LOS PLÁSTICOS
1. Importancia de los plásticos
Evidentemente la química contribuye, ante todo, a la satisfacción de las necesidades humanas. Junto con otras ciencias; la química constituye también un factor de transformación socioeconómica y por su gran aplicación desempeña un papel esencial en el comportamiento y en la actividad cultural de los hombres. La mitad de la producción química actual está integrada por productos que no se conocían hace cuarenta años.
Durante el período 1985 - 2010 el valor de la producción de plásticos usos personales, de la construcción y de la industria, puede sobrepasar la producción de acero, ya que la aparición de una amplía de materiales compuestos permitirá combinar, por ejemplo, la gran resistencia de los cristales metálicos puros con la elasticidad otras cualidades de algunos productos químicos.
La industria de materiales sintéticos ha alcanzado un progreso sin igual durante los últimos años. La producción mundial de plástico se triplicó de 1950 a 1960, mientras que la producción de sintéticas aumentó diez veces en el mismo tiempo.
Estos nuevos productos sustituyen cada vez más a las materias primas naturales, asi como a los metales en las distintas ramas de industria, aunque la imitación o la copia de sustancias naturales no es el propósito de los químicos y técnicos dedicados a la elaboración de plásticos, sino la creación de materias completamente nuevas y de mejor aprovechamiento que las sustancias naturales
originales.
El desarrollo rápido de la producción de los plásticos exige se les dedique una atención cada vez mayor, en correspondencon su gran papel y su porvenir como materia prima reciclada.
1.1 ¿Qué son los plásticos?
Los plásticos son materiales que, por lo general, son orgánicos y comúnmente sintéticos, que pueden ser ablandados por medio del calor o disueltos por disolventes duran te alguna etapa de su elaboración, adoptando una nueva forma que pueden mantener en dependencia de algunos factores.
Todos los plásticos están formados por grandes moléculas. En general, el material acabado está constituido por estas macromoléculas y diferentes aditivos como son cargas minerales, colorantes , plastificantes, estabilizantes, agentes antioxidables , etcétera.
El desarrollo de los materiales sintéticos ha dependido y depende del conocimiento que se tenga de la composición y estructura de los materiales orgánicos conocidos y del control de la cinética.
2. Propiedades generales y principales características de los plásticos.
Las propiedades más notables que distinguen a los plásticos de las materias primas tradicionales (aunque cada plástico no posea todas esas propiedades simultáneamente) son las siguientes: - Baja densidad.- Baja conductivídad térmica.
- Excelentes propiedades díeléctricas. - Buena resistencia a reactivos químicos.
- Superficies resistentes que no necesitan protección especial. - Pueden elaborarse en gran cantidad de colores.
- Procedimientos de elaboración y moldeos muy económicos.
- Aislantes térmicos y acústicos excelentes, en especial, los materiales espumados. - A veces no son inflamables, aunque sí son sensibles al calor.
Los plásticos también tienen sus desventajas como son: - Gran dilatación térmica.
- Bajo punto de fusión, fluidez, y módulo elástico.
La selección racional y conveniente de un plástico para la elaboración de un objeto determinado exige un estudio profundo del pro y el contra de su elección. En cada caso hay que tener en cuenta lo siguiente:
- Qué función técnica debe cumplir el objeto plástico.
- A qué condiciones va a estar sometido, y de acuerdo con eso qué plástico según sus propiedades específicas corresponde a estas exigencias.
- Costeabilídad de la producción de este objeto plástico.
Por todo lo planteado se hace evidente que la utilización de un plástico no está determinada por una sola propiedad, sino por el conjunto de todas sus propiedades.
3. Distintos tipos de materiales plásticos
Desde el punto de vista industrial los materiales plásticos se clasifican en materiales termoplástícos y materiales termofijos o termoestables.
3.1 Materiales termoplásticos
Son materiales de este grupo aquellos que por acción del calor y la presión se reblandecen y
plastifican, endureciéndose una vez que se enfrían. Estos materiales pueden procesarse cuantas veces sea necesario en equipos diseñados especialmente para ello. Ejemplo: el polietileno, el poliestireno, acetatos, policloruro de vinilo, etc.
Materiales termoestables o termofijos.
Termoestables son aquellos que sometidos al calor y a la presión se endurecen en forma irreversible. Después de enfriados ya no se ablandan con un nuevo calentamiento, por lo cual no pueden ser procesados. Ejemplo: la urea formaldehído, etc.
En el párrafo siguiente aparecen los materiales plásticos de mayor uso en la industria.
TERMOPLASTICOS Policloruro de vinilo (P.V.C) Polietileno. Poliestireno. Resinas celulósicas. Poliacetatos de vinilo. Nitrocelulosas. Acetatos. Poliamidas. Otras. TERMOESTABLES Resinas fenólicas. Resinas ureicas . Resinas melamínicas. Resinas de poliéster. Otras.
