QUÉ SON LOS PLÁSTICOS?...

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LOS PLÁSTICOS 3º ESO 1 Gustavo Zazo. 2013

UNIDAD DIDÁCTICA NIVEL: 3ºESO

LOS PLÁSTICOS

1 ¿QUÉ SON LOS PLÁSTICOS? ... 2

1.1 TIPOSDEPOLÍMEROS ... 2

1.2 OBTENCIÓNDELOSPLÁSTICOS ... 2

2 PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS ... 3

2.1 RECICLADODELOSPLÁSTICOS ... 3

3 CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS ... 4

3.1 TERMOPLÁSTICOS ... 4 3.2 TERMOESTABLES ... 5 3.3 ELASTÓMEROS... 5 4 CONFORMACIÓN ... 6 4.1 EXTRUSIÓN ... 6 4.2 CALANDRADO ... 6 4.3 CONFORMADOALVACÍO... 7 4.4 MOLDEO ... 7

4.4.1 MOLDEO POR EXTRUSIÓN Y SOPLADO... 7

4.4.2 MOLDEO POR INYECCIÓN ... 8

4.4.3 MOLDEO POR COMPRESIÓN ... 8

5 MANIPULACIÓN Y MECANIZADO ... 9 5.1 CORTE ... 9 5.2 PERFORADO ... 9 5.3 AFINADO... 9 6 UNIONES ... 10 6.1 UNIONESDESMONTABLES ...10 6.2 UNIONESFIJAS ...10 6.2.1 ADHESIVOS ...10 6.2.2 TERMOSOLDADURA ...10

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1 ¿QUÉ SON LOS PLÁSTICOS?

Los plásticos son materiales constituidos básicamente por unas sustancias denominadas polímeros. Los polímeros son macromoléculas (moléculas de gran tamaño) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. El principal constituyente de los polímeros es el Carbono.

La transformación de los monómeros en polímeros recibe el nombre de polimerización:

1.1 TIPOS DE POLÍMEROS

 POLÍMEROS NATURALES: Existen en la naturaleza muchos polímeros. Por ejemplo: las proteínas, los ácidos nucleicos, la celulosa, la lignina, la quitina, el caucho natural, el almidón, la celulosa, la seda, etc.

 POLÍMEROS SINTÉTICOS: Se obtienen industrialmente mediante reacciones físico-químicas a partir de compuestos orgánicos (cuyas moléculas contienen principalmente carbono) procedentes de com-bustibles fósiles: carbón, gas y petróleo. Los principales constituyentes de los materiales que conoce-mos como plásticos son polímeros sintéticos.

1.2 OBTENCIÓN DE LOS PLÁSTICOS

Los plásticos se obtienen en las industrias petroquímicas a partir de las materias primas (el petróleo princi-palmente). A partir de ellas se obtienen los polímeros, que son la base de los plásticos. Durante la fabrica-ción de estos materiales se añaden al polímero principal:

 Aditivos: sustancias químicas que potencian las propiedades del producto, facilitan su conformación o mejoran su estética. Por ejemplo: plastificantes, lubricantes, retardantes de llama o pigmentos.

 Cargas o rellenos: materiales sólidos que se añaden a las formulaciones con objeto de reducir costes de producción. Por ejemplo: la arcilla, la sílice, el carbonato de calcio o la celulosa.

Por tanto, puede decirse que los materiales que llamamos plásticos son:

PLÁSTICO = POLÍMERO + ADITIVOS + CARGAS

Las industrias petroquímicas suministran los plásticos en forma de polvo, gránu-los o resinas.

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2 PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS

Las propiedades de los plásticos dependen del polímero con el que estén fabricados y de las cargas y aditivos que se hayan incorporado. Sin embargo, la mayoría comparten las siguientes propiedades:

 Poseen baja densidad.

 Fáciles de trabajar y moldear.

 Suelen ser impermeables.

 Buenos aislantes eléctricos.

 Aceptables aislantes acústicos.

 Buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas.

 Tienen un bajo costo de producción.

 Resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos.

 La mayoría arden con facilidad

2.1 RECICLADO DE LOS PLÁSTICOS

El principal objetivo del reciclado es utilizar los desechos de un de-terminado material para fabricar nuevos objetos.

