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T7 – PLÁSTICOS
Los plásticos son materiales formados por polímeros, de origen orgánico, más aditivos para mejorar sus propiedades. Provienen del petróleo y se distinguen de los bituminosos porque se usan los compuestos más volátiles del petróleo, que no se usan para los bituminosos.
1. Clasificación: - Termoplásticos: se calientan en condiciones suaves y se conforman antes de enfriarse; cadenas desordenadas pero no unidas; se vuelven a fundir con Tª y endurecen en frío (se comportan plásticamente a Tª), son reciclables. - Termoestables : necesitan una reacción química que entrecruce las cadenas poliméricas, cadenas ordenadas con uniones, más rígidos, movimiento limitado entre cadenas, no se puede fundir el material una vez endurecido, se queman si se aumenta la Tª.
- Elastómeros: también deben sufrir una reacción química para obtener su forma final, esqueleto muy flexible, capaz de deformar, algunas uniones entre cadenas son elásticas, las uniones obligan al material a volver a su estado original, no es fundible. 2. Conformación de los plásticos: Procesos en la fabricación de los termoplásticos y termoestables: - Extrusión: obtención de tubos, barras, láminas y filamentos de termoplásticos , se inyecta resina termoplástico en un cilindro calentado y se fuerza al plástico fundido a pasar, mediante un tornillo giratorio, a través de una abertura que conduce a una matriz; a la salida la pieza debe ser enfriada mediante un sistema de agua o chorro de aire. - Moldeo por soplado: para termoplásticos , proceso similar al usado para las botellas de vidrio; primero se inyecta una preforma en forma de tubo, mientras se encuentra en estado semihundido, la preforma se coloca dentro de las dos piezas del molde, se cierra el molde y se inyecta aire o vapor por presión para que las paredes adquieran las forma del molde. - Moldeo por inyección: el material se dosifica sobre un husillo giratorio a Tª que empuja el plástico fundido y lo inyecta en un molde, éste se mantiene cerrado aplicando presión mientras se refrigera. Producción de piezas de termoestables o elastómeros. - Termoconformado: para termoplásticos , calentar la lámina hasta su Tª de reblandecimiento y forzarla contra los contornos de un molde mediante medios neumáticos y mecánicos (vacío o comprimiendo). - Moldeo por compresión: someter al material previamente confinado en un molde con la geometría deseada a presión y Tª, se usa para los 3 tipos de plásticos. - Moldeo por colada: se coloca un material plástico fundido dentro de un molde y se deja solidificar, se usa tanto en termoplásticos como en termoestables. En cuanto a los elastómeros, la reacción se realiza con moldes calefactados para acelerar la reacción de reticulación; actualmente también se pueden usar los procesos de inyección y extrusión. 3. Unión y fijación de plásticos: - Soldadura: consiste en suministrar calor para producir un reblandecimiento de las dos superficies a unir y acto seguido aplicar presión u dejar enfriar. Este método únicamente es apto para los termoplásticos ya que requiere el reblandecimiento y posterior endurecimiento del material; por otro lado es adecuado para la unión de materiales de la misma naturaleza o que su Tª de reblandecimiento sea similar. - Adhesivos: la unión se realiza mediante la aplicación de sustancias adhesivas, debe realizarse una limpieza previa de la superficie a unir, su uso permite la unión de todos los tipos de plásticos, con independencia de su naturaleza, así como la unión de materiales distintos. - Mecanizado: la unión de plásticos puede realizarse mediante el atornillado, para ello se debe realizar un mecanizado sobre la pieza que implica el arranque de material mediante una herramienta de corte o perforación, este proceso se puede realizar sobre todo tipo de plásticos, pero se debe tener en cuenta que la mala conducción de calor por parte del plástico hace que ésta se acumule y caliente el material, dando lugar al
reblandecimiento del mismo y incluso a su degradación; el elevado coeficiente de dilatación puede dar lugar a un cambio de medida de los orificios una vez en material se haya enfriado.
