Unidad didáctica: “Materiales Plásticos, Polímeros” · PDF...

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  • Tecnologa Antonio Bueno

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    Unidad didctica: Materiales Plsticos, Polmeros

    CURSO 3 ESO

  • Tecnologa Antonio Bueno

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    NDICE 1.- Introduccin. 2.- Obtencin de los plsticos. 3.- Clasificacin de los plsticos. 4.- Relacin entre las propiedades y la estructura interna de los plsticos. 5.- Tcnicas de manipulacin y mecanizado de plsticos. 6.- Mquinas y herramientas para trabajar plsticos. 7.- Normas de seguridad y salud. 8.- Actividades. 1.- Introduccin La palabra plstico procede del trmino griego plastikos, que significa capaz de ser moldeado. El trmino expresa la principal propiedad de este material: su capacidad para deformarse y por tanto, su facilidad para adoptar prcticamente cualquier forma. Los plsticos son uno de los materiales que ms se usan en la actualidad. Su produccin y consumo se han incrementado a una velocidad muy superior a cualquier otro material.

    productos de plstico

    Los primeros plsticos tienen su origen en 1840, pero es en 1865 cuando se logra producir el celuloide, obtenido de la celulosa de la madera cuando reacciona con el cido ntrico. Se empleo durante mucho tiempo en la industria cinematogrfica. Era muy elstico pero inflamable. Posteriormente aparecieron en 1909 la baquelita y el nailon, que ocuparon el lugar de muchos productos de madera o metales ligeros. Nuestro consumo de plsticos es muy elevado, pensemos simplemente en el hecho de realizar la compra de un producto, supone un embalaje plstico propio ms la bolsa de transporte. Una visita a un gran centro comercial o hipermercado nos puede dar idea de la magnitud del consumo de este material, que en muchas ocasiones, acaba en

    la basura sin ms uso que el de servir de transporte por unos minutos.

    Objeto de plstico

    2.- Obtencin de los plsticos Las molculas de los plsticos, son especialmente grandes de ah que se las denomine macromolculas. Estas se forman a partir de otras ms pequeas a travs de un proceso denominado polimerizacin. La polimerizacin, consiste en aadir a un material base una serie de compuestos qumicos llamados catalizadores, que provocan la unin de grandes cadenas de molculas. Estas cadenas se entrelazan formando macromolculas. La distribucin de entrelazado es lo que determinar las propiedades de cada plstico.

    Polimerizacin

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    Las molculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, cera y el caucho (hule) natural o sintticas, como el polietileno y el nylon. La fabricacin de los plsticos y sus manufacturados implica cuatro pasos bsicos: obtencin de las materias primas, sntesis del polmero bsico, obtencin del polmero como un producto utilizable industrialmente y moldeo o deformacin del plstico hasta su forma definitiva. 2.1.- Materias primas En un principio, la mayora de los plsticos se fabricaban a partir de resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodn), el furfural (de la cscara de la avena), aceites de semillas y derivados del almidn o del carbn. La casena de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la produccin del nylon se basaba originalmente en el carbn, el aire y el agua, y de que el nylon 11 se fabrica todava con semillas de ricino, la mayora de los plsticos se elaboran hoy con derivados del petrleo.

    Materia prima del plstico

    Las materias primas derivadas del petrleo son tan baratas como abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petrleo tienen un lmite, se estn investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificacin del carbn. 2.2.- Sntesis del polmero El primer paso en la fabricacin de un plstico es la polimerizacin. Los dos mtodos bsicos de polimerizacin son las reacciones de adicin y las de condensacin.

    Polimerizacin por adicin

    Polimerizacin por condensacin

    Estos mtodos pueden llevarse a cabo de varias maneras. En la polimerizacin en masa se polimeriza slo el monmero, por lo general en una fase gaseosa o lquida, si bien se realizan tambin algunas polimerizaciones en estado slido. Mediante la polimerizacin en disolucin se forma una emulsin que se coagula seguidamente. En la polimerizacin por interfase los monmeros se disuelven en dos lquidos inmiscibles y la polimerizacin tiene lugar en la interfase entre los dos lquidos. 2.3.- Aditivos Con frecuencia se utilizan aditivos qumicos para conseguir una propiedad determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polmero de degradaciones qumicas causadas por el oxgeno o el ozono. De una forma parecida, los estabilizadores lo protegen de la intemperie. Los plastificantes producen un polmero ms flexible, los lubricantes reducen la friccin y los pigmentos colorean los plsticos. Algunas sustancias ignfugas y antiestticas se utilizan tambin como aditivos.

    Aditivos para plsticos

    Muchos plsticos se fabrican en forma de material compuesto, lo que implica la adicin de algn material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la resina plstica. Los materiales compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo general son ms ligeros.

