LOS PLÁSTICOS
1. DEFINICIÓN.
2. CARACTERÍSTICAS GENERALES.
2.1. Estructura y composición
2.2. Monómeros y polímeros
2.3. Polimerización y poliadición
2.4. Carboplastos, carboxiplastos y siliconas
3. ELEMENTOS BÁSICOS DE UN PLASTICO.
3.1. Modificantes.
3.2. Catalizadores.
3.3. Plastificantes.
3.4. Estabilizadores.
3.5. Cargas y pigmentos.
3.7. Armaduras y refuerzos.
4. TIPOS DE PLASTICOS.
4.1. Polímeros lineales y ramificados
4.2. Termoplásticos y termoestables
4.2.1. Polímeros termoplásticos
4.2.1.1. Poliolefinas.
4.2.1.2. Polimerizados del estireno.
4.2.1.3. Homopolímeros.
4.2.1.4. Ésteres de polivinilo y polimetacrilo.
4.2.1.5. Óxidos, sulfonas y similares.
4.2.2.termoestables
4.2.2.1. Fenoplastos
4.2.2.2. Aminoplasto
4.2.2.3. Otras resinas.
4.2.2.4. Poliuretanos y similares.
5. ELABORACION.
5.1 Moldeo. 5.1.1. Presión.
5.1.2. Inyección.
5.1.3. Extrusión.
6. PROPIEDADES.
6.1. Propiedades mecánicas.
6.1.1. Resistencia a compresión.
6.1.2. Resistencia a tracción.
6.1.3. Deformabilidad.
6.2. Propiedades físicas
6.2.1. Densidad.
6.2.2. Propiedades eléctricas.
6.2.3. Propiedades térmicas.
6.2.4. Durabilidad.
6.3. Propiedades químicas
7. APLICACIONES
8. BIBLIOGRAFIA.
LOS PLÁSTICOS.
1. DEFINICIÓN.
“Plástico”
proviene de PLASTIKOS palabra griega que significa susceptible de ser
modelado
o moldeado.
Quizá la
mejor manera de caracterizar los plásticos es describir un número de cualidades
que
tienen en
común, eliminando de esta forma los materiales que no las tienen:
Ø Los plásticos se llaman así porque en alguna etapa
de su fabricación o de su utilización tienen propiedades plásticas. Pueden ser
plásticos- sólo una vez, o pueden ser tantas veces como se quiera. Sin embargo,
esta propiedad no basta para distinguir a los plásticos de otros materiales. El
vidrio y el hormigón pueden tener, un comportamiento análogo, pero no son,
plásticos.
Ø Los plásticos son materiales orgánicos: esto es,
están basados en la química del
carbono. Esto elimina materiales como el hormigón y el cristal, pero no
excluye el asfalto,
que no está clasificado como plástico.
Ø Los plásticos son materiales sintéticos, productos
de la Industria qulmlca, que convierte materias primas en formas nuevas y
radicalmente diferentes. Esto elimina materiales naturales tales como el
asfalto y la laca, pero no excluye las ceras sintéticas.
Ø Los plásticos son polímeros de elevado peso
molecular; esto es, son moléculas gigantes formadas por numerosas unidades
repetidas combinadas en agregados muy grandes.
Los primeros
plásticos, como el celuloide o la galalita, partían de polímeros a los que se
añadían
sustancias plastificantes. El proceso que condujo a los plásticos modernos fue
la
sintetización:
partir de monómeros o moléculas sencillas para obtener polímeros mediante una
reacción
química polimerizante.
Los
resultados alcanzados por los primeros plásticos incentivaron a los químicos y
a la industria a buscar otras moléculas sencillas que pudieran enlazarse para
crear polímeros. En la década de los 30, químicos ingleses descubrieron que el
gas etileno polimerizaba bajo la acción del calor y la presión, formando un
termoplástico al que llamaron polietileno (PE).
Al
reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro se produjo el
cloruro de polivinilo (PVC), un plástico duro y resistente al fuego. Al
agregarles diversos aditivos se logra un material más blando, sustitutivo del
caucho, comúnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y juguetes.
Un plástico parecido al PVC es el politetrafluoretileno (PTFE), conocido
popularmente como teflón y usado para rodillos y sartenes antiadherentes. Otro
de los plásticos desarrollados en los años 30 en Alemania fue el poliestireno
(PS). También en esta época se crea la primera fibra artificial, el nylon. Su
primer uso fue la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas
estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose rápidamente a
la industria textil en la fabricación de medias y otros tejidos combinados con
algodón o lana. Nacen en 1942 las melaminas, las resinas epoxi, el poliuretano
y en 1952 el policarbonato. La evolución ha sido muy rápida, hoy tenemos unos
50 materiales que con sus tipos, subtipos, mezclas, etc. pueden llegar a ser
unos 2000
2. CARACTERÍSTICAS GENERALES.
2.1. Monómeros y polímeros.
La materia esta formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o
moléculas
gigantes llamadas polímeros.
- Naturales: cuando se encuentran en la naturaleza (celulosa, caucho,
resinas vegetales, etc.)
.
Sintéticos: Obtenidos químicamente a partir de sustancias de bajo peso
molecular para formar monómeros y la subsiguiente polimerización de éstos
(polietileno, poliésteres, etc.).
Lo que distingue a los polímeros de los materiales constituidos por
moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas. En general, los
polímeros tienen buenas resistencias mecánicas debido a la atracción entre sus
grandes cadenas poliméricas. Estas fuerzas intermoleculares dependen de la composición
química del polímero y pueden ser:
-Fuerzas de Van der Waals (fuerzas de dispersión).
Existen en moléculas de muy baja polaridad, generalmente en los
hidrocarburos. Provienen de dipolos transitorios (como resultado de los
movimientos de electrones, en cierto instante una porción de la molécula se
vuelve ligeramente negativa, mientras que en otra región aparece una carga
positiva equivalente). Estos dipolos producen atracciones electrostáticas muy
débiles en moléculas de tamaño normal, pero en los polímeros, formados por
miles de estas pequeñas moléculas, las fuerzas de atracción se multiplican
llegando a ser enormes.
- Fuerzas de Atracción dipolo-dipolo.
Debidas a dipolos permanentes, como en el caso de los poliésteres. Estas
atracciones son mucho más potentes y a ellas se debe la gran resistencia a
tracción de las fibras de los poliésteres.
- Enlaces de Hidrógeno
Estas interacciones son tan fuertes, que una fibra obtenida con estas
poliamidas (nylon) tiene
resistencia a tracción mayor que la de una fibra de acero de igual masa.
- Enlaces iónicos.
Hay atracciones de tipo iónico que son las más intensas. Se llaman
ionómeros y se usan, por ejemplo, para hacer películas transparentes de alta
resistencia.
2.2. Procedimientos de formación de las macromoleculas.
Existen diversos procesos para unir moléculas pequeñas con otras para
formar moléculas grandes. Su clasificación se basa en el mecanismo por el cual
se unen estructuras monómeras o en las condiciones experimentales de reacción.
2.1.1. Polimerización por adicción.
En las reacciones de adición, varias unidades monoméricas se unen, en
presencia de un catalizador, como resultado de la reorganización de los enlaces
C=C de cada una de ellas.
Ø Adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo unas
a otras por apertura del doble enlace sin eliminación de ninguna parte de la
molécula (polimerización de tipo vinilo).
Ø Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas
a otras por apertura de un anillo sin eliminación de ninguna parte de la
molécula (polimerización tipo epóxido).
Ø Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas
a otras por apertura de un doble enlace con eliminación de una parte de la
molécula (polimerización alifática del tipo diazo).
Ø Adición de pequeñas moléculas unas a otras por
ruptura del anillo con eliminación de una parte de la molécula (polimerización
del tipo aminocarboxianhidro).
Ø Adición de birradicales formados por
deshidrogenación (polimerización tipo p-xileno). Los polímeros vinílicos son
polímeros obtenidos a partir de monómeros vinílicos; es decir,pequeñas
moléculas conteniendo dobles enlaces carbono-carbono.
