Desarrollo del tema : 1. Obtención de los plásticos ...La clasificación de los plásticos. Se...

CIDEAD. TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I. 3º Trimestre.Tema 21 .- Los Plásticos.

Desarrollo del tema :

1. Obtención de los plásticos. Aditivos y sus propiedades.

2. La clasificación de los plásticos.

3. Transformación de los plásticos.

4. El reciclado de los plásticos.

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1. Obtención de los plásticos. Aditivos y sus propiedades.

Los materiales plásticos pueden sustituir prácticamente a toda la clase de materiales, puestoque sus propiedades son muy diversas y pueden poseer una gran variedad de formas y colores,utilizándose en prácticamente todos los sectores de producción.

Los plásticos proceden de la industria petroquímica ya que se forman por la unión decompuestos orgánicos sencillos (monómeros) que mediante una reacción de polimerización seobtienen largas cadenas de compuestos orgánicos que, a modo de fibra, se puede condensar entreellas formando estructuras tridimensionales de muy diversas propiedades. Los monómeros seobtienen de las refinerías de petroleo y básicamente son HC como el vinilo (etileno), el propileno, elestireno, las amidas , etc.

Los monómeros son compuestos orgánicos de un numero pequeño de átomos de carbono,teniendo, al menos, un doble enlace que es la zona reactiva de polimerización.

Los primeros plásticos se obtuvieron de la naturaleza, a partir de la celulosa o sustanciasresinosas como era el caucho. En la actualidad los plásticos se obtienen por vía sintética.

El proceso de unión de los monómeros para dar lugar el polímero es un proceso químico quese realiza de las siguiente forma:

T, p, catalizadorCH2 = CH2 (gas) CH3 - ( CH2 )n - CH3

polimerizaciónEtileno PE ( polietileno)

Otros monómeros son:

CH3 - CH = CH2 (Propileno) PP (Polipropileno)

CH2 = CH Cl (Cloruro de vinilo) PV C(Policloruro de vinilo)

CH = CH2 (Estireno) PES ( Poliestireno)

Los polímeros pueden ser:Naturales como el almidón, la celulosa (constituidos por unidades de glucosa) o el algodón,constituido por celulosa, proteínas y minerales.Artificiales o sintéticos, que son los diferentes plásticos y se obtienen a partir del petróleo,del GN, del carbón, por destilación de la hulla.

Los aditivos que se añaden a los plásticos, son resinas que mejoran sus propiedades. Estaspueden ser plastificantes, estabilizantes, el aumento de cargas, los pigmentos y los lubrificantes.

Los plastificantes, aumentan la plasticidad de los plásticos, hacen que estos sean m´sflexibles y menos rígidos

Los estabilizantes impiden la degradación de sus propiedades con el tiempo.Las cargas son sustancias minerales que se añaden a los plásticos para mejorar las

propiedades de las resinas. Estos minerales pueden ser el talco, la mica, la fibra de vidrio, el

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amianto, o el papel o el algodón.Los pigmentos son colorantes que dan color al plástico.Los lubrificantes se utilizan para una mejor manipulación del plástico en una ulterior

conformación.Dentro de las propiedades de los plásticos, la más importante es la capacidad de ser

moldeada a una determinada temperatura, que permite moldear cualquier pieza y son fáciles demecanizar.

En la siguiente tabla, destacamos las propiedades más relevantes de algunos plásticos.

2. La clasificación de los plásticos.

Se pueden considerar tres tipos diferentes de plásticos: los termoplásticos, los termostables ylos elastómeros.

1. Plásticos termoplásticos. Son aquellos que cuando se calientan a altas temperaturas, seablandan y se endurecen cuando disminuyen su temperatura. Este proceso puede efectuarsevarias veces sin que se descomponga ni se alteren sus propiedades. Entre los plásticostermoplásticos se encuentran el PE, el PP, el PES, el cloruro de vinilo, el polimetacrilato, elpolicarbonato, las poliamidas, etc.

El PE.- Es uno de los plásticos más utilizados. Se distinguen entre el PE de baja densidad(LDPE), que se emplea para la fabricación de bolsas de plástico y de alta densidad. ( HDPE)

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que se utiliza en la fabricación de envases, juguetes, aislamientos eléctricos, tiene un tactosedoso y es difícil de pegar.

El teflón .- La composición es parecida a la del PE pero se sustituyen los átomos dehidrógeno por los de flúor. Posee una gran estabilidad química y térmica . Es un buenaislante eléctrico y posee un coeficiente de rozamiento muy bajo. Se utiliza para recubrir elfondo de utensilios de cocina, aislamiento de motores, forrado de recipientes paratintorerías, rodamientos, juntas de fontanería, etc.

El PP (polipropileno).- Es un plástico tenaz y ligero, se puede unir mediante el pegado conadhesivo termoplástico y doblar varias veces sin romperse. Se utiliza en la carcasa de loselectrodomésticos, cubos, maletas, tableros de coches,cuerdas, etc.