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    Las espumas plsticas, compuestas de plstico y gas, proporcionan una masa de gran tamao pero muy ligera. 2.4.-Forma y acabado Las tcnicas empleadas para conseguir la forma final y el acabado de los plsticos dependen de tres factores: tiempo, temperatura y deformacin. La naturaleza de muchos de estos procesos es cclica, si bien algunos pueden clasificarse como continuos o semicontinuos. Una de las operaciones ms comunes es la extrusin. Una mquina de extrusin consiste en un aparato que bombea el plstico a travs de un molde con la forma deseada.

    Extrusin de plsticos

    Se pueden obtener barras de distintos perfiles (cilndricas, cuadradas, hexagonales,...) Tambin se emplea este procedimiento para la fabricacin de tuberas, inyectando aire a presin a travs de un orificio en la punta del cabezal. Regulando la presin del aire se pueden conseguir tubos de distintos espesores.

    La pistola termofusible funciona por extrusin

    La mquina de extrusin tambin realiza otras operaciones, como moldeo por soplado o moldeo por inyeccin.

    Moldeo por soplado

    inyeccin de plsticos

    Y el hilado.

    Hilado

    Otros procesos utilizados son el moldeo por compresin, en el que la presin fuerza al plstico a adoptar una forma concreta, y el moldeo por transferencia, en el que un pistn introduce el plstico fundido a presin en un molde.

    Moldeo por compresin

    Moldeo por transferencia

    El calandrado es otra tcnica mediante la que se forman lminas de plstico.

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    Calandrado

    Otra tcnica es el conformado al vaco.

    Conformado al vaco Algunos plsticos, y en particular los que tienen una elevada resistencia a la temperatura, requieren procesos de fabricacin especiales.

    3.- Clasificacin de los plsticos. Teniendo en cuenta la distribucin de entrelazado de las macromolculas, podemos clasificar los plsticos en tres grandes grupos, termoplsticos, termoestables y elastmeros.

    Termoplsticos Es un tipo de plstico que permite calentar, moldear y enfriar indefinidamente. Son los llamados reciclables. Algunos plsticos con esta propiedad son:

    Polietileno (PE): Depsitos, envases

    alimenticios, cubos, juguetes...

    Objetos de polietileno, PE

    Polivinilo (PVC): Tubos, desages, puertas,

    ventanas...

    Objetos de polivinilo, PVC Polipropileno(PP):Tapas de envases, bolsas,

    carcasas...

    Objetos de polipropileno, PP Poliestireno (PS): Juguetes, embalaje (corcho

    blanco ), pilotos del coche...

    Objetos de poliestireno, PS Polister (PET): Botellas de agua, envases de

    champ, limpieza...

    Objetos de polister, PET

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    Nailon: Hilo de pescar, levas, engranajes, tejidos, medias...

    Objetos de nailon

    Termoestables

    Son aquellos que cuando se calientan se les puede dar forma pero que una vez se enfran esta quedar de forma permanente, es decir no admiten el recalentamiento para darles nueva forma ya que se degradan (destruccin de los enlaces moleculares ). Algunos plsticos termoestables son:

    Baquelita : Mangos, carcasas bolgrafos,

    enchufes,... Resina de polister : Piscinas,

    recubrimientos, sumideros , ... Melanina : Chapas mesas, encimeras, tableros.

    Vajillas..

    Objetos termoestables, Baquelitas, Resinas, Melaninas

    Elastmeros Son plsticos de gran elasticidad y son muy adherentes. Algunos plsticos elastmeros son: Silicona : Sellado de juntas, cristales, marcos,

    cosmticos... Caucho: Suelas de zapato, mangueras,

    ruedas... Neopreno: Apoyos de vigas, Asiento

    cimentacin anti-terremotos...

    Objetos Elastmeros, Silicona, Neopreno

    4.- Relacin entre las propiedades y la estructura interna de los plsticos Estas son algunas de las propiedades de los plsticos. Plasticidad: Los plsticos se trabajan con

    mucha facilidad ya que son muy deformables, lo que facilita su industrializacin, y por tanto abaratan el coste final del producto.

    Conductividad elctrica: Conducen muy mal la electricidad, son buenos aislantes elctricos.

    Conductividad trmica: El plstico conduce muy mal el calor, es decir son muy buenos aislantes trmicos.

    Resistencia qumica y atmosfrica: Resisten bien el ataque de cidos, sin que estos alteren sus propiedades. Tambin son muy resistentes a las condiciones atmosfricas, sol, viento, lluvia, salitre, etc.

    Resistencias mecnicas: Los plsticos no