Ø El polietileno se obtiene a partir del monómero
etileno. Cuando polimeriza, las moléculas de etileno se unen por medio de sus
dobles enlaces, formando una larga cadena de varios miles de átomos de carbono
conteniendo sólo enlaces simples entre sí.
.
Ø Los polímeros vinílicos más sofisticados se
obtienen a partir de monómeros en los cuales uno o más de los átomos de
hidrógeno del etileno han sido reemplazados por otro átomo.
Ø Reemplazando dos átomos de hidrógeno, sobre el
mismo átomo de carbono, podemos obtener poliisobutileno, que es un tipo de
caucho.
Ø No muchos monómeros en los cuales se hayan
reemplazado los átomos de hidrógeno en ambos átomos de carbono son capaces de
polimerizar. Pero un polímero que se obtiene a partir de un monómero sustituido
en ambos átomos de carbono es el politetrafluoroetileno, denominado Teflón.
2.1.2. Polimerización por condensación.
En la reacción de condensación, los monómeros se combinan con la
formación y pérdida de moléculas pequeñas, como agua, alcohol, etc.
ü Formación de poliésteres, poliamidas, poliéteres,
polianhidros, etc., por eliminación de agua o alcoholes, con moléculas
bifuncionales, como ácidos o glicoles, diaminas, diésteres...
ü Formación de polihidrocarburos, por eliminación de
halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de
haluros metálicos.
ü Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros, por
eliminación de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y
sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos.
2.3.
Homopolímeros y Copolímeros
-
Homopolimeros:
son polímeros que contienen una sola unidad estructural (polietileno,
polipropileno). Además, contienen cantidades menores de irregularidades en los
extremos de la cadena o en ramificaciones.
-
Copolímeros:
contienen varias unidades estructurales, como es el caso de algunos muy
importantes en los que participa el estireno.
Las diferentes combinaciones de monómeros se realizan para modificar las
propiedades de los polímeros y lograr nuevas aplicaciones. Lo que se busca es
que cada monómero imparta una de sus propiedades al material final; así, por
ejemplo, en el ABS, el acrilonitrilo aporta su resistencia química, el
butadieno su flexibilidad y el estireno imparte al material la rigidez que
requiera la aplicación particular. No solo cambian las propiedades al variar
las proporciones de los monómeros, sino también al variar su posición dentro de
las cadenas. Las mezclas físicas de
polímeros, que no llevan uniones permanentes entre ellos, también constituyen a la enorme versatilidad de los
materiales poliméricos. Son el equivalente a las aleaciones metálicas.
2.4.
Concepto de Tacticidad
El término tacticidad se refiere al ordenamiento espacial de las
unidades estructurales. El mejor ejemplo es el polipropileno, que antes de 1955
no tenía ninguna utilidad. En ese año, Giulio
Natta en Milán, utilizó para hacer polipropileno, los catalizadores que Karl
Ziegler había desarrollado para el polietileno. Esos catalizadores, hechos a
base de cloruro de titanio y trialquil-aluminio, acomodan a los monómeros de
forma que todos los grupos metilos se sitúan al mismo lado en la cadena.
En esta forma, Natta creó el polipropileno isotáctico, que tiene
excelentes propiedades mecánicas. Hasta ese momento, con los procedimientos
convencionales, sólo se había podido hacer
polímeros atácticos, sin regularidad estructural. El polipropileno atáctico es
un material ceroso, con pésimas propiedades mecánicas. Otros catalizadores
permiten colocar los grupos alternadamente, formando polímeros que se llaman
sindiotácticos, los cuales, como los isotácticos, tienen muy buenas
propiedades.
3.
ELEMENTOS BÁSICOS DE UN PLASTICO.
3.1. Materias primas
El componente principal de un plástico (vehículo) son polímeros o
resinas artificiales, por lo general derivados de la celulosa y de los
hidrocarburos. Para su utilización hay que añadirles otros productos que
mejoren su mala flexibilidad, mala resistencia al choque, mala resistencia a
bajas temperaturas, agrietamientos... Estos productos son los modificantes
(catalizadores, plastificantes, estabilizadores, cargas y pigmentos). Por
último, para fabricar plásticos con usos especiales se le añaden armaduras y
refuerzos.
El petróleo se refina para formar moléculas orgánicas pequeñas, llamadas
monómeros, que luego se combinan para formar polímeros resinosos, que se
moldean o extruyen para fabricar productos de plástico. Del total del petróleo utilizado, el 70% se
quema para producir energía, el 20%, lo utilizan diferentes industrias, el 4%
la industria petroquímica lo utiliza para diferentes usos y sólo el 6% es
empleado en la fabricación de plásticos.
3.1.1. Resinas.
En la tecnología de los materiales poliméricos: el término resina se
aplica a todo polímero que constituye la materia prima básica en la fabricación
de los productos plásticos acabados o semiacabados y a las resinas empleadas
directamente en obra.
Por su procedencia las resinas se clasifican en:
Ø Resinas naturales: de origen vegetal y raramente de
origen animal.
Ø Resinas
artificiales: proceden de la modificación química de ácidos grasos, de las
resinas naturales y de otras sustancias macromoleculares.
Ø Resinas
sintéticas: proceden de reacciones químicas controladas a partir de materias
perfectamente definidas que, en sí mismas, no tienen carácter de resinas.
3.1. Modificantes.
Las diversas clases de plásticos y sus copolímeros proporcionan una
amplia variedad de propiedades, pero no son suficientes para cubrir las muchas
demandas de características y aplicaciones especiales que se requieren en el
mercado. Los modificantes amplían el campo de aplicación de los plásticos y
proporcionan una variación muy matizada de propiedades principalmente los
plastificantes, estabilizadores, pigmentos o tintes.
3.1.1. Plastificantes.
Son materiales líquidos o sólidos que al mezclarlos con las resinas las
vuelven blandas, más flexibles, más tenaces (y a veces más débiles) de lo que
serían en cada caso. Posibilitan a bajas temperaturas lo que podría hacer el
calor a temperaturas más altas, a base de atenuar las fuerzas de tracción entre
las moléculas lineales y permitiendo que puedan moverse fácilmente unas con
relación a las otras. Un buen plastificante se caracteriza por:
Ø Compatibilidad. Esto significa que durante toda la
vida del objeto el plastificante debe permanecer en su sitio. Algunos plastificantes
emigran gradualmente a la superficie; por ejemplo, en hules, la superficie se
vuelve grasienta, mientras que el plástico desnudo se vuelve frágil, se contrae
y se cuartea.
Ø Estabilidad.
El plastificante no se estropeará gradualmente con la edad, lo que llevaría al
deterioro del objeto de plástico.
Ø No degradabilidad. El plastificante no atacará al
plástico, rompiendo las cadenas largas moleculares en segmentos cortos o de
alguna otra forma. Tampoco dañará a otros constituyentes, tales como estabilizadores
o pigmentos.
Ø Rendimiento. Una pequeña cantidad cundirá mucho. De
forma general, cuanto menos cantidad se precise mejor es el plastificante.
Ø Atoxicidad.
Aunque siempre es de desear, es particularmente importante si los objetos
pueden llevarse a la boca (juguetes y objetos para niños pequeños).
3.1.2. Catalizador.
Sustancia cuya presencia hace reaccionar a dos o más productos entre sí,
que por sí solos permanecerían prácticamente inertes unos frente a otros. En la
química macromolecular también se denomina iniciador.
3.1.3. Estabilizadores.
Los plásticos sin mezcla, tales como la tubería de polietileno o la
lámina de cloruro de polivinilo, pueden degradarse cuando se exponen aciertos
ambientes, como por ejemplo la luz solar. Sin embargo, pueden reforzarse con
estabilizadores, tales como los absorbentes de rayos ultravioleta y
antioxidantes. El negro de humo, por ejemplo, convierte el polietileno, que es
un material rápidamente degradable, en otro que resiste muy bien la luz solar y
la intemperie. Otros estabilizadores cumplen su cometido sin colorear ni
volviendo opaco al plástico.
