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Plásticos

Enviado por paco_jr



Partes: 1, 2

  1. Historia
  2. Generalidades
  3. Plásticos y polímeros
  4. Acrónimos
  5. Fabricación y obtención
  6. Propiedades
  7. Clasificación de los plásticos
  8. Usos
  9. Los plásticos como materiales de ingeniería
  10. Usos en la construcción
  11. Precios
  12. Reciclaje
  13. Normas
  14. Bibliografía
  1. La naturaleza ha sido siempre una fuente inagotable de inspiración para los observadores atentos que han sabido descubrir en ella los secretos de la optimización del uso de materias, así como el desarrollo de estructuras simples y eficientes. Los fotógrafos tratan permanentemente de plasmarla en imágenes que reflejen de manera objetiva sus encantos, los pintores la retratan atendiendo a su particular perspectiva, los científicos por su parte buscan arrancarle sus secretos para usarlos en la fabricación de inventos o en materiales útiles para la humanidad.

    Los diseños que encontramos en la naturaleza son verdaderas obras de arte, tanto por su encanto como por la ingeniosidad de la que hacen gala para el aprovechamiento óptimo del espacio, el material y la energía. Por eso es que los ingenieros muchas veces tratan de reproducir, en sus mesas de dibujo, las formas de la naturaleza para proyectar nuevos materiales o para mejorar los materiales existentes. Así por ejemplo, se ha copiado el diseño de "nido de abeja" para aligerar el peso de los materiales compuestos; se ha descubierto que las telas de araña están compuestas por fibras altamente resistentes, por lo que se ha buscado sintetizar materiales similares para elaborar chalecos antibalas; los diseños de aviones y helicópteros, siempre han tomado en cuenta el diseño aerodinámico de aves e insectos.

    La humanidad recrea en arte, en ciencia o en avances tecnológicos aquello que puede extraer de la naturaleza, muchas veces modificándola para beneficiarse de esos cambios. Así por ejemplo puede llegar a mejorar las propiedades de las fibras vegetales y animales, hacer cultivos más eficientes y resistentes a plagas o sintetizar nuevos productos como los materiales plásticos. Sin embargo, siempre que dan lecciones por aprender, y una de ellas es la forma como se cumplen los ciclos en la naturaleza, en los que todo es aprovechado de moda que nada queda como desperdicio.

    Nuestros recursos naturales están lejos de ser inagotables, todo lo contrario, cada vez es más evidente el riesgo de que lleguen a agotarse, especialmente si continuamos realizando una sobreexplotación de los mismos para cubrir las necesidades de la humanidad y si persiste el inadecuado uso de estos recursos, causando su desperdicio.

    Existen grupos que piensan que los problemas de contaminación, mal uso y desperdicio de los recursos, son "cosas de las industrias" y ellos no se sienten con culpabilidad alguna. Sin embargo, nuestra responsabilidad como consumidores no es poca. Con frecuencia desperdiciamos y mal utilizamos muchos materiales: ¿cuánto plástico de embalaje no termina inmediatamente en el basurero domésticos?, ¿cuánto papel que usamos lo tiramos a la basura sin pensar en el futuro?, ¿con qué facilidad arrojamos todo tipo de desperdicios en los prados y en nuestras propias calles?. Conforme respondamos con sinceridad a estas y otras inquietudes, nos daremos cuenta que todos tenemos algo de culpa en la contaminación ambiental que poco a poco nos va rodeando y deteriora nuestro entorno.

    Nuestra trabajo se basa en enseñarles a nuestros compañeros básicamente sobre lo que representan estos materiales en la sociedad actual, los usos que les damos, sus ventajas y desventajas, los riesgos que tienen, el tiempo que pueden duramos, la manera en que se deterioran y la forma en que se puede identificar los distintos tipos de plásticos que nos rodean. Sólo con conocimientos acordes con las necesidades de la época, podremos ser entes activos en la búsqueda de mejores condiciones de vida para nosotros mismos y para las futuras generaciones.

    Solamente una persona debidamente informada estará en la capacidad de seleccionar el material más respetuoso con el medio ambiente, podrá usarlo apropiadamente y cumplir con su deber ciudadano, exigiendo a las autoridades que se dicten (y que se cumplan) reglamentaciones que favorezcan la reutilización de los materiales, eviten la contaminación de nuestro entorno y castiguen a quienes están contaminando el ambiente.