Los plásticos constituyen una parte importante del volumen total de residuos y muchos de ellos son muy contaminantes. Esto hace es-pecialmente interesante el reciclaje de estos materiales. Hay que tener en cuenta también que la mayoría de los plásticos no son bio-degradables y que pueden permanecer inalterados en el medio am-biente durante cientos de años.

Aunque la cantidad de residuos plásticos generados es enorme, solamente unos pocos plásticos constituyen el 90% de los dese-chos. Por tanto, casi toda la industria del reciclado se centra en la recuperación de estos tipos, que se clasifican dentro del grupo de los termoplásticos, como veremos más adelante. Se ha creado un logotipo con un número interior a modo de código que se imprime en el objeto de plástico para facilitar el reconocimiento del material.

Reciclado mecánico

Los residuos plásticos se trocean finamente, obteniéndose un gra-nulado con el que se fabrican nuevos objetos.

Reciclado químico

Consiste en separar los componentes químicos o monómeros que forman el plástico. Se trata, por tanto, de invertir las etapas que se siguieron para crearlo o «despolimerizar» las moléculas de plástico.

Aprovechamiento energético

Muchos plásticos pueden arder y servir de combustible. El plástico usado se lleva a una incineradora para ser quemado, obteniéndose energía calorífica que puede utilizarse en los hogares o en la indus-tria, o bien para obtener electricidad. Pero, al tratarse de un proce-so de combustión, se genera CO2 que es expulsado a la atmósfera y contribuye al efecto invernadero, así como otros compuestos gaseosos que pueden resultar tóxicos. Por ello, este proceso debe ir acompañado de controles y medidas de seguridad que eviten estos efectos da-ñinos.

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3 CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS

3.1 TERMOPLÁSTICOS

 Están compuestos por cadenas débilmente unidas entre sí.

 Cuando se calientan, se ablandan suficientemente como para ser conformados otra vez. El proceso de ablandamiento y moldeo puede ser repetido, teóricamente, tantas veces como se quiera.

 Son los únicos plásticos que recicla la industria.

Estructura de un termoplástico

Nombre Propiedades Aplicaciones Polietileno de baja

densidad (LDPE)

Flexible, impermeable.

Barato. Bolsas de plástico, “film” para alimentos

Polietileno de alta densidad

(HDPE)

Inatacable por productos quími-cos, rígido, tenaz.

Envases de productos químicos, juguetes, tuber-ías.

Polipropileno (PP)

Parecidas al HDPE. Se puede doblar muchas veces sin romper-se.

Fiambreras (‘tuppers’), cubos y barreños, juguetes,

tubos, fibras para cordelería.

Politereftalato de etileno

(PET)

Transparente, impermeable a los gases, resistente a los agentes químicos.

Botellas de agua y refres-cos.

Policloruro de vinilo (PVC)

Rígido o flexible.

Alta resistencia a la abrasión. Amplio rango de durezas.

Tuberías y desagües, aislamiento de cables, suelos, impermeables, estructuras de puertas y ventanas. Poliesti-reno (PS)

Cristal Duro, frágil, transparente. Cajas de CD, envases para huevos, vasos desecha-bles.

De alto

impacto Mezclado con caucho sintético. Flexible, tenacidad moderada.

Envases de yogur, vajillas desechables, fibras sintéti-cas.

Expandido Baja densidad, alta absorción de impactos, aislante térmico y acús-tico.

Bandejas de envases para alimentos, aislante térmico en construcción, embalajes de objetos frágiles. Polimetacrilato de metilo (Metacrilato) (PMMA) Transparente.

Mas tenaz que el vidrio.

Gafas de protección. Fibra óptica.

Faros de automóviles.

Poliamida (Nylon) (PA)

Buenas propiedades mecánicas: dureza, tenacidad. Resistencia al desgaste.

Fibras textiles, cordelería, redes, sedales, engranajes, cepillos de dientes.

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3.2 TERMOESTABLES

 Las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional, entrelazándose con fuertes enlaces covalentes.

 Al calentarse, no se ablandan, sino que se degradan.

 Una vez conformados adquieren su forma definitiva y no pueden volver a ser conformados.

Estructura de un termoestable

Nombre Propiedades Aplicaciones

Poliuretano Esponjoso y flexible Esponjas, rellenos de cojines.