3.1.4. Cargas.
Material insoluble en polvo, granos o fibras incorporado a un compuesto
polimérico para reducir su precio, su exotermia o su retracción y
frecuentemente para aumentar su dureza, su resistencia a la abrasión o al calor
u otra propiedad específica, como por ejemplo:
Ø Moldeabilidad. Los plásticos fenólicos en estado
puro no se moldean bien y son duros y quebradizos. Resultan mucho más
moldeables cuando se les mezcla con harina de madera, normalmente de madera
dura, en proporción de hasta un 50 por ciento. El material mezclado se contrae
y se resquebraja menos, desgasta menos los moldes y cuesta menos que los
fenólicos puros. Puede usarse cáscara de nuez molida o ingredientes semejantes.
Con este material, de uso general, se hacen, por ejemplo, piezas de
carpintería.
Ø Resistividad eléctrica. La resistencia eléctrica de
los plásticos fenólicos moldeados puedeaumentarse incorporando mica finamente
dividida; muchas piezas moldeadas para electricidad se hacen de esta manera.
Ø Resistencia al calor. Las cargas de amianto
aumentan enormemente la resistencia al calor de los plásticos fenólicos y otros
plásticos termoestables. Otras cargas inorgánicas importantes son el sílice,
arcilla y carbonato cálcico. Este último, a menudo, en forma de piedra caliza
molida o polvo de mármol.
Ø Tenacidad. La fragilidad es superada generalmente,
además de con el uso de plastificantes o por copolimerización, incorporando
cargas fibrosas, normalmente cortadas en longitudes de 1,5 m m a 15 m. Estos
rellenos pueden ser fibras naturales tales como el algodón, cáñamo, o bien
sintéticas, tales como el rayón, nylón, poliéster y fibra de vidrio.
3.1.6. Pigmentos
Muchos plásticos son transparentes e incoloros y por lo tanto
coloreables; otros, admiten coloración limitada. Los acrílicos, por ejemplo,
pueden incluirse en los de la primera clase, los fenólicos, en la segunda. En
algunos casos, el color puede ser tanto en transparente como en opaco, en otros
sólo en opaco. Los tintes proporcionan colores transparentes; los pigmentos,
opacos. Los colores deben ser compatibles con el plástico y sus constituyentes,
tales como plastificantes y estabilizadores, así como entre ellos. La
estabilidad a la luz es normalmente función de la estabilidad inherente del
tinte o del pigmento, pero puede ser afectada por interacciones a largo plazo
con el plástico y sus constituyentes.
3.1.7. Armaduras y refuerzos.
Muchos plásticos se fabrican en forma de material compuesto, lo que
implica la adición de algún material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio
o de carbono) a la matriz de la resina plástica. Los materiales compuestos
tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo general son
más ligeros. Las espumas plásticas, un material compuesto de plástico y gas,
proporcionan una masa de gran tamaño pero muy ligera.
3.1.8. Lubricantes.
Los lubricantes mejoran la procesabilidad de los polímeros, realizando
varias importantes funciones.
Ø Reducen la fricción entre las partículas del
material, minimizando el calentamiento friccional y retrasando la fusión hasta
el punto óptimo.
Ø Reducen la viscosidad del fundido promoviendo el
buen flujo del material.
Ø Evitan que el polímero caliente se pegue a las
superficies del equipo de procesamiento.
4. TIPOS DE PLÁSTICOS.
Las macromoléculas, lineales o ramificadas, pueden estar colocadas, unas
con respecto a
otras, de forma diferente.Puede darse el caso de que se encuentren desordenadas, entrelazadas como
un fieltro. Es lo que se llama el estado amorfo. Los plásticos amorfos son
vítreos, transparentes y generalmente frágiles.
Pueden estar alineadas, en claro paralelismo, como las cerillas en su
caja. Pero no se sitúan así en toda su longitud, sino en tramos muy pequeños,
que reciben el nombre de cristalitas (cuerpo sólido cuyos elementos
constitutivos -átomos, iones o moléculas- están dispuestos de forma regular en
las tres dimensiones). Las longitudes restantes de cada macromolécula se
pliegan formando lazos o bucles.
Los plásticos parcialmente cristalinos son translúcidos u opacos, pero
más resistentes al calor que los amorfos.
Existen más de 100 tipos de plásticos, los más
comunes son sólo 6 y se los identifica con un número dentro de un triángulo
(símbolo de reciclaje) para efecto de facilitar su clasificación para el
reciclado.
4.1. Polímeros termoplásticos. (También llamados
pistómeros o termoplastos).
Son polímeros (lineales, ramificados o no), que de manera reiterativa se
pueden reblandecer (plastificar) por la acción del calor y endurecer al
enfriase. Pueden llegar a fundirse sin que tenga lugar su descomposición
químico siempre que no se alcance una determinada temperatura, denominada de
descomposición. Están constituidos por macromoléculas líneales o ramificadas
que, a partir de cierta temperatura, inferior a la de descomposición, deslizan
entre sí de modo que el material adquiere una fluidez viscosa. Para que un
polímero tenga aplicación como termoplástico debe tener una temperatura de
transición vítrea Tg (si se trata de un material amorfo), o una temperatura de
fusión Tm (si se trata de un material cristalino), superior a la temperatura
ambiente. Por lo general los materiales termoplásticos presentan un buen
conjunto de propiedades mecánicas, son fáciles de procesar, reciclables y
bastante económicos. La principal desventaja deriva del hecho de que son
materiales que funden, de modo que no tienen aplicaciones a elevadas
temperaturas puesto que comienzan a reblandecer por encima de la Tg, con la
consiguiente pérdida de propiedades mecánicas.
4.1.1. Poliolefinas. (polietileno, polipropileno,
polibuteno, polisobutileno, etc.)
El etileno, según la temperatura a que se someta puede transformarse en dos tipos de
polimeros:
Ø MBS: Se obtienen injertando metacrilato de metilo o
mezclas de metacrilato y estireno, en las cadenas de un hule de
estireno-butadieno.
Ø Acrílicos: Copolímeros de
metacrilato-butilacrilato-estireno o de metacrilato-hexilacrilatoestireno.
Ø Otros copolímeros importantes del estireno, se
realizan polimerizando en suspensión, estireno en presencia de divinil-benceno,
para obtener materiales entrecruzados, que por sulfonación y otras reacciones
químicas se convierten en las conocidas resinas de intercambio iónico.
Ø CPE. Los polietilenos clorados se obtienen clorando
polietileno de alta densidad con 30% a 40% de cloro. Tienen baja cristalinidad
y baja temperatura de transición vítrea.
Ø EVA. Copolímero del etileno y acetato de vinilo con
30% a 50% del acetato, posee propiedades elastoméricas. 20
4.1.3. Polímeros halogenados. (policloruros de
vinilo, copolímeros vinílicos,politetrafluoretileno o teflón, polifluoruro de
vinilo, etc.)
plexigás; vidrio acrílico, etc.).
heteropolímeros.
4.2. Polímeros termoestables.
También llamados durómeros o duroplastos. Son aquellas materias
poliméricas que por la acción del calor o mediante endurecedores apropiados,
endurecen de forma irreversible y al fundirse se descomponen químicamente.
Están formados por macromoléculas reticuladas en el espacio, que en el proceso
de endurecimiento, o de curado, se reticulan más estrechamente.
A partir de materias primas de bajo peso molecular se forman, en una
primera fase, un producto intermedio (prepolímero), de peso molecular
intermedio, no reticulado o muy poco y por tanto todavía capaz de fundir (y por
tanto de rellenar un molde). La reticulación espacial que da lugar a la
formación de la macromolécula termoestable tiene lugar por reacción química
(curado) durante el moldeo de la pieza, es decir, durante el proceso de transformación.
Puesto que no funden y no reblandecen son materiales que presentan muy buenas
propiedades a elevadas temperaturas. Junto con su alta resistencia térmica
presentan alta resistencia química, rigidez, dureza superficial, buena
estabilidad dimensional, etc.
Los acabados son pobres comparados con los de la mayoría de los
termoplásticos; por lo general las resinas termoplásticos son bastantes opacas
y en muchos casos presentan cierta coloración amarillenta. Sin embargo el
empleo de estos materiales ha ido disminuyendo en los últimos años, pues requieren métodos de transformación lentos
debido a que la reacción de polimerización tiene lugar durante la
transformación.