    Este trabajo tiene la ambiciosa pretensión de convertirse en un aporte para que nuestros compañeros, desde sus diversas perspectivas y roles sociales, contribuyan a hacer de este planeta un mejor sitio para vivir, y aún estamos a tiempo.

  2. INTRODUCCIÓN

    El desarrollo histórico de los plásticos comenzó cuando se descubrió que las resinas naturales podían emplearse para elaborar objetos de uso práctico. Estas resinas como el betún, la gutapercha, la goma laca y el ámbar, son extraídas de ciertos árboles, y se tiene referencias de que ya se utilizaban en Egipto, Babilonia, la India, Grecia y China. En América se conocía otro material utilizado por sus habitantes antes de la llegada de Colón, conocido como hule o caucho.

    El hule y otras resinas presentaban algunos inconvenientes, y por lo tanto, su aplicación resultaba limitada. Sin embargo, después de muchos años de trabajos e investigaciones se llegaron a obtener resinas semisintéticas, mediante tratamientos químicos y físicos de resinas naturales.

    Se puede decir que la primera resina semisintética fue el hule vulcanizado, obtenida por Charles Goodyear en 1839 al hacer reaccionar azufre con la resina natural caliente. El producto obtenido resultó ser muy resistente a los cambios de temperatura y a los esfuerzos mecánicos.

    A mediados del siglo XIX, el inventor inglés Alexander Parkes obtuvo accidentalmente la nitrocelulosa, mediante la reacción de la celulosa con ácido nítrico y sulfúrico, y la llamó "Parkesina", que con aceite de ricino se podía moldear. Sin embargo, debido a su flamabilidad, no tuvo éxito comercial.

    Alrededor de 1860, en los Estados Unidos surgió el primer plástico de importancia comercial gracias a un concurso para encontrar un material que sustituyera al marfil en la fabricación de las bolas de billar (en esa época se utilizaba tanto marfil, que se sacrificaban 12,000 elefantes anualmente para cubrir la demanda). Casualmente los hermanos Hyatt trabajaban con el algodón tratado con ácido nítrico, siendo un producto muy peligroso que podía utilizarse como explosivo. Aprovechando la idea de Parkes, sustituyeron el aceite de ricino por alcanfor y al producto obtenido le llamaron "Celuloide", el cual hizo posible la producción de varios artículos como peines, bolas de billar y películas fotográficas.

    Otro plástico semisintético que tuvo buena aceptación comercial fue el que desarrollaron Krische y Spilteler en 1897, debido a la demanda de pizarrones blancos en las escuelas alemanas. Este material se fabricó a base de Caseína, una proteína extraída de la leche al hacerla reaccionar con formaldehído. Su principal aplicación fue la elaboración de botones.

    En 1899 Leo II. Baekelan, descubrió una resina considerada totalmente sintética, "la baquelita". La cual se obtiene mediante la reacción del fenol con formaldehído.

    Aunque en el siglo XIX se observó en diversos laboratorios que, por acción de la luz o del calor, muchas sustancias simples, gaseosas o líquidas se convertían en compuestos viscosos o incluso sólidos, nunca se imaginó el alcance que tendrían estos cambios como nuevas vías de obtención de plásticos.

    El siglo XX puede considerarse como el inicio de "La Era del Plástico", ya que en esta época la obtención y comercialización de los plásticos sintéticos ha sido continuamente incrementada y el registro de patentes se presenta en número creciente. La consecución de plásticos sintéticos se originó de la Química Orgánica que se encontraba entonces en pleno auge.

    En 1907 salió al mercado la resina fenólica "'Baquelita", mientras Staudinger trabajaba en la fabricación del poliestireno y Otto Rhom enfocaba sus estudios al acrílico. que para 1930 ya se producían industrialmente.

    Por su parte el PVC, aunque había sido sintetizado desde 1872 por Bauman, fue hasta 1920 cuando Waldo Semon, mezclándolo con otros compuestos, obtuvo una masa parecida al caucho, iniciándose así la comercialización del PVC en 1938.

    El químico Hermán Slaudingcr, premio Nóbel en 1953 con sus trabajos revolucionarios iniciados en 1920, demostró que muchos productos naturales y todos los plásticos, contienen macromoléculas. Este descubrimiento hizo que se considerara como el "Padre de los Plásticos".

    Muchos laboratorios de Universidades y grandes Industrias Químicas concentraron sus esfuerzos en el desarrollo de nuevos plásticos, aprendiendo técnicas para encausar y dirigir casi a voluntad las reacciones químicas.