El cloruro de polivinilo (PVC).- Se utiliza como forma rígida o flexible. De forma flexiblese usa para el recubrimiento de conductores eléctricos. En forma rígida, se utiliza comotuberías para la conducción de las aguas pluviales y residuales de las viviendas. Ademas sefabrican botellas de agua, perfiles de ventanas, en envases y en los discos antiguos.

El Poliestireno (PS) .-Es un plástico bastante frágil y resistente a la humedad y a los agentesexternos. Se utiliza como aislante térmico en las cámaras frigoríficas; para la fabricación deutensilios para dibujo, bandejas, envases de yogur o hueveras, etc.

El EPS (poliestireno expandido).- Es el porexpán o corcho blanco. Se obtiene espumandonódulos de PS con gas. Es un material muy ligero y aislante térmico usándose comoprotector en embalajes de determinados productos.

El acronitrilo-butadieno-estireno (ABS) .- Es un plástico formado por tres monómerosdiferentes: el acrilonitrilo : CH2 = CH – CN , el butadieno CH2 = CH – CH = CH2 y elestireno . Pertenece a la familia de l estireno . Es muy resistente y metalizable . Se utiliza enlas carcasas de los teléfonos fijos, cascos de protección, carcasas de televisores yordenadores, parachoques, tableros de coches, etc.

Las poliamidas (PA) .- Se fabrican a partir del fenol. La más conocida es el nailon que esmuy resistente y tenaz. Se utilizan en la fabricación de fibras textiles, hilos de pescar,cuerdas y redes. Resiste muy bien la tracción, al agua caliente y a los detergentes. Lascorreas de transmisión se fabrican de nailon, engranajes, cojinetes, cinturones de seguridad,etc.

El polimetacrilato (PMMA) es el metacrilato . Es un plástico transparente, que secomercializa en forma de láminas transparentes; tiene un aspecto parecido al cristal . Elnombre comercial es el plexiglás. Como aplicaciones más importantes son la fabricación declaraboyas, lentes de contacto, vitrinas, luces de coches, accesorios para el cuarto de baño,etc.

Los poliésteres (PET).- Se aplican en la fabricación de botellas de bebidas gaseosas, rellenode anoraks o sacos de dormir.

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Los policarbonatos.- Son materiales de gran resistencia mecánica, térmica y a los agentesquímicos . Se fabrican cascos, viseras de los cascos, cristales de gafas, discos CD o DVD,raquetas de tenis, etc.

Los plásticos termostables son aquellos que no se pueden modificar su estructura una vezque se han sometido al calor, ya que ésto los carboniza y no los ablanda. Los plásticostermostables son los siguientes:

Las resinas de poliéster (UP) . Son resinas que asociadas con las fibras de vidrio, decarbono o de boro, originan los composites, utilizados en la fabricación de cascos de barco,piscinas, depósitos, etc.

Las resinas fenólicas(PF). La más conocida es la baquelita, que es un aislante térmico y eléctrico, con una dureza y rigidez elevadas. Se construyen con este material los pomos,mangos de cazos, en la fabricación de circuitos impresos, en elementos eléctricos y comocontrachapados en las maderas.

Las resinas de melamina (MF). Resisten my bien el calor, la luz y la humedad; son opacos y son combustibles. Se utiliza para chapar la madera y fabricar encimeras, armarios, muebles de cocina . Comercialmente se conocen como formica y melaminas.

Las resinas epóxido (EP). Se utilizan como lubrificantes. Se usan como adhesivos y recubrir las baterías de los coches.

Los plásticos elástómeros.- Son plásticos que debido a su estructura molecular, poseen unagran elasticidad. Son plásticos no se funden o disuelven, pero algunos disolventes loshinchan. Resisten muy bien el calor. Entre los elastómeros citamos a las siliconas, elpoliuretano, el neopreno y el caucho natural o sintético.

Las siliconas (SI) son polímeros orgánicos cuya base es el silicio. Resisten muy bien los agentes atmosféricos, el calor, la luz, los disolventes y los ácidos. Una de sus propiedades es su estabilidad mecánica y química. Se utilizan como fluidos térmicos, antiadherentes, para recubrimientos y juntas antihumedad de puertas, ventanas, etc. También se utilizan como aislantes, conductores eléctricos, etc.

El poliuretano(PUR). Es un material que se obtiene por la poliadicción de un poliester que se denomina desmofén y un derivado bencénico. En función de la proporción, se obtienen diferentes aplicaciones : colchones, cojines, asientos, adhesivos, etc.

El caucho (CA) .- Puede ser natural o artificial. El caucho natural, se obtuvo inicialmente dellatex cortical del árbol del caucho (Ficus elástica). Éste árbol, frondoso y aparrasolado, de buenporte, solamente se puede “sangrase” cada cuatro años, por lo que la producción de latex espequeña. Posteriormente, se obtuvo el caucho del lates de otro árbol de mucho menor porte, másacuminado : Hevea barsiliensii, que se podía cultivar y “sangrar” todos los años.

