Plásticos: Propiedades, Estructura, Clasificación y Procesos

Se conoce con el nombre de plásticos (o polímeros) a un grupo de sustancias obtenidas a partir de compuestos orgánicos, cuyo principal componente es el carbono.

Propiedades Generales de los Plásticos

• Conductividad eléctrica nula: Se usan como aislantes eléctricos.
• Conductividad térmica baja: Se usan como aislantes térmicos.
• Resistencia mecánica: Resultan muy resistentes.
• Combustibilidad: Arden con facilidad.
• Económicos: Son sencillos de fabricar y pueden combinarse con otros materiales, lo cual permite crear materiales compuestos con mejores propiedades.

Estructura Molecular de los Plásticos

Los plásticos se forman por la unión de moléculas elementales que se denominan monómeros, los cuales se enlazan entre sí y forman largas cadenas que se denominan polímeros. Este proceso se conoce como polimerización.

Clasificación de los Plásticos

Los plásticos se pueden clasificar según su estructura o según su origen.

Según su Estructura

• Termoplásticos: Son plásticos que se ablandan al calentarlos y arden con facilidad. Un ejemplo es el PVC. Están formados por cadenas largas de polímeros entrelazadas débilmente entre sí.
• Termoestables: Son plásticos que solo pueden moldearse una vez por la acción del calor. Al recalentarlos, se carbonizan y se descomponen. Un ejemplo es la baquelita. Están formados por cadenas largas de polímeros fuertemente entrelazadas entre sí.
• Elastómeros: Son plásticos que se caracterizan por su gran elasticidad, adherencia y baja dureza. Un ejemplo es el neopreno. Están formados por cadenas de polímeros entrelazadas entre sí, formando una estructura en forma de red con pocos enlaces; por eso son tan elásticos.

Según su Origen

• Plásticos Naturales: Son plásticos que provienen de sustancias naturales como la celulosa (celofán), la caseína de la leche (galatita) o el caucho. Las dos primeras se pueden considerar termoplásticos y el caucho, un elastómero.
• Plásticos Sintéticos: Son plásticos que se obtienen principalmente de productos derivados del petróleo, el carbón y el gas natural. Pueden ser termoplásticos, termoestables o elastómeros.

Tipos de Plásticos Más Empleados

Termoplásticos

Termoestables

Elastómeros

Conformación de Plásticos: Técnicas de Fabricación

Las técnicas más utilizadas para la conformación de plásticos son el prensado, la extrusión, la extrusión con soplado, el moldeo por inyección, la laminación y la termoconformación.

Prensado o Moldeo por Compresión

Es el sistema más sencillo de moldear. Está formado por un molde dividido en dos partes que encajan herméticamente, dejando un hueco destinado al material plástico en forma de granulado o polvo. Se cierra a presión y se calienta hasta conseguir la forma buscada. Es necesario un enfriamiento para poder sacar la pieza del molde. Se utiliza principalmente para plásticos termoestables, como en la fabricación de probetas de ensayo, pequeñas piezas de baquelita (por ejemplo, mangos aislantes de utensilios de cocina) y accesorios eléctricos.

Moldeo por Extrusión

Se utiliza para plásticos termoplásticos en la fabricación de productos semiacabados como tubos de desagüe, perfiles, recubrimientos de conductores, planchas y láminas. El proceso es el siguiente:

1. La materia prima se introduce en forma de gránulos por una tolva.
2. Los gránulos entran en un tornillo sin fin que los desplaza y empuja hacia adelante. Esto provoca que la masa entre en contacto con las paredes calientes del cilindro y se caliente hasta fundirse.
3. Bajo la presión del tornillo, la masa fundida atraviesa el cabezal o troquel, adquiriendo la forma deseada.
4. Finalmente, el producto se enfría lentamente en un baño de refrigeración y las piezas obtenidas se recogen mediante un sistema de arrastre. En el caso de tubos o perfiles de longitudes determinadas, un elemento acoplado a la máquina los corta automáticamente según su longitud.