    Entre los años de 1930 y 1950, debido a la segunda Guerra Mundial surge la necesidad de desarrollar nuevos m0ateriales que cumplan con mejores propiedades, mayor resistencia, menor costo y que sustituyeran a otros que escaseaban. Es en este período, cuando surgieron plásticos como el Nylon, Polietileno de Baja Densidad y el Teflón en un sector de gran volumen, y la industria química adquirió el papel de suministrador importante de materiales.

    Otro momento exitoso dentro de la historia de los plásticos fue en 1952, cuando K. Ziegler, premio Nóbel en 1964 junto con G. Natía, descubren que el etileno en fase gaseosa resultaba muy lento para reaccionar. Ambos logran su polimerización de manera más rápida por contacto con determinadas substancias catalizadoras a presión normal y temperatura baja. Por su parte. G. Natta descubrió en 1954 que estos catalizadores y oíros similares daban lugar a las macromoléculas de los plásticos con un alto ordenamiento.

    La década de los sesenta se distinguió porque se lograron fabricar algunos plásticos mediante nuevos procesos, aumentando de manera considerable el número de materiales disponibles. Dentro de este grupo destacan las llamadas "resinas reactivas" como: Resinas Epoxi, Poliésteres Insaturados, y principalmente Poliuretanos, que generalmente se 'suministran en forma líquida requiriendo del uso de métodos de transformación especiales.

    En los años siguientes, el desarrollo se enfocó a la investigación química sistemática, con atención especial a la modificación de plásticos ya conocidos mediante espumación. cambios de estructura química, copolimerización, mezcla con otros polímeros y con elementos de carga y de refuerzo.

    En los años setentas y ochentas se inició la producción de plásticos de altas propiedades como las Polisulfonas, Poliariletercetonas y Polímeros de Cristal Líquido. Algunas investigaciones en este campo siguen abiertas.

    Las tendencias actuales van enfocadas al desarrollo de catalizadores para mejorar las propiedades de los materiales y la investigación de las mezclas y aleaciones de polímeros con el fin de combinar las propiedades de los ya existentes.

  3. HISTORIA

    ¿En qué pensamos cuando decimos o escuchamos la palabra plástico?

    Hace cien años, al mencionar el termino plástico, este se podía entender como algo relativo a la reproducción de formas o las artes plásticas, la pintura, la escultura, el modelado. En la actualidad, esta palabra se utiliza con mayor frecuencia y tiene un significado que implica no sólo arte, sino también tecnología y ciencia.

    Plásticos es una palabra que deriva del griego "Plastikos" que significa "Capaz de ser Moldeado", sin embargo, esta definición no es suficiente para describir de forma clara a la gran variedad de materiales que así se denominan.

    Los Plásticos son parte de la gran familia de los Polímeros. Polímeros es una palabra de origen latín que significa poli="muchas" y meros="partes", de los cuales se derivan también otros productos como los adhesivos, recubrimientos y pinturas.

  4. GENERALIDADES

    Técnicamente los plásticos son sustancias de origen orgánico formadas por largas cadenas macromoleculares que contienen en su estructura carbono e hidrógeno principalmente. Se obtienen mediante reacciones químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural. Es posible moldearlos mediante procesos de transformación aplicando calor y presión.

    Los polímeros son compuestos orgánicos que se derivan de la unión de dos o varias moléculas simples llamadas monómeros, por medio de reacciones de poliadición o de policondensación. Se distinguen los compuestos dímeros, trímeros, tetrámeros, etc., según si están compuestos por dos, tres, cuatro moléculas o más. Se habla de "altos polímeros" cuando estos compuestos están formados por algunos centenares de unidades monómeros o más.

  5. PLÁSTICOS Y POLÍMEROS

    La denominación de los plásticos se basa en los monómeros que se utilizaron en su fabricación, es decir, en sus materias primas.

    En los homopolímeros termoplásticos se antepone el prefijo "poli" por ejemplo:

    Monómero Inicial Metil Metacrilato

    Nombre de Polímero Polimetil Metacrilato

    Como se puede observar, los nombres químicos de los polímeros con frecuencia son muy largos y difíciles de utilizar. Para aligerar este problema se introdujeron las "siglas" o acrónimos. Para el ejemplo citado, u acrónimo es:

    Nombre del Polímero Polimetil Metacrilato

    Acrónimo PMMA

    La mayor parte de estos acrónimos han sido normalizados. Sin embargo, algunos han sido inventados por los fabricantes o surgieron de la misma actividad práctica.