4.2.1. Fenoplastos o resinas fenólicas (bakelitas,
novolacas, resitas).
Las resinas fenólicas son las mas antiguas y aún hoy las mas usadas
entre las resinas termofraguantes. Las desarrolló, como es sabido, L. H.
Baekeland en el 1909 y tuvieron un gran éxito sobre todo en el periodo entre
las dos guerras mundiales. Las masas de estampado fenólico se usan para
fabricar elementos de la industria eléctrica, en radio, en televisión, en
teléfonos y en la industria automovilística; además se fabrican piezas para el
sector de los electrodomésticos, en el sector aerospacial y en la defensa.
4.2.2. Aminoplasto o resinas de urea o melanina con
formaldehído.
Son compuestos termofraguantes que se obtienen mediante la reacción de a
urea con la formaldehído. Alrededor de 1929 estas resinas habían alcanzado un
apreciable desarrollo comercial gracias a sus propiedades y al bajo costo. Como
las melanímicas. Tienen el aspecto de un polvo finísimo blanco que se elabora
generalmente por estampado a compresión dentro de un molde y con la acción del
calor. El principal empleo de las resinas uréicas es el campo de los adhesivos
y de las colas; como masas de estampado se utilizan para producir platos,
partes de electrodomésticos, componentes eléctricos, teléfonos, aparatos radio,
muebles.
Melamina-formol. MF. Termoestable.
Las resinas melamínicas, como las uréicas, pertenecen al grupo de
compuestos termofraguantes llamados aminoplasta. Las melamínicas se produjeron
en forma industrial a partir del final de los años Treinta. Tienen una
importancia fundamental en la fabricación de laminados y también para vajillas,
platos, partes de electrodomésticos, muebles, artículos decorativos y elementos
de aislamiento.
4.2.3. Otras resinas.
Resinas reactivas, también denominadas resinas de reacción líquidas. Su
constitución química es tal que pueden reticularse bajo la acción de un
catalizador o de un endurecedor y pasan del estado líquido al sólido. Esta
reacción se produce sin necesidad de aportación de calor y, frecuentemente,
exotérmica. A la resina de base se le suele añadir aditivos modificadores,
cargas neutras u otras materias para conseguir algún objetivo concreto; la
mezcla puede ser reforzada con fibras de diversa índole. Se utilizan como adhesivos,
conglomerantes de áridos, resinas de colada y como material para inyección de
obras de fábrica o del terreno. Los tipos principales de resinas reactivas son:
·
Resinas
epoxídicas: • Resinas epoxi.
·
Resinas
epoxi-acrílicas y otras.
Ø Resinas de poliéster no saturado.
Ø Resinas de metilmetacrilato (furánicas).
Ø Resinas de isocianato (poliuretano)
Las resinas de poliester constituyen una familia bastante diferenciada y
compleja de resinas sintéticas que se obtienen con una grande variedad de
materias primas de partida. Las resinas poliester insáturas son líquidos más o
menos viscosos de color amarillo pajizo que endurecen con el añadido de
catalizadores. Su robusteza, flexibilidad y rigidez pueden ser modificadas con
el añadido de aditivos, refuerzos que normalmente pueden ser fibra de vidrio o
de carbono. Se emplean en la construcción civil, para conducturas, compuertas,
puertas y ventanas, encofrado, vidrios, paneles decorativos; en la náutica más
del noventa por ciento de los barcos está construido con resinas poliester
reforzado y hoy en día se fabrican también unidades de guerra como por ejemplo
los dragaminas y botes para el servicio guardacostas. En la industria de los
transportes se fabrican con las resinas de poliester reforzado partes de
autobuses, furgones, máquinas agrícolas, roulotte, vagones de ferrocarril. Hay
numerosos otros empleos que van desde los botones a los trineos, a los
aislantes eléctricos.
4.2.5. Poliuretanos y similares.
- El poliuretano es un material plástico que nace de la reacción química
entre dos componentes líquidos: el Poliol y el Isocianato. Intervienen además:
Catalizadores: Se utilizan para acelerar o retardar la reacción entre el poliol
y el isocianato y, por tanto, poder controlar la formación de la espuma.
Aditivos y cargas: Son materiales que por sus características, mejoran
determinadas propiedades físicas y mecánicas de la espuma de poliuretano.
Algunos de ellos son: los antioxidantes, los blanqueadores ópticos, los
estabilizadores térmicos, etc. Agentes espumantes: Los agentes espumantes
debido a sus propiedades físicas son excelentes hinchantes y los encargados de
dar volumen. Estos agentes se evaporan en forma de gas tras la expansión de la
espuma debido a su bajo punto de ebullición y utilizando el calor generado por
la reacción poliol-isocianato. Dependiendo de la composición de la mezcla
poliol-isocianato, y de su densidad, obtendremos poliuretanos con diferentes
características:
Características:
Impermeabilidad y aislamiento térmico en una sola operación. Material
con el más bajo coeficiente de conductividad térmica (l = 0,027 W/mº C).
Ligereza de peso disminuyendo la carga de la estructura. Buena resistencia a la
compresión (de 1 a 3 Kg/cm2), lo que permite su utilización en azoteas
transitables con acabado tradicional. Eliminación de las condensaciones en
general y, en especial, las que se presentan en superficies metálicas. Evita la
formación de humedades por la condensación, ya que establece una barrera
térmica que impide que el tabique interior alcance bajas temperaturas y que se
condense la humedad ambiente del interior.
-
espuma
flexible (Asientos para coches,
-
un
elastómero( Pavimentos, Adhesivos y ligantes, Suelas, ruedas, juntas
-
espuma
semirrígida (Asientos para bicicletas, motos, sillines para tractores,
apoyabrazos, volantes, parasoles, parachoques de coches y autobuses. Sillas de
oficina, asientos.
-
Pinturas
y barnices de poliuretano
Proyección:
La mezcla sale de la máquina
perfectamente homogeneizada y finamente
pulverizada. La mezcla se aplica sobre el sustrato
con equipos específicos, sin interrupciones. En este
método se utilizan sistemas de reactividad
controlada para obtener la fase de expansión y
endurecimiento de la espuma rápidamente. La
proyección se utiliza en la impermeabilización y en la
aplicación de aislamientos sobre superficies
inclinadas, verticales y horizontales, sin producirse
deslizamiento ni goteo del material.
5.
MOLDEO.
El moldeo de los plásticos consiste en dar las formas y medidas deseadas
a un plástico por medio de un molde. El molde es una pieza hueca en la que se
vierte el plástico fundido para que adquiera su forma.
5.1. El moldeo rotacional
Se moldean por rotación artículos huecos mediante el llenado de moldes
abiertos, huecos, con material en polvo o pasta y, después de que ha gelificado
o fundido una capa suficientemente gruesa de material, se vierte el resto. La maquinaria para el sistema de moldeo
rotacional consta de dos ejes cruzados, en el segundo de los cuales van
montados los moldes. Se les aplica calor
y al rotar sobre los ejes distribuyen el material uniformemente por las
paredes. Al enfriarse, el material se solidifica o se ha vulcanizado, y se
extrae la pieza endurecida. - Los moldes para recipientes grandes están hechos,
generalmente, de chapa metálica de 1,5 a 2 mm de espesor. Suelen fabricarse
mediante aluminio colado y los más complejos se pueden obtener por
electroformado a partir de cera o modelos de resinas de reacción.
Ø
Sistemas
de calefacción. Las primeras máquinas para rotomoldeo de plásticos utilizaban
calentamiento por llama directa, que se ha sustituído principalmente por
cámaras de aire que se calienta en una zona independiente por llama o
eléctricamente.
Ø
Sistemas
de enfriamiento. El enfriamiento se suele realizar en otra cámara con aporte de
aire enfriado o pulverización de agua. Otras aplicaciones incluyen la
fabricación de cuerpos huecos posteriormente reforzados con fibras de vidrio/poliéster
que se utilizan para producir depósitos de alta presión como, por ejemplo,
filtros de piscina.