TERMOPLÁSTICOS
1. RESINAS VINILICAS
1.1 Policloruro de vinilo (PVC) : no son adecuadas para su aplicación en estado puro, para que puedan ser trasformadas en materiales termoplásticos útiles, es necesario agregarles diversos aditivos. Pro eso permite fabricar diversos compuestos con propiedades muy diversas; según su composición pueden adoptar 4 tipos distintos de presentación: en polvos, en gránulos, en pastas o en masilla.
- PVC RÍGIDO: se obtiene por al fusión y moldeo a Tª adecuada de PVC con aditivos, sin plastificantes. Los aditivos mejoran las propiedades de resistencia al impacto en frío y estabilizan el producto contra la acción de la luz solar y los efectos de la intemperie, también pueden aumentar las condiciones dieléctricas y mejorar su resistencia al ataque de productos químicos. Todas estas propiedades lo hacen adecuado para la fabricación de planchas, perfiles, carpintería y tuberías sanitarias para desagües para la construcción. - PVC FLEXIBLE: material elástico, se presenta en distintas modalidades según el plastificante usado. Los productos más familiares comprenden desde láminas finas y estampadas (para cortinas de duchas), hasta losetas y material en rollo para pavimentación. Otras aplicaciones relacionados con la construcción, son revestimientos de paredes y puertas, empanelados decorativos, etc (cuero y otras pieles), también se usa como recubrimiento aislante para conductores eléctricos, tuberías elásticas, etc. Los productos de este grupo no resisten la acción prolongada de la intemperie por lo que se usan exclusivamente en interiores; se trata de un material imputrescible, estable e inalterable al paso del tiempo. 2. POLIETILENO : resistencia moderara y alta tenacidad; se pueden elaborar mediante un proceso de alta o de baja presión. 2.1 Polietilenos de baja y media densidad : se forman por polimerización de etileno muy purificado, bajo presiones elevadas, entre 1400 y 2500 kg/cm3 y a Tª entre 150-250ºC. La transformación mediante extrusión, inyección y soplado permiten una amplia gama de artículos moldeados con características: gran flexibilidad, superficie blanda de sencillo rayado, buena estabilidad dimensional, fácilmente moldeable, muy ligero, no absorbe agua, se ablanda por acción del agua hirviendo, resistente al ataque de agente químicos y disolvente, no envejece y propiedades aislantes ante la electricidad. El campo de expansión abarca a la fabricación de películas para envasados, botellas, juguetes, piezas industriales, aislamiento cables, etc. Se usan en tuberías y conductos de sistemas de riegos y distribución de agua. 2.2 Polietilenos de alta densidad: obtenido como consecuencia de la polimerización del etileno a baja presión, entre 10 y 140 kg/cm3, y a Tª de 50 a 150ºC. El proceso de baja presión origina un material más fuerte y resistente, así como un punto de ablandamiento más alto; este mejor comportamiento frente a la Tª permite su uso en tuberías de agua caliente. Sus otras aplicaciones son las misma que el anterior pero teniendo en cuenta que los productos usados exigirán resistencias superiores. 2.3 Espuma de polietileno de células cerradas: se usa principalmente en juntas de dilatación, como en juntas de marcos de puertas y ventanas. Se presenta en forma de perfiles cilíndricos en varios decímetros, constituidos por una espuma de polietileno de célula cerrada. 3. POLIPROPILENO: se trata de una resina cristalina, opaca, que recuerda a la cera. No soporta bien las bajas Tª, pero en condiciones normales su resistencia a la acción de los agentes mecánicos es superior al polietileno. Las propiedades físicas mejoran con la adición de cargas como la fibra de vidrio o los polvos de talco. Se usa tanto en el sector de la industria química, por su resistencia a la acción de los productos químicos y Tª; como en la industria automovilística y de electrodomésticos, por su resistencia a impactos y a Tª; como en el embalaje por la flexibilidad y su transparencia y por la elevada resistencia al choque; aplicaciones eléctricas por sus propiedades dieléctricas y
termoestables o termoplásticos. Se suministran en forma de películas, tubos, varillas y polvos de moldeo, para su transformación por compresión, inyección y extrusión. Se usa para producir engranajes, cojinetes, equipos eléctricos, manijas, tiradores puertas, recubrimiento aislante cables, etc. 7.2 Espumas flexibles: son resilientes, tienen la propiedad de aceptar su compresión, modificando su forma original que recuperarán en el momento que cese la causa de la deformación. Se usan como material de relleno para tapizados, colchones, guarnición muebles de asiento, etc. Su uso más popularizado es la de servir de soporte de moquetas de tipo flotante, engruesa el material al que confiere mejores propiedades aislantes y lo hace mas muelle y cómodo de pisar, superficies de contacto no deslizable.