    Acrónimo

    Plástico

    ABS

    ACRILONITRILO-BUTADIENO-ESTIRENO

    CA

    ACETATO DE CELULOSA

    EP

    EPOXICA

    EPS

    POLIESTIRENO EXPANSIBLE

    EVA

    ETIL VINIL ACETATO

    HDPE

    POLIETILENO ALTA DENSIDAD

    LDPE

    POLIETILENO BAJA DENSIDAD

    MF

    MELAMINA FORMALDEHIDO

    PA

    POLIAMIDA

    PB

    POLIBUTADIENO

    PBT

    POLIBUTILEN TEREFTALATO

    PC

    POLICARBONATO

    PEI

    POLIESTERIMIDA

    PES

    POLIESTERSULFONA

    PET

    POLIETILEN-TEREFTALATO

    PF

    FENOL-FORMALDEHIDO

    PMMA

    POLIMETIL METACRILATO

    POM

    POLIOXIDO DE METILENO

    PP

    POLIPROPILENO

    PPS

    POLIFENILEN SULFONA

    PS

    POLIESTIRENO

    PTFE

    POLITETRAFLUOROETILENO

    PUR

    POLIURETANO

    PVC

    CLORURO DE POLIVINILO

    SAN

    ESTIRENO-ACRILONITRILO

    SB

    ESTIRENO BUTADIENO

    TPE

    ELASTOMERO TERMOPLASTICO

    TPU

    POLIURETANO TERMOPLASTICO

    UHMWPE

    POLIETILENO ULTRA ALTO PESO MOLECULAR

    UF

    UREA-FORMALDEHIDO

    UP

    POLIESTER INSATURADO

  6. ACRÓNIMOS
  7. FABRICACIÓN Y OBTENCIÓN

Petróleo

  • 70 % El diesel y el aceite calorífico
  • 20 % Nafta
  • 13 % Gasolina
  • 7 % Productos Químicos crudos
  •      4% Plásticos
  •      3% Otros productos químicos
  • 10 % Otros

FABRICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS

Existen diferentes tipos de materias primas para producir plásticos. Es en el comienzo del siglo XX que empezaron a desarrollarse productos químicos obtenidos, por síntesis, a partir de los hidrocarburos y que representan hoy en día el 90 % de la producción de los plásticos. Por refinado del petróleo crudo se obtiene diferentes fracciones gaseosas o líquidas. Entre ellas, la NAFTA es la más importante para la síntesis de los plásticos.
Hay dos grandes principios de puesta en práctica:
- uno para los Termoplásticos
- el otro para los Termoendurecibles
Según el tipo de producto a fabricar (según su tamaño, su forma, las cualidades buscadas) y el polímero utilizado (termoplásticos o termoendurecibles) hay una tecnología correspondiente. Es así como existen más de 20 procedimientos de transformación.

OBTENCIÓN

MATERIAS PRIMAS

La materia prima más importante para la fabricación de plásticos es el petróleo, ya que de él se derivan los productos que originan diferentes tipos de plásticos. Es importante mencionar que también otras materias primas para la fabricación de plásticos son algunas sustancias naturales como la madera y el algodón de donde se obtiene la celulosa, así como otros plásticos se obtienen del carbón y el gas natural. Todas las materias primas mencionadas tienen en común el hecho de contener Carbono (C) e Hidrógeno (H). También pueden estar presentes el Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Azufre (S) o el Cloro (Cl). En general, se considera al etileno, propileno y butadieno como materias primas básicas para la fabricación de una extensa variedad de monómeros, que son la base de todos los plásticos.

En la siguiente sección se presentan los diferentes mecanismos químicos utilizados para la unión de las materias primas mencionadas, que es el punto de partida para la síntesis de resinas plásticas.

REACCIONES DE SÍNTESIS

Como se ha mencionado, los polímeros son el resultado de la modificación de productos naturales o bien de reacciones de síntesis partiendo de las materias primas más elementales. Son reacciones químicas llevadas a cabo con un catalizador, calor o luz, cu las cuales dos o más moléculas relativamente sencillas (monómeros) se combinan para producir moléculas muy grandes. A esta reacción se le llama Polimerización.

Para que la mezcla sea coherente y más o menos homogénea se agregan compatibilizadores. Puede suceder que las mezclas de polímeros tengan propiedades especiales que ninguno de sus componentes posea y generalmente se buscan resultados de sinergia. Otros procesos de modificación física consisten en aumentar él ordenamiento de las moléculas. Esto se puede lograr mediante un proceso de "Orientación" y el "Estirado".