Resinas de

fenol - formaldehido (Baquelita)

Color negro o muy oscuro. Buen

aislante térmico. Asas y mangos de cazuelas y sartenes.

Resinas de poliéster Buena resistencia mecánica, rígida. Se le añade fibra de vidrio para reforzarla.

Cascos de embarcaciones, pisci-nas.

Melamina Resistente, dura, sin sabor ni olor. Vajillas “irrompibles”, revestimiento _{de tableros.}

3.3 ELASTÓMEROS

 Están formados por largas cadenas entrelazadas y enrolladas sobre sí mismas, lo que les confiere su principal propiedad: la gran elasticidad.

 La mayoría son termoestables, aunque también los hay ter-moplásticos.

Estructura de un elastómero

Nombre Propiedades Aplicaciones Caucho

natural Se obtiene a partir del látex de ciertas plantas. Inerte, resistencia mecánica. Neumáticos, guantes, mangueras, colchones, suelas de calzado.

Caucho

sintético Se obtiene a partir del petróleo. Mismas propiedades que el caucho natural. Mismas aplicaciones que el caucho natural.

Neopreno Resistente al calor y a productos químicos. _{En forma de espuma, es un buen aislante térmico.} Trajes de inmersión, juntas de dilata-ción en construcciones, como amorti-guación de vibraciones.

Silicona Polímero basado en silicio (no en carbono). _{Inerte, estable a altas temperaturas.} Juntas impermeables, prótesis anatómicas, adhesivos, moldes de cocina.

La VULCANIZACIÓN es un proceso que consiste en añadir azufre al caucho, lo que le confiere dureza y resistencia mecánica, sin perder elasticidad. Fue inventado por Charles Goodyear en 1839.

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4 CONFORMACIÓN

Se llama conformación al conjunto de procesos que se aplican a los materiales mediante los cuales se les confiere una forma definitiva. Los métodos varían en función del tipo de plástico y de la forma que se quiera dar.

4.1 EXTRUSIÓN

1. El material termoplástico, en forma de gránulos, se introduce a través de una tolva y cae en un cilindro horizontal.

2. El plástico se desplaza a lo largo del cilin-dro empujado por un husillo (tornillo de Ar-químedes). El cilindro está calefactado de tal manera que el material se va fundiendo. 3. Por último, el material fundido sale a través

de una boquilla con la forma requerida. 4. Posteriormente se enfría y se corta con las

dimensiones deseadas.

Extrusora

APLICACIONES

Barras, tubos, perfiles, recubrimiento de cables eléctricos, “films” de embalaje.

4.2 CALANDRADO

1. El material termoplástico caliente es laminado entre varios rodillos hasta formar una lámina continua.

2. La máquina que lo realiza se llama calandria y consta de varios cilindros que proporcionan una lámina bruta.

3. La primera lámina se refina y ajusta a continuación en otra serie de cilindros de calibración, enfriamiento, corte y reco-gida.

4. El último rodillo proporciona el acabado superficial a la lámina: brillante, mate, con textura, etc.

Esquema de funcionamiento de una calandria

APLICACIONES

Planchas y láminas. Recubrimientos plásticos de láminas de otros materiales.

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4.3 CONFORMADO AL VACÍO

1. Se coloca la plancha termoplástica

sujeta a la caja del molde.

2. Sobre el conjunto se dirige el calor ra-diante de unos elementos de calefac-ción (rayos infrarrojos, resistencias o ai-re caliente) hasta que la plancha se hace blanda y deformable.

3. Se hace el vacío en la cavidad cerrada del molde y la plancha es comprimida por la presión atmosférica contra los contornos del molde en el espacio en el cual se ha hecho el vacío.

4. Se deja enfriar hasta que se solidifica con la forma del molde y se retira de éste.

APLICACIONES

Recipientes delgados y poco profundos como los envases para yogur y otros productos lácteos, las bandejas para bombones, las hueveras, las piezas de plástico para embalar y exponer frutas, etc.

4.4 MOLDEO

4.4.1 MOLDEO POR EXTRUSIÓN Y SOPLADO

1. Una extrusora coloca la materia prima (un termoplástico), en forma de tubo de longitud determinada, que se aprisiona entre dos semimoldes.