5.2. Colada.
La colada consiste en el vertido del material plástico en estado líquido
dentro de un molde, donde fragua y se solidifica. La colada es útil para
fabricar pocas piezas o cuando emplean moldes de materiales baratos de poca
duración, como escayola o madera. Debido a su lentitud, este procedimiento no
resulta útil para la fabricación de grandes series de piezas.
5.3. Espumado.
Consiste en introducir aire u otro gas en el interior de la masa de
plástico de manera que se formen burbujas permanentes. Por este procedimiento
se obtiene la espuma de poliestireno, la espuma de poliuretano (PUR), etc. con
los que se fabrican colchones, aislantes termoacústicos, esponjas, embalajes,
cascos de ciclismo y patinaje, plafones ligeros y otros.
En los últimos años, las espumas plásticas han adquirido una importancia
económica progresiva, sobre todo desde el momento en que muchos plásticos admiten
la espumación: polimerizados (por ejemplo Polietileno, Poliestireno y PVC),
policondensados (Fenoplastos, Aminoplastos, Poliésteres, Resinas epoxy) y
poliaductos (Poliuretanos).
Además, los plásticos celulares no requieren procesos de fabricación
especiales. Se puedenobtener directamente por inyección, extrusión o
calandrado.
Son procesos en los cuales los plásticos se introducen a presión en los
moldes.
5.4.1. Moldeo a Alta Presión.
Se realiza mediante máquinas hidráulicas que ejercen la presión
suficiente para el moldeado de las piezas. Básicamente existen tres tipos:
compresión, inyección y extrusión.
5.4.1.1. Prensado.
El plástico en polvo es calentado y comprimido entre las dos partes de
un molde mediante la acción de una prensa hidráulica. El prensado de plásticos
se inició a principios de este siglo principalmente gracias a la
comercialización de la Baquelita (aminoplastos con refuerzo de pulpa de papel o
madera), debido principalmente a sus aplicaciones en la industria eléctrica.
Cuando el calor y la presión son aplicadas a las capas impregnadas, una
reacción química (polimerización) las transforma en una masa sólida. Estos
materiales entran dentro del grupo de los llamados MATERIALES COMPUESTOS, y
dada la diferente combinación que puede hacerse de sus componentes (papel,
telas, fibras sintéticas, vidrio) se obtienen productos muy diversos para
múltiples aplicaciones.
El mismo procedimiento se emplea también para obtener planchas gruesas a partir de un número de capas finas de termoplásticos calandrados, que se extraen de la prensa de platos múltiples calentados después del enfriamiento.
Otro tipo de productos fabricados mediante prensado en caliente son los
laminados fenólicos con superficie de melamina, descrita en la norma DIN 16926,
en los que se suele utilizar como molde planchas metálicas pulidas que pueden
tener una superficie grabada.
Existen algunos termoplásticos que no pueden transformarse por los
procedimientos habituales, como el PTFE, con una viscosidad muy elevada y una
gran sensibilidad al cizallamiento. Al no ser viable el moldeo por inyección o
extrusión, el PTFE en polvo se conforma a prensa a temperatura ambiente a
200-350 bar hasta logra una densidad de 2,1-3,2 gr/cm y se sinteriza luego a
370-380 C
5.4.1.2. Inyección.
Consiste en introducir el plástico granulado dentro de un cilindro,
donde se calienta. En el interior del cilindro hay un tornillo sinfín que actúa
de igual manera que el émbolo de una jeringuilla. Cuando el plástico se
reblandece lo suficiente, el tornillo sinfín lo inyecta a alta presión en el
interior de un molde de acero para darle forma. El molde y el plástico
inyectado se enfrían mediante unos canales interiores por los que circula agua.
Este proceso está muy extendido, porque permite fabricar artículos
moldeados de alta calidad, normalmente sin necesidad de ninguna operación
posterior de acabado, incluso para piezas de formas complicadas que han de
estar sometidas a tolerancias dimensionales estrictas. Se aplica, sobre todo, a
los termoplásticos, y, en menor escala, a los elastómeros ya los termoestables
5.4.1.3. Extrusión.
Consiste en moldear productos de manera continua, ya que el material es
empujado por un tornillo sinfín a través de un cilindro que acaba en una
boquilla, lo que produce una tira de longitud indefinida.
Cambiando la forma de la boquilla se pueden obtener barras de distintos
perfiles. También se emplea este procedimiento para la fabricación de tuberías,
inyectando aire a presión a través de un orificio en la punta del cabezal.
Regulando la presión del aire se pueden conseguir tubos de distintos espesores.
Es un proceso continuo utilizado para la fabricación de productos
semiacabados tales como perfiles, tuberías, planchas y hojas, que deben
someterse a acabado antes de ser puestos en servicio.
La fabricación de cuerpos huecos presenta problemas para la técnica de
inyección de plásticos. Por ello, fuera de la técnica de moldeo rotacional que
resulta lenta para la producción de envases y otros productos similares, se ha
acudido a tecnologías multi-fase, en las que se fabrica primero un material
tubular mediante extrusión o inyección y luego se modifica su forma bajo
temperatura mediante la inyección de aire en un molde hueco cerrado frío,
solidificándose el plástico en su forma definitiva al contacto con sus paredes.
6. PROPIEDADES.
A pesar de la gran variedad en la composición y estructura que pueden
presentar los distintos plásticos, hay una serie de propiedades comunes que
poseen los plásticos y que los distinguen de otros materiales.
6.1. Propiedades mecánicas.
Las propiedades mecánicas de los plásticos tienen una estrecha relación
con la temperatura. Al aumentarse ésta, las resistencias disminuyen. Esto es
particularmente cierto para los termoplásticos, que se reblandecen a eIevadas temperaturas
y se endurecen y vuelven más rígidos al enfriarse. Cuando se emplean
termoplásticos debe tenerse en cuenta las temperaturas de utilización. Aumentar
la proporción de plastificante puede tener el mismo efecto que aumentar la
temperatura. Los termoestables, debido a su estructura interconectada en
retícula, son un poco menos afectados por los cambios de temperatura. si bien
algunos pueden. reblandecerse y endurecerse moderadamente al aumentar y
disminuir las temperaturas. Los plásticos laminados y reforzados con base
termoestable son menos afectados debido a que están estabilizados por el
material de refuerzo. La variación de carga afecta a la resistencia. Al igual
que muchos otros materiales, tales como la madera y el hormigón armado, muchos
plásticos pueden aguantar cargas más elevadas. en tiempos de carga cortos o
rápidos, que cuando las cargas se aplican lentamente o se dejan en carga
durante largos períodos de tiempo. plastificantes y variaciones de carga. Lo
mismo que otros materiales, los plásticos pueden fluir, esto es, deformarse
continuamente bajo tensión. Esto puede ser importante o apreciable, según el
nivel de esfuerzo y de temperatura. A elevados niveles de esfuerzo, la fluencia
al principio es también elevada. luego durante un tiempo disminuye, pero
finalmente empieza un incremento de velocidad, terminando por fallar. Estos
elevados niveles de esfuerzo deben evitarse.
Los termoplásticos son más sensibles a la velocidad de carga ya la
fluencia que los termoestables, laminados y plásticos reforzados. Sin embargo,
niveles demasiado altos de esfuerzo, temperaturas elevadas, o ambas cosas a la
vez, pueden conducir a fracasos, como en la posible deformación de las tuberías
que conducen fluidos calientes bajo presión, cuando se utilizan materiales no
adecuados en condiciones incorrectas. Fabricación: Los procesos de fabricación
pueden tener una gran influencia en la resistencia. En los termoplásticos
extruidos tal como en tuberías, por ejemplo, las moléculas están en su mayoría
orientadas en la dirección de la extrusión, y la resistencia es, por tanto,
mayor en esta dirección que en la perpendicular.
El mismo efecto direccional puede ocurrir en el moldeo por inyección. En
la fabricación de fibras sintéticas de alta resistencia se utiliza deliberadamente
esta orientación y alineamiento de moléculas. Aquí, las moléculas se alinean
durante el estirado del hilo. De esto resulta que si, por ejemplo, la
resistencia a la rotura del nylon es aproximadamente 700 kg/cm2 para los
productos moldeados, aumenta hasta 4200 kg/cm2 para la fibra de nylon. Lo mismo
ocurre en otros plásticos que pueden utilizarse tanto moldeados como en fibras.