Algunos productos de plástico como láminas, película o cuerpos huecos como botellas sopladas, se someten a un estiramiento durante el proceso de la fabricación, aplicándoles fuerzas cuyo efecto consiste en el alineamiento de las macromoléculas en estado termoelástico, preferentemente en la misma dirección del estiraje, con esta operación se aumenta la resistencia mecánica, la transparencia y la barrera a los gases.

MODIFICACIÓN CON ADITIVOS

El hecho de incorporar aditivos antes de la transformación de los plásticos, es una práctica necesaria. En realidad un plástico es un polímero en conjunto con pequeñas cantidades de otras sustancias como son catalizadores y emulsificantes. Posteriormente es necesario utilizar aditivos que tienen el objetivo de mejorar sus propiedades y facilitar su transformación.

Las funciones de los aditivos y la cantidad de éstos es muy grande, y en la actualidad juegan un papel muy importante para que los productos terminados de plástico cumplan con las especificaciones que el mercado demanda.

Un ejemplo: el PVC o Policloruro de vinilo
El PVC :
57% de cloro (obtenido por electrólisis de la sal)
43% de etileno (hidrocarburo procedente del petróleo)


MÉTODOS PRINCIPALES PARA OBTENER PLÁSTICOS

Compresión
Este procedimiento utiliza la materia en estado de prepolímero que se coloca dentro de un molde antes de ser calentada y luego comprimida. La polimerización se efectúa entonces dentro del molde. La compresión permite fabricar objetos de tamaños pequeños y medianos en termoendurecibles.

Estratificación

Esta técnica consiste en impregnar con resina termoendurecible capas superpuestas de soportes como madera, papel o textiles. Estas son luego prensadas y calentadas a alta presión con el fin de provocar la polimerización. Al estar reservado a los productos termoendurecibles, este procedimiento no permite fabricar más que productos planos.
Extrusión

Al ser un procedimiento de transformación en modo continuo, la extrusión consiste en utilizar plástico con forma de polvo o granulados, introducido dentro de un cilindro calentador antes de ser empujado por un tornillo sin fin. Una vez reblandecida y comprimida, la materia pasa a través de una boquilla que va a darle la forma deseada. La extrusión es utilizada en particular en la fabricación de productos de gran longitud como canalizaciones, cables, enrejados y perfiles para puertas y ventanas.

Extrusión Inflado

Esta técnica consiste en dilatar por medio de aire comprimido una funda anteriormente formada por extrusión. De ese modo se obtienen películas utilizadas en particular en la fabricación de bolsas para la basura o para congelación y revestimientos para invernaderos.

Inyección

Esta técnica consiste en amasar materia ablandada mediante un tornillo que gira dentro de un cilindro calentado y luego introducir ésta bajo presión en el interior de un molde cerrado. Al ser utilizada en la fabricación de piezas industriales en particular para los sectores del automóvil, de la electrónica, de la aeronáutica y del sector médico, la inyección es una técnica que permite obtener en una sola operación productos acabados y formas complejas cuyo peso puede variar de algunos gramos a varios kilos.
Moldeo Rotacional

Este procedimiento consiste en centrifugar un polvo fino termoplástico dentro de un molde cerrado. Así, se obtienen cuerpos huecos en pequeñas series. El moldeo rotacional es utilizado en la fabricación de recipientes, balones, cubas, contenedores, pero también planchas a velas y kayacs.

  1. PROPIEDADES

La estructura interna de los plásticos determina sus propiedades fundamentales. Por ejemplo, los plásticos son malos conductores del calor y de la electricidad, es decir, son aislantes y esto se debe a que sus enlaces son por pares de electrones ya que no disponen de ningún electrón libre.

Tienen densidades más bajas debido a que su estructura es "más suelta", y una serie de características que se analizarán a continuación.

MECÁNICAS

Al comparar la estructura de un metal y de un plástico, podemos observar que el metal presenta una estructura más compacta y que las fuerzas de unión son distintas a las existentes en los plásticos.

La diferencia es que los plásticos tienen una estructura molecular y los metales una estructura atómica. Por esta razón, los plásticos presentan una resistencia mecánica relativamente menor, un módulo de elasticidad menor, dependencia de las propiedades mecánicas con respecto al tiempo, dependencia de la temperatura principalmente los termoplásticos, gran sensibilidad al impacto aunque en este punto existen grandes diferencias desde los quebradizos como un Poliestireno hasta un resistente Policarbonato.