Moldeo por Inyección

Se utiliza para plásticos termoplásticos y es muy empleada porque permite fabricar objetos moldeados para utensilios domésticos. El proceso es el siguiente:

1. Mediante una máquina de inyección, similar a una extrusora, se introduce una cierta cantidad de material termoplástico en una cavidad que precede al molde.
2. El material fundido es inyectado a presión en el molde mediante el propio tornillo.
3. El material se enfría al entrar en contacto con las paredes frías del molde, tomando la forma de este.
4. Un pistón hidráulico abre el molde, se extrae la pieza y se vuelve a cerrar, reiniciando el proceso.

Moldeo por Inyección o Extrusión y Soplado

Se usa para fabricar objetos huecos, como botellas. El proceso es el siguiente:

1. Mediante inyección o extrusión, se obtiene un tubo llamado preforma, que se introduce en un molde hueco con la forma del objeto final.
2. Una vez cerrado el molde, se calienta hasta que la preforma se ablande y se inyecta aire comprimido en su interior para que se infle y se adhiera al molde, adoptando su forma.
3. Se enfría en contacto con las paredes frías del molde y se extrae el objeto.

Laminación

Es usada para los plásticos termoplásticos. El plástico granulado se calienta sin fundirse y pasa por una serie de rodillos (tren de laminación) para darle forma de lámina. Cuantos más rodillos, más fina será la lámina. Se producen láminas de PVC, portafolios, transparencias, bobinas de plástico para la fabricación de bolsas, sacos, etc.

Termoconformación o Conformación al Vacío

Parte de una plancha ya elaborada. Se utiliza para plásticos termoplásticos. El proceso es el siguiente:

1. Se parte de un material semielaborado en forma de lámina.
2. Unas resistencias calefactoras o de radiación infrarroja calientan la lámina hasta ablandarla.
3. La máquina adapta el molde a la lámina, se cierra, se extrae el aire mediante una bomba de vacío y la lámina se adhiere al molde, adoptando su forma.
4. Se enfría al entrar en contacto con las paredes del molde, este se abre y se extrae la pieza. Con esta técnica se pueden fabricar piezas como envases de yogures, hueveras o bases expositoras para cajas de bombones.

Reciclaje de Plásticos

Los tipos de plásticos se identifican mediante unas letras indicativas y un número dentro de un triángulo, lo cual facilita su clasificación y, por ende, el reciclaje, repercutiendo favorablemente en el medio ambiente.

Existen tres procedimientos de reciclaje:

• Reciclaje Mecánico: Las piezas usadas se recogen y se clasifican. Después se limpian, trituran y se vuelven a fundir para obtener un granulado que se utiliza en la fabricación de nuevos plásticos, como suelos plastificados o botellas.
• Reciclaje Químico: Consiste en recuperar los monómeros mediante un proceso químico para utilizarlos como materia prima.
• Incineración: Consiste en quemar los plásticos en una caldera para producir vapor y generar energía eléctrica. Esta es la opción menos deseable y se lleva a cabo cuando el material está muy deteriorado y no puede reciclarse de otra manera.

Materiales Pétreos: Origen, Tipos y Aplicaciones

Los materiales pétreos se obtienen de las rocas. Se encuentran en la naturaleza constituyendo grandes bloques como el mármol, el granito y la pizarra, que se extraen de las canteras. También se pueden encontrar en forma de fragmentos de diversos tamaños, como las arenas y las gravas. Los más utilizados son:

• Mármol y Granito: Son dos rocas que se caracterizan por su elevada densidad, resistencia, dureza y gran resistencia a las condiciones medioambientales. Presentan dibujos y coloraciones naturales muy variadas, llamadas vetas. Una vez pulidos, adquieren un brillo intenso. Se utilizan para el recubrimiento de suelos y paredes.
• Pizarra: Es un material duro, denso y compacto, lo que lo hace impermeable. Se extrae en losas delgadas y lisas que, tras ser cortadas y prensadas, se utilizan principalmente para recubrir tejados.

Materiales Pétreos Aglomerantes

Son materiales empleados para unir otros elementos. Los más importantes son:

• Yeso: Se obtiene de la piedra de yeso, que se tritura y se cuece hasta la deshidratación para obtenerlo en forma de polvo. Es un material soluble y adherente, resistente a esfuerzos de compresión y al fuego.

