calor: para termoplásticos, al aumento de temperatura, se funden, pudiéndose unir por compresión las superficies fundidas.
*Emisión de ultrasonidos: emitir ondas de ultrasonidos en las superficies a unir, generando un efecto de vibración entre las moléculas del material, provocando un aumento de temperatura y lo reblandece.
* Emisión de haz láser: unir piezas pequeñas en áreas determinadas, emitir un haz de láser que calienta la superficie a soldar, (soldaduras muy precisas).
7.- IDENTIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS
Los plásticos son unos materiales que resultan 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 identificativa el tipo de plástico.
8.- RECICLADO DE PLÁSTICOS
Como ya hemos visto, los plásticos tienen muchas ventajas: protegen los alimentos, permiten envasar al vacío, mantienen productos en buen estado por más tiempo, reduce el peso de los paquetes, es económico, muy duradero y hasta buen aislante eléctrico y acústico...
Pero tiene dos grandes inconvenientes al desecharlos:
1) Ocupan mucho volumen en relación a su peso
2) Comparando el tiempo que tarda en descomponerse con el de otros productos es muy superior, el plástico tiene un promedio de unos 500 años. Algunos pueden ser descompuestos de forma natural (plásticos biodegradables) por las bacterias del suelo o la luz solar
Una de las propiedades importantes de los plásticos son las propiedades ecológicas, es decir, el impacto que la fabricación o uso de un material causa en el medio ambiente.
El primer paso en el reciclado consiste en la separación y limpieza de los diferentes materiales ( plásticos, aluminio, vidrio, papel, etc), para ello es cada vez más habitual el uso de diferentes contenedores.
Tipos de reciclado:
1.- Reciclado mecánico (primario) (termoplásticos)
Consiste en recoger, clasificar, lavar y triturar los plásticos termoplásticos, para obtener la granza y volver a conformar un nuevo producto por la acción de calor y presión.
2.- Reciclado secundario (termoestables)
1.- Reciclado mecánico (primario) (termoplásticos)
Consiste en recoger, clasificar, lavar y triturar los plásticos termoplásticos, para obtener la granza y volver a conformar un nuevo producto por la acción de calor y presión.
2.- Reciclado secundario (termoestables)
El resultado son plásticos de propiedades inferiores a las del original. No es necesario separar ni limpiar los plásticos.
Se muele y se funde en un extrusor, se enfría en un baño de agua y después se corta en varias longitudes.
3.- Reciclado terciario, descompone el plástico en compuestos químicos y combustible. Métodos:
3.- Reciclado terciario, descompone el plástico en compuestos químicos y combustible. Métodos:
- Pirólisis: calentar los plásticos sin ponerlos en contacto con el fuego. La combustión produce gases y humos que se convierten en materiales aprovechables, como alquitrán, combustibles (gasolina).
- Gasificación: se emplean temperaturas muy elevadas y altas presiones. El gas que se obtiene se puede usar para producir electricidad, metanol o amoniaco.
4.- Reciclado cuaternario: incinerar el plástico para usar el calor que se produce como fuente energética. La incineración tiene un alto coste económico y produce contaminantes gaseosos.