Los termofijos, debido a sus reticulaciones, carecen de deslizamiento interior y a eso deben ser básicamente más quebradizos que los termoplásticos.

Por su parte algunos termoplásticos como el Polipropileno, el Nylon, el Polietileno y los Poliésteres lineales, pueden someterse a estirado, con lo cual las moléculas se orientan en la dirección del estirado.

La fuerza del enlace de valencias se deja notar en este fenómeno, lo cual se manifiesta en una extraordinaria resistencia. El comportamiento de deformación y recuperación interna de los plásticos le confiere una, gran propiedad llamada memoria.

Por otra parle, el comportamiento mecánico de los plásticos reforzados, varía en función de la cantidad, tipo de cargas y materiales que contienen.

TÉRMICAS

Como otras propiedades, el comportamiento térmico de los plásticos también es función de su estructura; los plásticos termofijos son quebradizos a lo largo de todo el intervalo de temperaturas, no reblandecen y no funden; un poco por debajo de su temperatura de descomposición Tz se observa una pérdida de rigidez.

Los termoplásticos se vuelven quebradizos a bajas temperaturas que son específicas para cada uno de ellos. Si las temperaturas aumentan, se produce un descenso constante del módulo de elasticidad, es decir, disminuye la rigidez.

Al aplicar calor continuo a los termoplásticos amorfos, sufren un reblandecimiento, es decir, la transición a un estado termoelástico. Di esta zona, con pequeñas fuerzas se provocan grandes deformaciones; si se sigue calentando se incrementa la movilidad térmica de las moléculas provocando que las cadenas puedan deslizarse unas frente a otras. Esta zona limita con la temperatura de descomposición.

Los termoplásticos semicristalinos poseen fragmentos amorfos (flexibles) en el intervalo de temperaturas de uso así como cristalinos (rígidos).

Al aumentar la temperatura es posible moldearlos cuando los fragmentos cristalinos alcanzan el intervalo de la temperatura de fusión. Inmediatamente sigue el estado termoplástico y al seguir aumentando la temperatura, este estado se caracteriza por la transparencia que adopta el plástico antes opaco. Esta zona limita la temperatura de descomposición del plástico.

Por su misma estructura, sufren una dilatación volumétrica relativamente grande con el aumento de temperatura. En los plásticos reforzados esta dilatación es menor, y está en función del tipo y cantidad de material de refuerzo.

Como ya se mencionó, los electrones de los plásticos carecen de movilidad, por ello, son materiales con conductividad térmica baja, siendo aislantes térmicos.

ELÉCTRICAS

Ya que los plásticos no disponen de electrones libres móviles, tienen un buen comportamiento como aislantes, es frecuente utilizarlos en la industria eléctrica y electrónica, por ejemplo, para carcazas, aislantes; enchufes, recubrimiento de cable y alambre, entre otros. Por todo esto, son importantes las siguientes propiedades eléctricas:

  • Resistencia Superficial
  • Resistencia Transversal
  • Propiedades Dieléctricas
  • Resistencia Volumétrica
  • Resistencia al Arco

QUÍMICAS

En términos generales, por ser los plásticos materiales inertes (no reactivos) frente a la mayoría de las sustancias líquidas, sólidas y gaseosas comunes, muestran mejores propiedades químicas que los materiales tradicionales como papel, madera, cartón y metales, siendo superados únicamente por el vidrio.

Sin embargo, los plásticos continúan mostrando crecimientos en aplicaciones que requieren contacto con diversos tipos de solventes y materiales corrosivos, aún en los que anteriormente se utilizaba el vidrio, donde lo más importante es seleccionar el tipo de plástico ideal, tomando en cuenta las condiciones de presión, temperatura, humedad, intemperismo y otras que puedan acelerar algún proceso de disolución o degradación.

ABSORCIÓN DE HUMEDAD

Esta propiedad es distinta para los diferentes tipos de plásticos, consiste en la absorción de humedad presente en el aire o por la inmersión en agua, siendo dependiente del grado de polaridad de cada plástico. Por ejemplo, los plásticos no polares como el PE, PP, PP, PS, PTFE, absorben muy poca agua; en cambio, los plásticos polares como los Poliamidas o los Poliésteres termoplásticos, absorben gran cantidad de ella; en el caso de los dos últimos se requiere de secado antes de procesarlos y de un "acondicionamiento'" en las piezas recién inyectadas para que alcancen un grado de humedad determinado.

En estos materiales el porcentaje de humedad afecta las propiedades finales de las piezas fabricadas.