Los films extruidos pueden hacerse más resistentes y tenaces por estirado
después de la extrusión. La fabricación puede debilitar o reforzar, según los
casos. En piezas grandes moldeadas por inyección, por ejemplo, el plástico
puede fluir dentro del molde a través de varias entradas. Cuando las diversas
masas fluyentes se encuentran, se deben unir o soldar.
o Comportamiento a tracción:
o Diagramas de tensión-deformación.
o Módulo de elasticidad inicial (Eo) en una o dos
direcciones.
o Deformación remanente.
o Relajación de tensión a deformación constante.
Tiempo de relajación. 39
o Alargamiento de rotura y de fluencia.
o Tracción bidimensional.
o Resistencia a rotura por reventón.
o Comportamiento al esfuerzo tangencial.
o Diagramas de tensión tangencial-deformación
angular.
o Módulo de elasticidad tangencial inicial (Go).
o Deformación viscosa y relajación.
o Resistencia al corte.
o Al desgarre no iniciado.
o Al desgarro iniciado.
o A la perforación brusca (ensayo de péndulo) o
lenta.
o Comportamiento reológico:
o Tensión límite de fluencia.
o Módulo de fluencia.
o Curvas reológicas de resistencia extrapoladas hasta
sobrepasar los 50 años (106 horas), a distintas temperaturas.
o Resistencia al punzamiento.
o Resistencia a la fatiga.
o Resistencia a la abrasión.
6.1.1. Resistencia a compresión.
Según el tipo de plástico, la resistencia a compresión puede variar de
500 a 2.500 Kg/cm2
6.1.2. Resistencia a tracción.
En los plásticos la resistencia a tracción ( varía entre 350 y 550
Kg/cm2 ) es muy inferior a la resistencia a compresión, aunque en algunos
casos, para filamentos extruidos en frio se puede llegar a cifras del orden de
4.500 Kg/cm2 Influye en este tipo de resistencia el sistema de moldeo del
plástico, así como la temperatura ambiente y la humedad.
6.1.3. Deformabilidad.
6.2.
Propiedades físicas
ü Datos físicos constantes.
ü Peso específico (g/cm2).
ü Dureza (ensayo Shore en los polímeros blandos y en
los elastómeros, y ensayo de penetración en los durómetros, Barcoll).
ü Punto de fusión (ºC)
ü Punto de reblandecimiento (ºC)
ü Temperatura crítica de trabajo (ºC)
ü Coeficiente de dilatación lineal y cúbica.
ü Estabilidad dimensional.
ü Conductividad térmica.
ü Absorción de agua.
ü Permeabilidad (coeficiente de Darcy K, o
permanencia K/e, en el caso de elementos delgados de espesor e).
ü Permeabilidad al vapor.
ü Resistividad eléctrica (en casos especiales). 40
6.2.1. Dureza.
Los plásticos se comportan de forma muy variable al ser sometidos a
ensayos en los cuales se mide la fuerza necesaria para introducir un identador
en su superficie. Para otros ensayos se utiliza caída de objetos. Las
comparaciones entre materiales son difíciles de hacer, pero es evidente que los
plásticos no son tan duros como el acero o el vidrio, pero muchos son más duros
que la madera, en el sentido normal a las fibras. Asimismo, la resistencia a
ser rayado es difícil de medir y comparar con pleno sentido. Los plásticos se
rayan más fácilmente que el vidrio, pero el acabado con melamina, en laminados
a alta presión, es más resistente al rayado que las lacas y barnices
corrientes. Las ralladuras en los materiales plásticos suelen ser menos
irregulares que si se tratara de otros materiales más duros y quebradizos y
generalmente pueden eliminarse con facilidad mediante un pulimento.
6.2.2. Tenacidad
Las mediciones de la tenacidad son empíricas y los valores obtenidos son
comparativos sólo de una manera aproximada. Además, las probetas de plástico
para laboratorio pueden diferir ampliamente o de las piezas fabricadas, de la
misma manera que el hormigón colocado en obra puede ser bastante diferente de
las probetas de laboratorio. Los ensayos de tenacidad que se usan placas o
láminas, o bien el impacto de un ~ péndulo pesado golpeando una barra con una
pequeña entalla.
El trabajo necesario para romper la probeta expresado en kilográmetros
por centímetro de entalla se llama resistencia al impacto. Los resultados
varían según la formulación química básica y las cargas y, en algún caso, como
cuando se ensaya el polietileno, la probeta puede simplemente doblarse y dejar
que el péndulo pase de largo. Podemos ver la variabilidad debida ala
formulación, examinando lo que ocurre con policloruros de vinilo rígidos, en
los que la resistencia al impacto puede variar de 0,4 a 20. Las cargas tienen
un marcado efecto: el poliéster rígido de colada tiene una resistencia al
impacto entre 0,2 a 0,4 pero cuando se refuerza con fibra de vidrio cortada se
eleva a 10, y con un refuerzo de tejido de lana de vidrio, puede llegar hasta
30. El poliestireno normal tiene una resistencia entre 0,25 a 0,40, pero el
copolímero ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno) llega hasta 10. Los plásticos
acrílicos fundidos tienen su resistencia al impacto alrededor de 0,4 a 0.5,
siendo de los más quebradizos. Sin embargo, su tenacidad es tal que se usan
mucho para acristalar. En un ensayo por caída de bola, una lámina acrílica de 3
mm resiste al impacto de 25 a 30 veces más que un cristal de ventana de 6 mm.
Las luces callejeras: de acrílico son otro ejemplo. Para la misma aplicación se
utilizan también policarbonatos y plásticos de acetatobutirato de celulosa. En
cristales de seguridad, la capa interna de alta tenacidad es de butirato de
polivinilo. Junto con el cloruro de polivinilo flexible se utiliza mucho para
tapicerías resistentes al desgaste.
6.2.3. Densidad.
El rango de densidades de los plásticos es relativamente bajo y se varía
entre 0.9 y 2.3 g/cm3. Entre los plásticos de mayor consumo se encuentran el PE
y el PP, ambos materiales con densidad inferior a la del agua. La densidad de
otros materiales es varias veces mayor, como el aluminio con densidad 2.7 g/cm
3 o el acero con 7.8 g/cm 3 . Esta densidad tan baja se debe fundamentalmente a
dos motivos; por un lado los átomos que componen los plásticos como C, H, O y N
son ligeros, y por otro, las distancias medias de los átomos dentro de los
plásticos son relativamente grandes.
6.2.3. Permeabilidad.
Permeabilidad: Los films de plástico se emplean extensamente como
barreras de vapor, como capas superpuestas en una gran variedad de
estratificados y para otras muchas aplicaciones similares. También es
importante su permeabilidad al vapor de agua. En algunas circunstancias, tales
como, en barreras de vapor, se desea una baja permeabilidad, mientras que en
otras, la permeabilidad debe ser alta. Algunas formulaciones de fluorcabonos,
cloruros de polivinilo y poliolefinas tienen una permeabilidad sumamente baja,
así como los plásticos, acrílicos y poliésteres. El elastómero de poliuretano y
él poliestireno lo tienen alto, mientras que el nylon y los plásticos vinílicos
cubren un amplio rango.
6.2.4. Transparencia.
La transparencia de los plásticos es una característica que viene dada
por el modo en que se estructuran a nivel molecular. Los plásticos pueden dividirse
en cristalinos y amorfos:
Ø Cristalinos. Se agrupan a nivel molecular en una
estructura parecida a la de los cristales geológicos; en condiciones de
enfriamiento normal se van formando unos glomérulos denominados esferolitos o
cristalitas que se reticulan unos con otros. Estos esferolitos refractan la luz
de forma individual, con lo que no se obtiene una transparencia del material,
que es simplemente translúcido; muy pocas moléculas poliméricas son totalmente
opacas, por lo que la opacidad debe conseguirse, cuando es necesaria, por
mediación de cargas o pigmentos. De todos modos, algunos plásticos como el ASA,
el POM, el PPE, el PPS o el PTFE pueden considerarse opacos en la práctica.