  Aplicaciones del Yeso:

  • Mezclado con agua, para obtener una pasta que se endurece rápidamente, se utiliza en la construcción de bóvedas, tabiques, placas y moldes.
  • Para revestimientos interiores de edificios y pavimentos.
• Cemento: Se obtiene a partir de la mezcla triturada y cocida (a temperaturas de 1.250 °C) de piedra caliza y arcilla. Una vez molida, se le añade una pequeña cantidad de yeso. El resultado es un polvo de color grisáceo que, mezclado con agua, forma una pasta fácil de trabajar que fragua y adquiere gran dureza y resistencia.

  Aplicaciones del Cemento:

  • Para la fabricación de mortero y como aglomerante de otros materiales de construcción (ladrillos, bloques).
• Mortero: Es un material aglomerante formado por arena y cemento. Amasado con agua, forma una pasta que se endurece.

  Aplicaciones del Mortero:

  • Como aglomerante de otros materiales de construcción (ladrillos, bloques y pavimentos).
  • En la fabricación de piedra artificial.
• Hormigón: Es una mezcla de grava, arena, agua y cemento, que fragua y se endurece. Ofrece una gran resistencia a la compresión y se adhiere bien al acero.

  Aplicaciones del Hormigón:

  • Construcción de la estructura de viviendas (bases, columnas, vigas y placas).
  • Puentes, túneles y diversas estructuras.

Materiales Cerámicos: Propiedades, Tipos y Usos

Los materiales cerámicos se obtienen a partir de las arcillas, muy abundantes en la naturaleza. Presentan plasticidad (pueden ser fácilmente moldeadas cuando se humedecen con agua), son blandas y porosas, resisten elevadas temperaturas y son químicamente inertes. Dependiendo del tratamiento de las materias primas, se distinguen:

Cerámicas Gruesas

• Arcilla Cocida: Se elabora con arcilla ordinaria de color rojo mate. Tiene un tacto duro y áspero. Es frágil. Puede aparecer recubierta o no de un esmalte blanco.

  Aplicaciones de la Arcilla Cocida:

  • Para hacer ladrillos, tejas y otros elementos de construcción.
  • Para objetos de alfarería (vasijas, recipientes, macetas, etc.).
• Loza: Se obtiene a partir de una mezcla de arcilla blanca con sílice y feldespato. Tiene un tacto fino y suave y elevada dureza. Se le aplica una capa de barniz o de esmalte.

  Aplicaciones de la Loza:

  • Para la fabricación de vajillas, objetos decorativos, azulejos, etc.
• Refractarios: Están formados por arcilla cocida con óxidos de metales. Son resistentes a temperaturas superiores a 3.000°C.

  Aplicaciones de los Refractarios:

  • Se utilizan para el revestimiento interior de hornos (por ejemplo, en la fabricación de acero o en hornos de alfarería).
  • Componentes eléctricos y electrónicos.

Cerámicas Finas

• Gres: Está formado por arcillas refractarias. Tiene aspecto vitrificado (similar al vidrio) y es muy duro.

  Aplicaciones del Gres:

  • Para baldosas y azulejos muy duros y resistentes, canalizaciones, ladrillos, etc.
• Porcelana: Se obtiene de una arcilla blanca denominada caolín. Es muy compacta y muy dura. Resistente a los ácidos.

  Aplicaciones de la Porcelana:

  • Vajillas y objetos decorativos.
  • Aislantes eléctricos en postes y torres de transmisión de corriente eléctrica.
  • Sanitarios.
  • Industria química.

El Vidrio: Propiedades y Técnicas de Conformación

El vidrio es un material transparente o translúcido que puede adquirir diferentes calidades cromáticas. Es impermeable, suave al tacto, duro pero muy frágil; es resistente a las condiciones medioambientales y a los agentes químicos. Es un buen aislante térmico, eléctrico y acústico.

Técnicas de Conformación del Vidrio

• Soplado automático.
• Flotación sobre un baño de estaño.