PERMEABILIDAD

La permeabilidad es una propiedad que tiene gran importancia en la utilización de los plásticos del sector envase, por ejemplo, en láminas, películas y botellas.

La permeabilidad frente a gases y vapor de agua es un criterio esencial para la selección del tipo de material, según el producto a envasar: alimentos, frutas frescas, bebidas carbonatadas, embutidos y otros. Además del tipo de plástico, la permeabilidad también depende del grosor y de la temperatura.

En la mayoría de los casos, se requiere que los materiales plásticos eviten el paso de determinados gases como el CO2, el NOs, el vapor tic agua y otros, pero también se encuentran casos en que es importante que se permita el paso de sustancias como el 02 en el caso de legumbres y carnes frías, que requieren "respirar" para conservar uno buena apariencia.

FRICCIÓN Y DESGASTE

El comportamiento de los plásticos ante la fricción es muy complejo, se caracteriza por la interacción de los materiales involucrado;-; en el fenómeno, la estructura superficial, el lubricante, la carga especifica y la velocidad de desplazamiento. Una aplicación típica son los rodamientos, los mas importantes están formados por el par plástico-acero.

Un fenómeno a considerar en este caso es el desprendimiento de calor a través del elemento metálico. Por esa razón soto tienen sentido los datos de coeficientes de fricción referidos a pares de materiales específicos.

  1. CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS

GRUPO TERMOPLÁSTICO

El grupo termoplástico presenta la propiedad común de poder cambiar de forma por el calor y la presión, una vez fabricadas, sin que se varíe su composición química, pudiendo los recortes volverse a utilizar y trabajar por flexión, torsión, etc.

POLIETILENO (PE)

Son termoplásticos semicristalinos. Se destacan en general por una buena resistencia química, alta tenacidad y elongación en la rotura, así como buenas propiedades de aislamiento eléctrico. Pueden ser procesados en prácticamente todos los procesos usuales, son económicos, y por ello, han encontrado una amplia aplicación. Hoy se han convertido en el grupo de plásticos más importante desde el punto de vista cuantitativo.

Parámetros de comparación

PE-LD

PE-HD

Grado de cristalización %

Densidad g/cm3

Módulo de cizallamiento N/mm2

Rango de fusión cristalina oC

Resistencia química

40 a 50

0.915 a 0.94

+/-130

105 a 110

buena

60 a 80

0.94 a 0.965

+/- 1000

130 a 135

mejor

Propiedades

Los polímeros basados en etileno se producen en amplia variedad. Por ello se obtiene un muy variado cuadro de propiedades, a ello hay que agregarle posibilidades de modificación por medio de la fabricación de co-polimerizados y aleaciones poliméricas (polyblends), de ahí que solo se puedan mencionar solamente las propiedades típicas.

  • baja densidad
  • alta tenacidad y elongación en la rotura
  • estabilidad térmica de –50 a +90o C
  • color natural: lechoso
  • muy buen comportamiento de aislamiento eléctrica
  • baja absorción de agua
  • buena procesabilidad y formabilidad
  • el PE es resistente a los ácidos, álcalis, soluciones salinas, agua, alcoholes, aceites (el PE-HD también es resistente a la gasolina) y, por debajo de los 60 oC es prácticamente insoluble en casi todos los solventes orgánicos.
  • El PE no es resistente a los oxidantes fuertes (sobre todo a altas temperaturas), el PE-LD se hincha en hidrocarburos aromáticos y alifáticos.

POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD o LDPE)

El polietileno de baja densidad tiene una densidad en el rango de 0.910 – 0.925 g/cm3, en función de la estructura molecular del polímero. El PEBD tiene una estructura en su mayor parte amorfa.

Es un material traslucido, inodoro, su punto de fusión varia dependiendo del grado de la resina, como promedio en 110 ºC tiene una conductividad térmica baja como la mayoría de los materiales termoplásticos.

Las propiedades mecánicas del polietileno de baja densidad, dependen del grado de polimerización y la configuración molecular, es decir, cuanto mas elevado sea el peso molecular mejores serán las propiedades

Debido a la baja conductividad eléctrica, el PE se ha convertido en un aislante de primera, tanto en alta como en baja tensión

La naturaleza no polar del polietileno, le confiere gran resistencia a los ataque s de sustancias químicas. A temperaturas menores de 60 ºC, resiste a la mayoría de los solventes, ácidos, bases y sales en cualquier concentración .por otro lado a temperaturas mayores es soluble en solventes orgánicos alifáticos y especialmente en los aromáticos y clorados. Es totalmente atoxico, impermeable al agua y relativamente poco permeable al vapor de agua y gases, puede estar en contacto directo con alimentos sin presentar riesgo para los consumidores.