Ø Amorfos. La transparencia va ligada a la cualidad
amorfa del polímero. Entre los polímeros de mayor transparencia cabe citar los
siguientes:
o el ETFE, con con una transmisión de la luz del 95%
o el polimetil metacrilato, con un índice del orden
del 92%;
o el polistireno, con un índice igual o mayor del
90%;
o el policarbonato, que va desde el 80% al 90%;
o los celulósicos, con índices del orden del 85%;
o el estireno-acrilo-nitrilo, las poliamidas amorfas,
las resinas UP, epoxis y fenólicas y algunos otros plásticos fluorados.
En cada aplicación son necesarias, además de la transparencia, otras
cualidades o características que pueden no poseer los plásticos amorfos. Una de
ellas es el coste, por lo que se ha recurrido a medios para hacer transparentes
plásticos cristalinos con mejores características mecánicas a un nivel de
precio dado. Plásticos con transparencia inducida Aunque muchos plásticos cristalinos son más o
menos transparentes en lámina delgada, puede aprovecharse la lentitud de formación de las
cristalitas en muchos polímeros para conseguir una elevada transparencia
mediante un rápido enfriamiento. El ejemplo más conocido es el del PET, con el
que se producen láminas de alta calidad óptica con este procedimiento y para el
que, precisamente, la introducción en el campo de los moldeados se produjo con
el objeto de fabricar botellas para bebidas gaseosas. Actualmente existen
potentes mercados en los que la transparencia es una condición básica. En el
campo de los discos compactos se están introduciendo plásticos cristalinos como
el PP y en el de acristalamientos para el automóvil se intenta reducir el peso
mediante la substitución del vidrio por plásticos. El ejemplo más sobresaliente
es el del policarbonato, cuyas cualidades ópticas y térmicas se aprovechan ampliamente
para la fabricación de conjuntos de faro, que reducen el coste de montaje
debido a la mayor precisión de cotas del producto. En las lunas laterales y la
posterior se está introduciendo también el PC con un tratamiento superficial
que mejora su resistencia al rayado.
Entretanto, se están
desarrollando técnicas de extrusión de boquilla plana que permitirán introducir
otros polímeros en este campo de aplicación, especialmente olefinas. Otro
aspecto de la transparencia de los plásticos es su duración. En general, los
polímeros tienden a amarillear por la acción de la radiación ultravioleta, por
lo que en la mayoría de los casos es necesario adicionar absorbentes de UV para
evitar una degradación fácilmente visible. Transmisión de la luz: Tanto los termoplásticos
como los termoestables pueden ser muy transparentes, opacos o tener todos los
grados de transparencia y transmisión de la luz intermedios. Un plástico como
el metacrilato de metilo está -entre los materiales disponibles más
transparentes, con una transmisión de la luz visible del 93% o mejor -casi tan
elevado como la teóricamente posible en
función del índice de refracción. Otros, tales como ciertos tipos de
poliestireno, cloruro de vinilo y plásticos alílicos fundidos se alinean cerca
y por debajo, con valores del 88 a 92%, lo que los pone en la misma categoría
que los vidrios claros.
Colores:
Si se añaden pigmentos a la composición, se pierde la claridad, el
material se vuelve translúcido en vez de transparente, pudiendo reducirse la
transmisión luminosa hasta un punto de total opacidad. En una clase típica de
material translúcido blanco, la transmisión de la luz visible puede variar
desde un valor tan elevado como el 80% a- uno tan bajo como el 4%. Los colores
transparentes se consiguen añadiendo colorantes que absorben determinadas
longitudes de onda y transmiten otras; los colores translúcidos, añadiendo
pigmentos o pigmentos y colorantes a la vez. Los colores formulados debidamente
son permanentes, pero la permanencia, al igual que ocurre con otros materiales,
depende de la composición de los colorantes y pigmentos así como de su
compatibilidad con el plástico. Algunos plásticos transparentes conservan su
transparencia más o menos indefinidamente, mientras que otros, después de una
exposición prolongada, se van volviendo amarillos y, progresivamente, oscuros.
Los mejores plásticos acrílicos tienen excelentes historias de longevidad. El
cloruro de poli- vinilo y el poliestireno estabilizado, tienen también buenas historias, así como el policarbonato. El
acetato y acetato-butirato de celulosa, cuando se exponen a la luz solar
muestran ligeros cambios o bien ninguno.
Otros plásticos transparentes son los poliésteres y epoxis fundidos,
algunos fluorcarbonos, fenólicos moldeados, y alguno de los poliolefinos (polietileno
y polipropileno).
Refracción:
El índice de refracción de la mayoría de los plásticos transparentes
está alrededor de 1,5, no muy diferente de la mayoría de cristales utilizados
en la construcción. Para unos cuantos plásticos el índice de refracción es 1,35
o aun algo por debajo, y para otros es tan alto como 1,60 a 1,70.
Se pueden hacer lentes, fácilmente, por moldeo u otro tipo de
fabricación.. Es posible conducir la luz a lo largo dé una varilla curvada,
pulimentada, siempre que el radio de curvatura sea lo suficientemente grande
para permitir que todas las reflexiones internas lo hagan según ángulos de
incidencia mayores que el crítico, en el que la luz atraviesa la superficie. Se
pueden esculpir formas dentro de un bloque transparente e iluminar desde el
borde, penetrando la luz en el objeto o forma esculpidos y siendo dispersada
desde allí. Características ópticas.
- Se considerarán:
- Transparencia.
- Color.
- Brillo.
- Turbidez.
- Transmitancia.
- Reflactancia.
6.2.3. Propiedades eléctricas.
Los plásticos conducen muy mal la corriente eléctrica. Presentan
resistencias muy elevadas, y por tanto, bajas conductividades. La resistencia
eléctrica es función de la temperatura, y a elevadas temperaturas conducen
mejor.
Gracias a su elevada resistencia eléctrica los plásticos se utilizan
frecuentemente como aislantes eléctricos de aparatos y conducciones que
funcionan con corriente o la transportan.
6.2.4. Propiedades térmicas.
Los metales, por ejemplo, presentan conductividades térmicas 2000 veces
mayores que los plásticos; esto se debe a la ausencia de electrones libres en
el material. Un inconveniente de la baja conductividad aparece durante la2
transformación de los plásticos. El calor necesario para transformar los
plásticos se absorbe de manera muy lenta y, por otra parte la eliminación del
calor resulta igualmente costosa. Durante el uso de los plásticos, la baja
conductividad térmica aparece como una ventaja, pues permite el empleo de estos
materiales como aislantes.
Dilatación y contracción
Como todos los materiales para Ia construcción, los plásticos se dilatan
y contraen al aumentar y disminuir la temperatura, mas para muchos plásticos la
magnitud del cambio es apreciablemente mayor que para muchos otros materiales
de construcción. Para estos cambios dimensionales deben preverse tolerancias en
el proyecto, ya absorbiéndolas por la forma del elemento o bien disponiendo
juntas de dilatación. Por ejemplo, una sección curvada puede alabearse o
aplanarse ligeramente sin afectar su utilidad. Los marcos para acristalamientos
deben dejar espacio para las contracciones y las dilataciones, y las masillas o
sellantes empleados deben admitir este movimiento.
Transmisión del calor
Comparados con los SI metales, los plásticos son aislantes del a calor.
La mayoría de los plásticos sólidos no modificados tienen coeficientes de
transmisión del calor más altos que la madera en dirección perpendicular a la
fibra, pero inferiores a los del cristal, ladrillos u hormigón. Los
coeficientes de los plásticos reforzados, laminados o con cargas, dependen de
la naturaleza de los aditivos.
