1. Propiedades y Obtención de los Plásticos

El plástico es un material formado por polímeros, que son cadenas de carbono junto con otros elementos, como el hidrógeno, el oxígeno, etc.

Los plásticos son materiales sintéticos obtenidos mediante reacciones de polimerización a partir de derivados del petróleo. Son materiales orgánicos, igual que la madera, el papel o la lana. Las materias primas que se utilizan para producir plástico son productos naturales como el carbón, el gas natural, la celulosa y, por supuesto, el petróleo.

1.1 Propiedades Generales de los Plásticos

• Ligeros: Su baja densidad permite reducir el peso al sustituir piezas de otros materiales.
• Buenos aislantes térmicos y eléctricos: Aunque no resisten altas temperaturas.
• Alta resistencia química: Suelen utilizarse como recipientes de sustancias químicas.
• Impermeables: No poseen poros en su estructura.
• Buena resistencia mecánica: Suficiente para su uso en carcasas y recipientes.
• Fácil de fabricar: Los procesos son sencillos y relativamente económicos, permitiendo moldearse y adoptar todo tipo de formas.

1.2 Origen e Historia de los Plásticos

Cuenta la historia que el primer plástico tuvo sus inicios en Estados Unidos, en 1860, cuando se ofreció un gran premio para quien pudiera sustituir el marfil para fabricar bolas de billar. El vencedor fue John Hyatt, quien inventó el celuloide, que a su vez dio origen a la industria cinematográfica.

En 1907, Leo Baekeland inventó la baquelita, que fue considerada como el primer plástico termoestable. Era aislante, resistente al calor moderado, a ácidos y al agua.

Desde entonces, la gran mayoría de plásticos se ha obtenido de los productos derivados del petróleo.

Clasificación de los Plásticos según su Origen

• Naturales

  Se obtienen de sustancias naturales y de la modificación química de las mismas. Estos plásticos no son elaborados en laboratorios, sino que están hechos en su totalidad por compuestos naturales. Por ejemplo, el látex natural.

• Artificiales (Sintéticos)

  Se obtienen químicamente del petróleo. Actualmente, son los más utilizados.

1.3 Obtención de los Plásticos Sintéticos

Se emplean métodos industriales para la obtención de plásticos sintéticos, como la extracción de materia prima (petróleo o polímeros). El proceso se divide en varias etapas:

1. Materias primas: Extracción y refinería.
2. Sustancias intermedias: Industria petroquímica.
3. Polímeros: Reactor de polimerización.
4. Plásticos con aditivos: Polímero en gránulos.

2. Tipos de Plásticos y su Clasificación

Existen diferentes tipos de plásticos que se agrupan según sus propiedades más importantes y su comportamiento ante el calor:

• Termoplásticos
• Termoestables
• Elastómeros

Termoplásticos

Son polímeros lineales, unidos por fuerzas muy débiles. Se funden fácilmente y, por lo tanto, son reciclables. En general, tienen buenas propiedades mecánicas, son fáciles de procesar y bastante económicos. Se reblandecen a elevadas temperaturas y adquieren formas que se conservan al enfriarse.

Ejemplos: botellas, bolsas y juguetes.

Termoestables

Se trata de cadenas poliméricas enredadas y unidas con fuertes enlaces. Son insolubles e incapaces de fundirse, por lo que no son reciclables mediante calor. Poseen alta resistencia térmica, química y gran rigidez. Sin embargo, son frágiles y difíciles de procesar.

Ejemplos: mangos de sartenes, resinas epoxi (adhesivos).

Elastómeros

Son cadenas entrecruzadas de forma parcial, lo que les confiere gran flexibilidad y elasticidad. Son capaces de deformarse y recuperar su forma inicial una vez que se elimina el esfuerzo. Son muy tenaces y resistentes a las grasas, pero no soportan bien el calor y se degradan fácilmente, lo que hace que el reciclado por calor no sea posible.

Ejemplos: neumáticos y trajes de neopreno.