7.3 Espumas rígidas: se usan para solucionar estructuras que deban ser resistentes y ligeras; actualmente se usan tanto en la elaboración de moldeados, como en aplicados in situ. Ofrece una posibilidad de diseño ilimitada. Se usa en carpintería, y que tiene una ausencia de corrosión, excelente estabilidad a la intemperie, aislante del calor y del sonido y una gran resistencia mecánica a pesar de su bajo peso. También puede usarse para producir elementos decorativos imitando la madera natural, con los que simulan cuerpos de valor ornamental, de muy poco peso y precio reducido. 7.4 Espumas rígidas de poliuretano aplicada “in situ”: se pueden formar in situ mezclándolas en una máquina especial que proyectará contra el espacio a rellenar. Gran aplicación en aislamientos de superficies irregulares o de grandes dimensiones. Absolutamente impermeable, estructura cerrada. El procedimiento de proyección con pistola es apropiada para aplicarla capa aislante sobre tuberías, depósitos, etc. 7.5 Barnices y pinturas: tienen aplicaciones en la industria de barnices y pinturas, cuyos preparados se caracterizan por su dureza y resistencia al desgaste. Un sellado de barniz es el más recomendable para el acabado de parques, así como cualquier revestimiento de madera.
TERMOESTABLES
1. RESINAS FENÓLICAS: resultan de la condensación de fenoles o derivados de los mismos, con aldehídos. Se caracterizan por: color del ambarino, variaciones muy amplias , bajo costo, alta tenacidad, resistencia al envejecimiento, presencia dura y rígida, buena estabilidad dimensional a elevadas Tª, fácil moldeables, aislamiento eléctrico, malos conductores calor, resinas termoestables, queman con dificultad, buena resistencia alcohol, aceites, grasas y disolventes comunes, así como ácidos y álcalis. Amplio campo de aplicaciones, considerado como material aislante, fabricación de mecanismos eléctricos, interruptores, enchufes, etc. Los laminados estratificados fenólicos son homogéneos y presentan una dureza excepcional y resistencia al impacto, no se deforman por absorción de humedad y poseen una buena resistencia eléctrica, se pueden perforar, cortar con sierra y se usan en toda clase de revestimientos. También se usan como adhesivos; la resinas fenólicas de fraguado en frío endurecen al agregarle un ácido, sin necesidad de calor. Se usa en adhesivos de taller y domésticos. 2. RESINAS MELAMINICAS: mayor resistencia al calor, menos absorción de agua, mayor resistencia a las humedades, menor tendencia a la fragilidad después del moldeo, más grados de dureza y resistencia a los impactos, mejor nitidez de color, brillo más agradable, alta resistencia frente agentes químicos. Tales propiedades se aprovechan para la fabricación de utensilio caseros, como vasos, vajillas, tazas, fuentes, etc. O para carcasas de electrodomésticos, envases, etc. En el mercado se presentan como resinas fluidas, polvos para moldes y laminados. Las resinas fluidas se usan como material de recubrimiento de superficies; los polvos para moldeo cubren toda una amplia gama de necesidades, moldeo por compresión, inyección o transferencia; y los laminados se emplean para la elaboración industrial de laminados decorativos así como a la formulación de adhesivos especiales.