4. Ingredientes que Intervienen en la construcción de objetos plásticos
Estos materiales plásticos estudiados son polímeros. Ellos constituyen el producto básico para la producción de objetos plásticos.
En la fabricación de algunos objetos plásticos intervienen en sus formulaciones, además del polímero, los siguientes ingredientes:
Plastificantes: Los plastificantes son, todos, productos químicos que se agregan a los polímeros para proporcionarles plasticidad. Algunos plastificantes le suministran a los polímeros además de plasticidad, mejoras en cuanto a sus propiedades eléctricas y mecánicas. Como ejemplo de plastificante tenemos el dietil ftalato.
Estabilizadores: Son productos químicos que se agregan a los polímeros para hacerlos estables a la acción de la luz y el calor, y evitar que se descompongan. Por ejemplo, sales de plomo.
Lubricantes: Son compuestos que se añaden a los polímeros para facilitar el moldeo del artículo. Los lubricantes más empleados son: el ácido esteárico y el esterearato de plomo.
Rellenos: Son sustancias que se añaden como carga a los polimeros con el objeto de, entre otras cosas, modificar sus propiedades y abaratar el producto. Generalmente se emplea carbonato de calcio. El relleno no debe sobrepasar el 25 % de la carga del polímero.
Pigmentos o colorantes: Se emplean para darle color a los polímeros y en algunos casos para cumplir una función técnica, por ejemplo, en las bolsas de polietileno, utilizadas en la agricultura, se añade el negro humo para evitar la acción del sol sobre las raíces de las plantas.
5. Propiedades específicas y características fundamentales de los materiales
termoplásticos de uso común
5.1 El policloruro de vinilo o cloruro de polivinilo
El policloruro de vinilo o cloruro de polivinilo (P.V.C) se obtiene a causa de la polimerización del cloruro de vinilo.
Las características fundamentales del P.V.C. son: resistencia a una flexión prolongada; resistencia a la luz solar; resistencia a la corrosión y la humedad; no se oxida apreciablemente..
El P.V.C. se encuentra en grandes cantidades en el mercado a precios relativamente bajos, es una de las materias sintéticas más importantes que se fabrican
Se ha empleado, además, en grandes cantidades en la industria de cables y conductores eléctricos como revestimiento, dadas sus buenas cualidades y uso, se ha extendido a otras ramas de la industria, fabricándose con él, tubos, planchas y artículos prensados.
La ventaja de este material consiste en la facilidad que ofrece al poderlo procesar con la adición de plastificantes o sin ella.
5.2 El polietileno.
El polietileno se obtiene por polimerización del etileno. Este polímero termoplástico posee relativa inercia química, aunque es sensible a la oxidación durante su elaboración.
Las láminas que se obtienen de este material son impermeables por lo que son ideales para el embalaje de alimentos. Como ejemplo se cita las bolsas que se emplean para envasar pescados y mariscos, así como otros alimentos de ese género. El polietileno posee notables propiedades mecánicas. Su inflamabilidad disminuye con la adición de parafinas cloradas .
El polietileno de baja densidad se utiliza en nuestro país para la confección de envases para desodorantes, bolsas y otros artículos.
5.3 El poliestireno.
Es un polímero del estireno Tiene facilidad de moldeo y resiste a los agentes atmosféricos, a los ácidos débiles, bases, alcoholes, aceites, grasas, ceras, etcétera.
Los objetos de poliestireno pueden ser barnizados, metalizados, impresos y grabados. Algunos artículos que se fabrican con poliestireno de bajo impacto, son rígidos y frágiles, como son los vasos, juguetes, etc., que se rompen al caer al suelo. Cuando se le adiciona caucho sintético al poliestireno (poliestireno de alto impacto) resulta menos frágil.
El poliestireno de alto impacto se emplea para la elaboración de tacones en el calzado de mujer y otros artículos más.
5.4 El poliacetato de vinilo
El poliacetato de vinilo se obtiene por medio de la polimerización del acetato de vinilo en presencia del peróxido de bonzoílo.
Este producto termoplás tico es poco estable; hierve a los 73º centígrados. Puede presentarse transparente u opaco. Posee resistencia a la fatiga, malas cualidades de moldeo, buena estabilidad a la luz y al calor, es excelente adhesivo, soluble en la mayoría de los alcoholes, cetonas y otros
disolventes orgánicos.
5.5 El acetato de celulosa.
Material transparente y ambarino, obtenido por reacción de la celulosa con ácido acético o anhídrido acético en presencia del ácido sulfúrico.
Es soluble en cetona.