2.1 Plásticos Termoplásticos Comunes

Los termoplásticos más utilizados incluyen:

• Polietileno (PE)
• Polipropileno (PP)
• Cloruro de polivinilo (PVC)
• Poliestireno (PS)
• Policarbonato (PC)
• Metacrilato (PMMA)
• Teflón (PTFE)

Tabla de Termoplásticos: Características y Aplicaciones

2.2 Plásticos Termoestables Comunes

Los termoestables más comunes son:

• Fenoles (PF)
• Aminas: resinas ureicas (UF) y melamínicas (MF)
• Resinas de poliéster (UP)
• Resinas epoxi (EP)

Tabla de Termoestables: Características y Aplicaciones

2.3 Plásticos Elastómeros Comunes

Los elastómeros más importantes son:

• Cauchos (CA)
• Neoprenos (PCP)
• Poliuretanos (PUR)
• Siliconas (SI)

Tabla de Elastómeros: Características y Aplicaciones

2.4 Bioplásticos (BPL): La Alternativa Sostenible

Como alternativa al uso de plásticos tradicionales, se está impulsando el uso de bioplásticos, que consisten en conseguir polímeros naturales a partir de residuos agrícolas, celulosa, almidón de patata o maíz, o caña de azúcar.

Son 100% degradables, igual de resistentes y versátiles, y ya se usan en sectores como agricultura, industria textil, medicina y, sobre todo, en el mercado de embalajes y envases. Este producto promete suponer el 10% del mercado europeo del plástico dentro de 10 años.

Ventajas de los Bioplásticos

• Sostenibilidad: Reducen el uso de recursos fósiles.
• Menos contaminación: Ayudan a disminuir la contaminación por microplásticos al degradarse más rápido que los plásticos convencionales.

Desventajas de los Bioplásticos

• Competencia con alimentos: Su producción puede competir con la producción de alimentos si se usan cultivos para su fabricación.
• Impacto en el uso de tierras: El cultivo de las materias primas puede implicar el uso intensivo de tierras y aguas, afectando a los ecosistemas.
• Limitaciones: Algunas variedades aún tienen limitaciones en cuanto a sus propiedades (resistencia, propiedades térmicas) en comparación con los plásticos convencionales.
• Costos: Los costes de producción pueden ser más altos.

3. Proceso de Conformado y Fabricación de Plásticos

¿Tiene alguna relación la forma del objeto con el modo de fabricación? Sí. Todas las técnicas de fabricación comienzan con el calentamiento de la materia prima para introducirla en un molde, que le dará la forma definitiva. La diferencia entre los distintos objetos de plástico radica en las técnicas de conformado, en la manera de dar forma al polímero y en el tipo de plástico utilizado.

Los principales procesos de conformado son:

• Conformado de termoplásticos
• Fabricación con termoestables
• Espumación

3.1 Conformado de Termoplásticos

Los termoplásticos, dada su estructura molecular (lineales, unidos por fuerzas muy débiles y que se funden fácilmente), permiten una gran variedad de procedimientos y técnicas de fabricación:

• Moldeo por inyección
• Moldeo por extrusión
• Moldeo por soplado
• Moldeo al vacío

Moldeo por Inyección

(Aplicaciones: cuencos, carcasas y piezas con formas complicadas)

El material, por norma general un termoplástico, se plastifica en un cilindro con ayuda de un husillo, se mezcla hasta convertirse en una masa homogénea, se dosifica y se inyecta a alta presión en la cavidad de un molde de inyección. A continuación, la masa se enfría y solidifica; la herramienta para el moldeo por inyección se abre y la pieza moldeada se expulsa.

Recursos audiovisuales:

• Moldeo por Inyección (Video 1)
• Moldeo por Inyección (Video 2)

Moldeo por Extrusión

(Aplicaciones: perfiles de carpintería, tuberías, etc.)

La extrusión consiste en hacer pasar bajo la acción de la presión un material termoplástico a través de un orificio con forma más o menos compleja y continua. El material adquiere una sección transversal igual a la del orificio. Durante el proceso, el polímero se funde dentro de un cilindro y posteriormente es enfriado.

Recursos audiovisuales:

• Moldeo por Extrusión (Video 1)
• Moldeo por Extrusión (Video 2)

Moldeo por Soplado

(Aplicaciones: piezas huecas como botellas, recipientes cerrados, etc.)

Esta técnica permite obtener piezas huecas. Dependiendo del procedimiento, en primer lugar se fabrica una preforma moldeada por inyección o se extruye un tubo, y, en segundo lugar, se le da forma al producto final con una herramienta de soplado en línea. Finalmente, el producto se enfría y solidifica, y acaba siendo expulsado.

Recursos audiovisuales:

• Moldeo por Soplado (Video 1)
• Moldeo por Soplado (Video 2)

Moldeo al Vacío (Termoformado)

(Aplicaciones: láminas de plástico, envoltorios de alimentos, utensilios de cocina, juguetes, etc.)