Aplicaciones

Tiene aplicación dentro del sector de envase y empaque, destacando su utilización en bolsas, botellas, envase industrial, laminaciones, película para forro, película encogible, recubrimiento, sacos y costales, tapas para botellas y otros.

En la construcción se puede encontrar en tuberías (conduit), Láminas para recubrimientos, láminas selladoras, en agricultura como película para invernadero y tubería de riego.

En la industria electro-electrónica se utiliza como aislante para cables y conductores, cables de alta frecuencia, material dieléctrico, juguetes pequeños y otros productos.

POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD o HDPE)

El polietileno de alta densidad tiene una densidad en el rango de 0.941 – 0.965 g/cm3,presenta un alto grado de cristalinidad, siendo así una material opaco y de aspecto ceroso, las propiedades de cristalinidad y mayor densidad se relacionan con las moléculas mas empacadas, ya que casi no existen ramificaciones

La rigidez, dureza y resistencia a la tensión de los polietilenos, se incrementa con la densidad, el PEAD presenta mejores propiedades mecánicas que el PEBD y el PELBD, también presenta fácil procesamiento y buena resistencia al impacto y a la abrasión.

El calor necesario para llegar al punto de fusión, esta relacionado con la cristalinidad. El polietileno de alta densidad, muestra un punto de fusión entre 120 ºC Y 136ºC, mayor al del PEBD.

El PEAD tiene excepcional resistencia a sustancias químicas y otros medios. No es atacado por soluciones acuosas, salinas, ácidos y álcalis. La solubilidad del polietileno en hidrocarburos alifáticos, aromáticos y clorados, depende de la cristalinidad, pero a temperaturas elevadas el PEAD es soluble en estos.

Aplicaciones

El polietileno de alta densidad cuenta con un numero de aplicaciones, en el sector de envase y empaque se utiliza en bolsas para mercancía, bolsas para basura, botella para leche y yogurt, cajas para transporte de botellas, envases para productos químicos, envases para jardinería, detergentes y limpiadores, frascos para `productos cosméticos y capilares, recubrimiento de sobres para correo, .en la industria eléctrica se usa como aislante de cable y alambre, para conexiones y cuerpos de bobina.

En el sector automotriz se usa en recipientes para aceite y gasolina, conexiones y tanques para agua, además de tubos y mangueras.

En la construcción se puede encontrar en Tuberías de conducción de agua potable y desagües, caños de calefacción, uniones (fittings), baldes, tanques de combustible para calefacción.

POLIPROPILENO (PP)

El polipropileno fue presentado en el mercado, recién en 1957 por la firma Hoechst AG.

El polipropileno se obtiene por polimerización y pertenece al grupo de los termoplásticos semicristalinos

Propiedades

Las propiedades típicas del polipropileno son:

-baja densidad

-alta rigidez, dureza y resistencia

-resistencia térmica hasta + 100 oC

-temperatura de fragilidad de los homopolímeros = 0 oC (los copolímeros son más resistentes al impacto)

-opaco, incoloro

-las propiedades eléctricas son comparables a las del PE

-El PP es resistente a los ácidos u álcalis inorgánicos débiles, alcoholes, algunos aceites y lejías

- El PP no es resistente a los oxidantes fuertes ni a los hidrocarburos halogenados. Se hincha en hidrocarburos alifáticos y aromáticos como la gasolina o el benceno (principalmente a altas temperaturas.

Solamente con la correspondiente estabilización, el PP es resistente a la radiación UV.

Aplicaciones

Construcción de maquinas y vehículos

Ductos de calefacción, aspas de ventiladores, fuelles, carcasas para filtros de aire y carcasas de bombas

Electrodomésticos

Piezas internas de lava-ropas y vajillas, piezas de aspiradoras, filmes resistentes a la cocción.

Construcción

Sistemas de desagüe, tuberías, caños de calefacción por loza radiante, conexiones (fittings)

Construcción de aparatos

Reactores, sistemas de tuberías

Varios

Rafia plástica , tejidos-base para alfombras, césped sintético, juguetes, aparatos médicos, tacos para calzados, pistas de esquí

El polipropileno se ha destacado como el termoplástico de mayor índice de crecimiento en los últimos años.

Partes: 1, 2

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