Se utiliza en la fabricación de rayón de acetato de celulosa (tejidos), lacas, soluciones para recubrimiento, protectores y películas fotográficas. Este material aumenta en plasticidad cuando se le aplica un calor moderado, pero a diferencia de los tratados anteriormente, si se le aumenta el calor, no se funde.
6. Propiedades específicas y características fundamentales de los materiales
termoestables de uso común.
6.1 Resina fenólica
Se obtiene a partir del fenol y del formaldehído, es químicamente inerte, soporta elevadas temperaturas; opaca a los rayos X; tiene buenas propiedades de mecanización y gran resistencia mecánica; es extremadamente dura; posee gran estabilidad dimensional. Es atacada por el ácido nítrico; ácido sulfúrico y los hidróxidos fuertes; es resistente a los ácidos e hidróxidos débiles y a los disolventes ordinarios.
Se puede emplear en la fabricación de ceniceros, tapas de pomos, etcétera.
6.2 Resina ureica
Se obtiene por condensación de urea y formaldehído; es insípida, incolora, dura, tenaz y transparente o de un color blanco translúcido. Posee gran facilidad para ser teñida o coloreada, presenta estabilidad de coloración a la luz y al calor; buenas propiedades difusoras a la luz y es infusible; excelentes cualidades de moldeo, medianas propiedades mecánicas que mejoran adicionándoles otros agregados; la atacan los ácidos y bases fuertes. Resiste a la mayoría de los disolventes ordinarios. Se usa en la preparación de adhesivos y barnices; en la confección de planchas para decorados y en revestimientos de algunas partes interiores de los automóviles, lavadoras, etcétera.
6.3 Resinas melamínicas.
Se les puede considerar polímero de la cianamida. Se obtiene por condensación de la melamina y formaldehído.
Son polvos blancos o incoloros, inodoros e insípidos, resisten las altas temperaturas mejor que otros aminoplastos; estables a la luz y al calor; tienen gran facilidad de coloración y transparencia, excelentes propiedades dieléctricas. Sus cualidades mecánicas mejoran notablemente añadiendo otros agregados. Tienen buena resistencia química frente a los ácidos y bases débiles y resisten los
disolventes orgánicos ordinarios.
Se emplean en la industria textil, en la confección de distintos tipos de tejidos, además, se usan como aislantes térmicos en forma de revestimiento de cocinas y refrigeradores. También en la preparación de adhesivos.
6.4 Resinas de poliéster (no saturado)
Este material termoestable químicamente es muy inerte, posee grandes características mecánicas ya que se puede trabajar con herramientas corrientes. Se puede moldear a muy baja presión. Posee gran poder de absorción y amortiguamiento de vibraciones sonoras y de otras frecuencias. Muy buen aislante del calor. Gran resistencia dieléctrica. Excelente resistencia a la humedad.
Los asientos de los ómnibus están fabricados de este material.
Para la obtención de los productos termoestables se utilizan fundamentalmente las resinas y rellenos.
7. Algunos métodos para la obtención de objetos plásticos
Los materiales plásticos se pueden transformar por distintos procesos: prensado, inyección, transferencia, extrusión y colada.
7.1 Prensado
Se emplea generalmente para termoestables como el fenolformaldehído,o melamina-formaldehído, etc., y en algunos. termoplásticos.
El material pulverizado se introduce en la mitad inferior del molde y luego se prensa aplicando calor. Cuando la pieza está endurecida se saca. La expulsión se verifica automáticamente por la misma máquina.
7.2 Inyección
Se emplea en la generalidad de los termoplásticos y en algunos termoestables . El material es empujado a un cilindro caliente cuando ya está en estado líquido viscoso. un pistón lo inyecta a presión en el molde donde se enfría. La pieza moldeada se puede sacar porque el molde está formado por dos piezas que se unen entre sí, generalmente, con presión hidráulica.
7.3 Tranferencia
Se emplea para la resina fenólica (termoestable) el material pulverizado o en granos es
empujado a gran presión a través de una boquilla; el roce con la boquilla lo calienta y llena el molde que se pone a mayor temperatura para que fragüe el plástico.
Es una variante del método de inyección.
7.4 Extrusión
Se emplea para algunos termoplásticos y termoestables. El material cae de una tolva al cilindro o cámara de alimentación calentado, de esta forma es empujado hacia arriba que le dá la forma deseada de tubo, barra o perfiles especiales de forma continua, láminas y películas.
Por este procedimiento se puede recubrir también con plástico, alambres o perfiles de otras sustancias.
7.5 Colada
Se emplea para las resinas fenólicas, ureicas y melamínicas. Tiene poca aplicación, los moldes se llenan a mano y se llevan a un horno hasta que fragüe el plástico.
Bibliografía.
Sorís Paula, Andrés y Raquel Era Herrera, Educación Laboral 1, Editorial Pueblo y Educación, La Habana, 1977