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El caucho artificial, se obtiene a partir del Butadiendo. Las características mecánicas de loscauchos, artificiales o naturales, se mejoran considerablemente, realizando el proceso devulcanización, que consiste en triturar el caucho y mezclarlo con azufre a una temperatura superiora la de fusión del azufre. Cuanto mayor azufre exista, aumentará la dureza, mayor resistencia alatracción , a los agentes físicos y a la oxidación .

El neopreno (PCP). Es un caucho sintético que posee una buena resistencia química y no escombustible. Se utiliza para recubrir conductores y en prendas de vestir especiales como el caso de

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submarinistas o bomberos.

A continuación se resume en una tabla la simbología de los plásticos:

3. Transformación de los plásticos.

El plástico sale de la fábrica en forma de gránulos, sacos de polvo o bidones de líquidos máso menos viscosos. La transformación de los plásticos se realizan en las pequeñas y medianasempresas. Las técnicas de transformación son el moldeo por inyección, la extrusión, la extrusiónpor soplado, el calandrado, el termoconformado, la espumación, etc. Lo primero que hay que haceres ablandar el granulado, la conformación de la masa plástico y el enfriamiento y solidificación.

1. Prensado. Se utiliza para moldear los plásticos termostables. Se utilizan un molde y uncontramolde que encajan herméticamente y dejan un vacío destinado al material plástico. Seañade el plástico granulado o en forma de polvo, se cierra a presión y se calienta hastaconseguir la forma deseada. Se utiliza este sistema en la fabricación de mangos de cazo debaquelita, accesorios eléctricos( enchufes,cajas de conexiones, etc).

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2. Moldeo por inyección.- El sistema consiste en un depósito o tolva donde se introduce elplástico granulado, Mediante un tornillo sinfín y unos calentadores, conseguimos que elplástico salga por la boquilla en estado líquido .

3. Moldeo por extrusión.- Se introduce resina granulada de plástico en un depósito en formade tolva. A continuación se arrastra mediante un tornillo sinfín y calentado hasta el estadolíquido. Al salir por la boquilla, se enfría por la acción del agua, hasta conseguir una masamoldeable. A continuación mediante una extrusión se van obteniendo diferentes molduras.También se suele utilizar para la obtención de cableado eléctrico.

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4. Extrusión por soplado. El tubo de plástico líquido, que sale de la extrusora, se introduceen un molde de dos piezas. La acción del aire a presión dentro el tubo hace que se adapte alas paredes del molde y adquiera la forma requerida. Cuando el plástico está frío, se abre elmolde y se obtiene la pieza.

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5. La hilatura sintética.- Es un tipo de extrusión; se transforma una masa líquida plástica, enforma de jarabe viscoso, en un material filamentoso. Esta masa líquida se hace pasar porunas hileras con unos orificios calibrados con unas centésimas de milímetro de diámetro, alfinal se obtiene un hilo o conjunto de hilos.

6. El calandrado.- Es el proceso mediante el cual, el granulado de plástico se ablanda sinllegar a fundirse, pasando posteriormente por unos rodillos para obtener un aspecto laminar.Si se desea estampar un grabado, se realiza la misma operación con varias láminassuperpuestas. Se consigue por este procedimiento, portafolios, transparencias, bobinas parafabricar bolsas, etc.

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N2Polímero

En polvo


El termoconformado.- Se conforma el plástico partiendo de una plancha del mismo, usandoun molde o contramolde, unas resistencias calefactoras o radiación IR y de un sistema devacío, para que la lámina, una vez ablandada por calor, se adapte al molde preparado.

4.El reciclado de los plásticos.

Todos los plásticos se identifican de acuerdo a unas letras indicativas y un número dentro deun triángulo. De acuerdo a éste símbolo, un plástico se encontrará perfectamente identificado y seráposible su reciclado para evitar la contaminación del medio ambiente. Los códigos de identificaciónde los plásticos son los siguientes:

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Rodillosguía


El número que se encuentra dentro del triángulo, junto con las siglas que aparecen en laparte inferior, indican el tipo de plástico el que se ha construido el objeto y que es reciclable.

Existen tres procedimientos de reciclado:1. Reciclado mecánico.- Los objetos de plástico se recogen y clasifican. Se limpian y trituran,

posteriormente, para obtener un granulado, utilizado en la fabricación de nuevos plásticos..Por ejemplo, las botellas de polietileno de alta densidad (las botellas de agua), su materialtriturado, se utilizará para fabricar más botellas de agua. Varios plásticos mezclados entre si, permiten obtener un derivado, igual que se hacía con elaglomerado de la madera, que se utiliza para diversos fines, como son la de fabricar asientospara jardines, mobiliario urbano, suelos plastificados, etc

2. Reciclado químico.- Consiste en recuperar los derivados químicos de los plástico,descomponiéndolos y volviéndolos a utilizar como materia prima.

3. Vaporización energética.- El plásticos se puede usar como combustible energético, ya que supoder calorífico es similar al gas natural o al fuel., usándose como combustibles en lasincineradoras.

Del petróleo se van a obtener los plásticos, por lo que no sería una buena política usarderivados del petroleo para combustible dentro de las incineradoras.

En el siguiente esquema se aprecia las distintas fases del reciclado de los plásticos:

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