2. Una vez cerrado el molde, la parte inferior del tubo queda estrangulada, mientras que por la parte su-perior se insufla aire a presión para que la película de plástico se adapte a las paredes del molde. 3. Se enfría al tomar contacto con el metal refrigerado (molde). Las rebabas que quedan se cortan y se

expulsan automáticamente al abrir el molde.

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4.4.2 MOLDEO POR INYECCIÓN

1. Se inyecta a presión material ter-moplástico fundido entre un molde y un contramolde a través de una boquilla.

2. Cuando la pieza se enfría y se solidifica, se extrae.

APLICACIONES: Se obtienen artículos de alta calidad, con formas complicadas. La variedad de productos es muy grande: útiles de cocina (cuencos, tarros, cubiertos, cubos de basura), carcasas de electrodomés-ticos (secadores, aspiradoras, batidoras), juguetes, productos para la industria automovilística (cubiertas de faros e intermitentes), muebles de jardín, etc.

4.4.3 MOLDEO POR COMPRESIÓN

1. Se introduce el material termoestable (polvo, gránulos, etc.) en el molde.

2. Se cierra éste, y mediante calor y presión se deja fundir el plástico para que adopte la forma del objeto que se quiere obtener. Pueden estar los dos moldes unidos a sendas prensas o solamen-te actúa una prensa sobre el macho.

3. Se deja enfriar y se extrae la pieza conformada.

APLICACIONES:

Piezas pequeñas como accesorios eléctricos (interruptores, enchufes, pulsadores, clavijas etc.), mangos de cazos y de cubiertos, botones, tapones de botellas, engranajes, piezas hechas con elastómeros.

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5 MANIPULACIÓN Y MECANIZADO

Los procesos de conformado proporcionan piezas prácticamente acabadas, necesitando sólo un ligero desbarbado.

Pero en ocasiones es preciso eliminar cierta cantidad de material de un objeto conformado, obtener piezas pequeñas a partir de otras mas grandes o hacer perforaciones.

En este apartado se citan las herramientas mas habituales con las que se da forma definitiva a las piezas y que se realiza con arranque o separación de material.

5.1 CORTE

HERRAMIENTAS DE FILO CONTINUO

Cuchilla o cutter Tijeras Cizalla _{(para poliestireno expandido)}Cortadora de hilo caliente

HERRAMIENTAS DE FILO DENTADO

Sierras de arco Sierra de calar

5.2 PERFORADO

Taladradoras Troqueladoras

Manual Eléctrica De columna

5.3 AFINADO

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6 UNIONES

6.1 UNIONES DESMONTABLES

Se utilizan cuando se prevé que las piezas que se ensamblan puedan ser separadas.

Tornillo pasante con tuerca Tornillo autorroscante Enroscado

Es necesario taladrar las piezas

que se van a unir. Avanzan a medida que se hacen girar, creando al mismo tiempo su propia rosca. A veces es necesario taladrar al menos una de las piezas.

Un elemento se en-rosca directamente en el otro

6.2 UNIONES FIJAS

Se utilizan cuando se prevé que las piezas que se ensamblan no van a ser separadas.

6.2.1 ADHESIVOS

Los adhesivos son polímeros mezclados con diversas sustancias.

Debido a su composición muchos plásticos son difíciles de pegar, en especial algunos termoplásticos. Sin embargo, la industria ha desarrollado adhesivos específicos para la mayoría de los plásticos.

 Resinas de dos componentes (epoxi). Se presentan como dos líquidos viscosos que es necesario mezclar antes de aplicarlos a la unión. Especialmente indicadas para la unión de termoestables. Pro-porcionan una unión resistente y duradera.

 Adhesivos de cianocrilato. Pegan bien la mayoría de los termoestables. Secan rápidamente.

 Cola de contacto. Su formulación incluye básicamente cauchos sintéticos. Especialmente útil para encolar materiales elastómeros.

6.2.2 TERMOSOLDADURA

La termosoldadura es un proceso mediante el cual dos materiales fun-den juntos por acción del calor y la presión produciendo una unión entre ambos. Se aplica a termoplásticos.

El calor necesario para la fusión se produce en la práctica por diversos medios: resistencias eléctricas, gas o aire caliente, ultrasonidos o emisión de ondas electromagnéticas.

“Los plásticos 3º ESO” por Gustavo Zazo se encuentra bajo una Licencia Creative