Durante el proceso de moldeo en vacío, se calienta una lámina de plástico, que acto seguido se ajusta a un único molde mediante succión. Esta técnica ofrece una combinación de flexibilidad de diseño a un coste relativamente bajo en comparación con otros métodos de fabricación.

Recurso audiovisual:

• Moldeo al Vacío

3.2 Fabricación con Termoestables

Las cadenas de los polímeros termoestables están entrecruzadas químicamente, por lo que una vez establecida su estructura definitiva ya no pueden procesarse por acción del calor. Estos plásticos se polimerizan parcialmente en gránulos o en resinas líquidas y después se moldean con presión para formar la pieza definitiva.

Los métodos principales son:

• Moldeo por compresión
• Moldeo por impregnación de resinas

Moldeo por Compresión

En el moldeo por compresión se vierte la materia prima (polvo, gránulos, etc.) en el molde, se cierra este, y mediante calor y presión se deja fundir el plástico para que adopte la forma del objeto que se quiere obtener. Los moldes constan de una cavidad o molde hembra y de un molde macho.

Aplicaciones: piezas pequeñas como accesorios eléctricos (interruptores, enchufes, pulsadores, clavijas, etc.), mangos de cazos y de cubiertos, tapones de botellas, o pomos de puertas, y otras mayores como asientos de inodoros.

Recurso audiovisual:

• Moldeo por Compresión

Moldeo por Impregnación de Resinas

Sobre un molde abierto se extienden capas delgadas de resina líquida. Se añaden refuerzos de fibra de vidrio o de carbono.

Aplicaciones: depósitos, cascos de embarcaciones, paneles para automóviles o aviones.

Recurso audiovisual:

• Moldeo por Impregnación de Resinas

3.3 Espumación

El proceso consiste en introducir aire u otro gas en el interior de la masa de plástico de manera que se formen burbujas permanentes. Las burbujas se fijan a la masa cuando esta se solidifica, disminuyendo su densidad y peso.

Los gránulos de plástico espumado son tratados mediante inyección o extrusión para obtener las piezas definitivas.

Aplicaciones: Fabricación de esponjas, bolas, gomaespuma, envases para alimentos, embalaje protector (como el “poliexpán” o poliestireno expandido), cascos de ciclismo y de patinaje, etc.

Ejercicio de Aplicación

Indica qué sistema de procesado se ha empleado para fabricar los siguientes objetos:

• Botella: Moldeo por soplado, por ser una pieza hueca y de forma variable.
• Barreño: Moldeo por inyección, por ser una pieza gruesa.
• Recipiente de comida (espumado): Espumación, por tratarse de un material ligero y esponjoso.
• Regadera: Moldeo por soplado, por ser una pieza hueca.
• Base de enchufe: Moldeo por compresión, por ser un termoestable de forma irregular.

4. Trabajo con Plásticos en el Taller

Las técnicas básicas para trabajar con plásticos incluyen:

• Trazar y marcar materiales plásticos
• Doblar materiales plásticos
• Cortar materiales plásticos
• Perforar materiales plásticos
• Unión de materiales plásticos

Recurso audiovisual general: Técnicas de trabajo con plásticos

Cómo Trazar y Marcar Materiales Plásticos

Para marcar, se debe utilizar un listón de madera o una regla que haga de soporte. Luego, se utiliza un rotulador permanente o punzón. Si se desea marcar una pieza cilíndrica, se utiliza cinta aislante y luego se traza la pieza.

Cómo Doblar Materiales Plásticos

Mediante un calentador eléctrico se calienta la lámina de plástico previamente envuelta en papel. Una vez reblandecida la pieza, puede guiarse el doblado con la ayuda de piezas de madera. Para doblar un tubo, se utiliza una pistola de aire caliente.

Cómo Cortar Materiales Plásticos

Se puede utilizar un cúter, deslizando varias veces la cuchilla por la línea de corte. Se puede terminar cortándola ejerciendo una pequeña presión. Para láminas finas se puede utilizar la segueta con pelos planos de dientes finos. Para planchas más gruesas se utiliza la sierra de arco.

Cómo Perforar Plásticos

Si la lámina es muy delgada, se puede utilizar una barrena o punzón. Antes de taladrar láminas gruesas, se sujetan primero con un gato, intercalando un trozo de cartón. Se utilizan brocas para metales en la taladradora.