Espumas:
Los plásticos espumados están entre los mayores aislantes disponibles,
La conductividad térmica de las espumas depende de la densidad, de si las
celdas son abiertas o cerradas, del agente de soplado utilizado, y de si el
material consistente en granos expansionados o planchas y tableros
prefabricados o bien si es espumado en la misma obra. En general, cuanto menor
es la densidad, menor es la conductividad térmica K, pero si la densidad
resulta demasiado baja, el tamaño de las celdas aumenta aun punto en el que
pueden establecerse dentro de las celdillas apreciables corrientes de
convección, y la conductividad aumenta. La mayoría de los plásticos utilizados
en los aislamientos de edificios tienen densidades comprendidas entre 10 y 35
kg/m'; pero si debe la espuma resistir esfuerzos apreciables, tal como en
bloques de soporte o en laminados compuestos (sandwiches) estructurales, la
densidad deberá aumentarse.
En las espumas de poliuretano el gas englobado en las celdillas puede
ser di óxido de carbono O' uno de loS
gases fluorcarbonados más pesados, estos últimos, para la misma densidad,
proporcionan coeficientes de transmisión de calor apreciablemente menores y se
utilizan normalmente en las neveras de paredes delgadas.
Temperaturas de servicio:
Todos los termoplásticos se reblandecen a temperaturas elevadas y se
vuelven más duros cuando la temperatura disminuye. Los termoestables son menos
afectados, pero pueden también ablandarse algo cuando aumenta la temperatura.
Es importante conocer las máximas temperaturas a las que pueden usarse los
plásticos. Las temperaturas que se encuentran en las estructuras de
edificación, incluyendo paredes y cubiertas expuestas al sol están,
generalmente, por debajo de las temperaturas máximas recomendadas para uso
continuo. Unos pocos materiales, tales como el polietileno, de baja densidad,
están al margen en este aspecto. Para la madera es limitante la temperatura de
carbonización incipiente o de oscurecimiento por el calor; para los metales y
el hormigón es la temperatura a la cual se ha perdido el 50% de la resistencia.
Dependencia de la temperatura:
Los termoplásticos aumentan algunas propiedades al elevar la
temperatura, otras disminuyen y aun otras no resultan afectadas. La misma
observación es válida para los termoestables, aunque en menor escala.
Fuego;
Como otros materiales orgánicos,
todos los plásticos pueden ser destruidos. Algunos plásticos no se encienden,
otros son auto-extinguibles, y otros queman lenta o rápidamente. En la
inflamabilidad tienen un efecto importante las cargas, plastificantes y otros
constituyentes. Dado que los constituyentes químicos de los plásticos son
similares a los de la madera, papel y tejidos, los productos de la combustión
son también similares.
6.2.5. Durabilidad.
Debido a su novedad en la construcción, en comparación con la madera,
vidrio, metales. Todavía hay muchas preguntas no totalmente contestadas con
relación a la durabilidad de los plásticos bajo distintas condiciones de
exposición.
La resistencia a la corrosión es excelente. Igual que otros materiales
orgánicos, los plásticos no se enmohecen. La resistencia a la putrefacción es
también excelente. Los insectos y los gusanos pueden atacar, a veces, a los
plásticos. Es evidente que los plásticos no les proporcionan alimento, pero los
insectos pueden atacar por el olor a los plásticos que encuentran en su camino.
Todos los plásticos son resistentes a una gran variedad de disolventes, pero no
todos a los mismos.
Algunos, como el PTFE, son inmunes a prácticamente todos los reactivos
químicos. La mayoría de los plásticos son resistentes a los disolventes que con
más frecuencia podemos encontrar en las viviendas y en las condiciones de uso
normal.Resistencia al medio y envejecimiento.
Ø Efecto de los ciclos de hielo y deshielo.
Ø Resistencia a los rayos ultravioletas y a la
intemperie (especialmente a la helada).
Ø Resistencia al ozono.
Ø Resistencia química y a los productos almacenados:
agua, detergentes, sales, hidrocarburos, alcoholes, ácidos diluidos, ácidos
concentrados, etc.
Ø Resistencia a los microorganismos.
Ø Resistencia a las raíces y brotes.
Ø Resistencia a los roedores.
Ø Efecto a las temperaturas (altas y bajas) 46
7.
APLICACIONES
7.2. Los plásticos reforzados
Los composites o plásticos compuestos, están formados por dos
componentes inmiscibles que forman dos fases separadas, lo que les confieren
propiedades diferentes. Constan de:
v Una matriz, generalmente un polímero termoplástico,
aunque ocasionalmente pueden ser termoestables.
v Una carga, normalmente una fibra, por lo general de
vidrio o de carbón. Las propiedades de los composites no solo dependerán de las
características de cada componente, sino también de la naturaleza de la
interfase. En estos materiales la carga o refuerzo mejora las propiedades de la
matriz polimérica, de modo que combinan todas las ventajas de los
termoplásticos o termoestables, según se trate, con las del refuerzo, lo que
supone muy buenas propiedades mecánicas.
7.3. Plásticos espumados
Son plásticos con una estructura celular, que contienen grandes
proporciones de celdillas finas llenas de gas. Estas celdillas pueden ser
cerradas o abiertas. Las propiedades físicas de los compuestos resultantes
serán intermedias entre las del sólido y las del gas. En los plásticos
espumados se consiguen importantes modificaciones en la densidad, conductividad
térmica, propiedades dieléctricas y disipación de energía acústica y mecánica.
Los agentes de espumación usados en la producción de plásticos celulares
se dividen en físicos y químicos, de acuerdo a si el gas se genera por un
proceso físico (evaporación, sublimación) o por uno químico (rotura de la
estructura química o por otras reacciones químicas).
En cuanto a las variaciones de la densidad en los plásticos espumados (o
celulares), se cumple exactamente la ley de mezclas; por tanto la densidad del
material celular disminuye proporcionalmente a la fracción volumétrica de la
fase gaseosa. La conductividad térmica de los gases es muy inferior a la de los
sólidos; si las celdillas son cerradas y pequeñas se pueden eliminar dentro de
los productos celulares las corrientes de convección. La transferencia de calor
por conducción aumenta linealmente con la densidad de la espuma. Por otro lado,
el calor radiante se transfiere rápidamente a través de los gases y, por
consiguiente, es la fase sólida la que determina la resistencia al flujo de
calor por irradiación a través de los productos celulares.
En productos celulares, la constante dieléctrica y las pérdidas
dieléctricas disminuirán proporcionalmente a la disminución de la densidad. Por
ejemplo, si la densidad del PE disminuye de 0,92 a 0,4 g/cm3 la correspondiente
disminución de la constante dieléctrica es de 2,29 a 1,4. En cuanto a las
propiedades mecánicas el efecto de los agentes espumantes se pone claramente de
manifiesto en la rigidez y la absorción de impactos de las piezas.
La rigidez de un producto celular aumenta ostensiblemente. Por ejemplo,
en una viga rectangular, a igualdad de peso de un material sólido y uno
espumado, la flexión máxima sería ¼ de la del material sólido. Los productos
celulares son capaces de absorber una cantidad considerable energía de impacto,
debido al efecto disipativos de la energía a través de la fase gas. Para evitar
el daño de los productos celulares, sin embargo, la fase sólida debe tender a
deformarse sin rotura y, consiguientemente, los mejores efectos de
amortiguamiento se logran con polímeros elásticos. En cuanto a las propiedades
acústicas, en el aislamiento del sonido hay que tener en cuenta dos aspectos:
o Aislamiento del sonido generado directamente en el
aire.
o Sonido resultante de vibraciones resonantes de las
estructuras.
Los materiales celulares pueden usarse para ambos fines. En el primer
caso, la energía de las ondas sonoras es disipada dentro del material celular
por un mecanismo de amortiguamiento viscoso del aire, que se comprime o mueve a
través de las células intercomunicadas. Por otro lado, la reducción del sonido
resultante de las vibraciones de las estructuras, puede lograrse sólo
aumentando la rigidez de la propia estructura. Por tanto, tomando como base el
peso, los productos celulares son intrínsecamente más rígidos que los
materiales sólidos de los que provienen y puede decirse que una reducción de
los ruidos por vibraciones puede lograrse también por espumación.
8.
BIBLIOGRAFIA.
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constructores”. Editorial Reverté, S.A., Barcelona 1973.
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v Arredondo, Francisco. “Estudio de materiales”.
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