3. RESINAS DE UREA-FORMALDEHIDO: su característica más importante es la fácil modleabilidad, la desventaja es que a causa de la opacidad encuentra limitaciones en sus aplicaciones. Sus características son bastante parecidas respecto a la melaminas; son duros y rígidos, de alta resistencia al impacto, absorben cierta cantidad de agua que provoca la pérdida de la estabilidad dimensional y un incremento de la fragilidad. La única ventaja afrente a la melaminas es que son más económicas. Su aplicación se puede separar en tres grupos: fabricación de adhesivos (destinados a laminados de madera, papel y tejidos), en combinación con resinas alquídicas se usa para elaborar esmaltes de secado al horno, de gran durezas y flexibilidad, resistentes al agua y a detergentes comunes una vez seco, y soportan pequeños impactos; se suministran en forma de granulado o polvos para moldeo, para ser trabajado a compresión, inyección o transferencia. Se usan en pequeño material eléctrico, electrotécnica, electrodomésticos y objetos decorativos, envases y tapones para cosmética y perfumería, botones resistentes al lavado y planchado, y material sanitario. 4. RESINAS DE POLIESTER: polímeros cuya unión de cadenas principales está formada por dos monómeros complementarios, uno de poliácidos y el otro a base de un alcohol no saturado, cuya misión será al de agente endurecedor en presencia de catalizador. Según el producto resultante serán termoestables o termoplásticos. 4.1 Poliesteres no saturados: extensa gama de aplicación según la proporción de estireno que contengan, pueden llegar al 30% o superarlo. Se suministran en forma de polvos de moldeo, que trabaja a Tª de 150 a 1700ºC, y presiones de 150.400 kg/cm para compresión, de 600-1200 kg/cm3 para transferencia y 1000-1500 kg/cm3 para inyección. No se ablandan con el calor, sus características son: elevada estabilidad dimensional; insignificante contracción posterior al moldeo; elevada resistencia a la fisuración; alta resistencia al calor y a cambios bruscos de Tª, excelentes propiedades eléctricas y resistencia a las corrientes de carga; buen aspecto superficial, nitidez de color, brillo y dureza. Como propiedad negativa debe destacarse que es un material propenso a la combustión, por lo que se deberá añadir un aditivo ignifugo. Se usa en material electrotécnico, componentes para electrodomésticos, piezas sometidas a requerimientos térmicos elevados, piezas conteniendo inserciones metálicas, material con elevada estabilidad dimensional. En construcción se usa para conductos especiales, materiales de cerramientos translucidos, y como aglomerante de ciertos tipos de revestimientos de paredes. - POLIESTER REFORZADO CON FIBRAS DE VIDRIOS : con al mezcla de fibra de vidrio- poliéster se logran alcanzar unos altos niveles de dureza superficial, resistencia al impacto y al desgaste. A parte es translúcido y fácil coloreable, escasa conductividad térmica, muy estable a los cambios de Tª, gran resistencia a la creación de microorganismos, sencilla reparación por soldadura. Se usa en el ramo de almacenamiento y transporte de líquidos, tuberías de gran diámetro, cisternas y contenedores acoplables. Para la construcción se usa en paneles decorativos, elementos modulares para cerramientos de fachadas, tuberías sanitarias, aparatos de lavabo, baño y ducha, vasos de piscinas, etc. 5. RESINAS EPOXI: su color varía desde el amarillo hasta el marrón oscuro; excepcional adhesión a gran variedad de materiales, infusible al calor, no produce contracción al endurecerse, buena estabilidad térmica, queman lentamente, elevada resistencia al agua, no son atacables por productos químicos, no envejecen, condiciones aislante muy apreciables. Se mezclan con resinas fenólicas para tener excelentes propiedades aislantes, de dureza y de mecanización; por lo que se usan de recubrimiento en superficies, para piezas moldeadas y espumas. En unión de fibra de vidrio se usan para tuberías de grandes diámetros, así como en carcasas de toda clase. Permite uniones de gran resistencia entre materiales muy diversos; se suministra en dos componenetes, uno la resina y el otro el endurecedor; deben mezclarse dos partes iguales de ambos, el secado tarda de 10 a 12h.