Cómo Unir Plásticos

Para pegar dos láminas de plástico en forma de L o T, se aplica adhesivo en la unión. Si se necesita pegar dos láminas una a continuación de la otra, se usa cola blanca y se deja secar. La mayoría admite cola termofusible que, al fundirse, se aplica en la unión. Al cabo de unos minutos, la unión es firme.

Los termoplásticos pueden unirse también mediante calor utilizando un soldador.

5. Reciclado y Gestión de Residuos Plásticos

En las sociedades industrializadas, el abuso de materiales plásticos desechables es elevado y está causando importantes problemas medioambientales. El plástico es un material poco biodegradable y sus residuos permanecen en el medio ambiente, terrestre o marino, durante mucho tiempo.

El reciclaje de los plásticos aminora tanto el problema del agotamiento de los recursos como el de la degradación del medio natural al reducir los residuos.

Métodos de Recuperación de Residuos Plásticos

• Reciclaje (Mecánico)
• Generación de energía eléctrica (Reciclaje Energético)
• Obtención de combustible

Fases del Reciclado

Los principales procesos de reciclado son:

• Recogida selectiva e identificación
• Reciclado mecánico
• Reciclado energético

Recogida Selectiva e Identificación

Aunque existen muchísimos tipos de plásticos, solo seis tipos (PET, HDPE, PVC, LDPE, PP y PS) constituyen el 90% de los desechos, por lo que la industria del reciclado se centra en ellos.

Lo primero que se debe hacer es separar los plásticos del resto de basura y depositarlos en el contenedor amarillo. Tras la recogida selectiva, lo siguiente es clasificarlos en la planta de reciclado de acuerdo con su tipo, bien a través de su número, sus siglas o su color. Una vez realizado este paso, comienza el verdadero proceso de reciclaje.

Reciclado Mecánico

Se utiliza para fabricar nuevos plásticos a partir de residuos reciclables. Los residuos del mismo tipo y color se limpian y trituran para elaborar gránulos. A continuación, se secan, se mezclan con materia prima nueva y se funden. El líquido resultante pasa por una extrusora para obtener la nueva forma.

Reciclado Energético (Incineración)

No todos los tipos de plásticos pueden reciclarse mecánicamente, especialmente si están demasiado sucios o deteriorados. Para ellos, se utiliza la incineración. El plástico se aprovecha como combustible para producir energía eléctrica.

Funcionamiento del Reciclado Energético:

1. Se introduce el plástico y se conduce a los quemadores donde se produce la incineración.
2. Como resultado, se crea vapor de agua en la caldera que hará girar la turbina y el alternador, produciendo la salida del vapor condensado.
3. Con esto, se genera la energía eléctrica que será conducida por la red eléctrica.

6. Los Plásticos en la Industria Textil

Muchos de los materiales que componen nuestra ropa son plásticos. Nuestra ropa está compuesta de tejidos constituidos por hilos entrecruzados que provienen de fibras sintéticas (como el nailon) y fibras naturales (como el algodón).

Un material textil está formado por fibras o hebras usadas en forma de hilos para formar un tejido.

Clasificación de las Fibras Textiles

Fibras Naturales

Se extraen de las materias primas de la naturaleza. Pueden ser de origen vegetal (como el algodón o el lino), de origen animal (como la lana o la seda), o de origen mineral (como la fibra de vidrio).

Fibras Sintéticas

Son materiales plásticos que provienen de los derivados del petróleo. Por lo tanto, son enteramente químicos. Son las más utilizadas en la actualidad porque duran mucho, son resistentes, no se arrugan mucho, se lavan fácilmente, etc. Ejemplos: elastano, nailon, poliéster, lycra, etc.

6.1 Fibras Sintéticas Comunes

• Elastano: Es una fibra sintética de gran elasticidad y resistencia. Seca rápidamente y resiste el sudor, por lo que se usa en prendas deportivas y prendas de vestir como medias o leggins.
• Nailon: Es un polímero que pertenece al grupo de las poliamidas. Se trata de una fibra elástica y resistente que no precisa planchado, y se utiliza en la confección de medias, impermeables y telas de punto.
• Poliéster: Es un elastómero que se mezcla muy bien con fibras naturales, por lo que se utiliza mucho en el sector textil para reducir las arrugas, suavizar el tacto y conseguir que el tejido seque más rápidamente.