Fundamentos de Materiales Poliméricos: Caucho, Bioplásticos y Procesos Industriales

El Caucho Natural: Obtención y Vulcanización

El caucho natural es un jugo lechoso denominado látex, que se obtiene de un árbol tropical llamado Hevea brasiliensis. El látex se coagula rápidamente y pierde sus propiedades elásticas. Para evitarlo, se le añade ácido fórmico, obteniendo así el caucho crudo.

El caucho crudo presenta limitaciones térmicas: por debajo de -10 °C se vuelve quebradizo y por encima de +25 °C se hace pegajoso. Este problema se soluciona mediante la vulcanización, un proceso descubierto en 1839 por Charles Goodyear, que consiste en:

• Se tritura el caucho crudo.
• Se mezcla con azufre.
• Se eleva la temperatura a un valor superior al de fusión del azufre (aproximadamente 142 °C).

Cuanto mayor es la proporción de azufre, mayor es la dureza y la resistencia del material resultante.

Clasificación del Caucho Vulcanizado según el Contenido de Azufre

1. Goma Blanda

   Contiene entre un 4% y un 20% de azufre. Es la utilizada, por ejemplo, en las gomas del pelo. Cuanto menos azufre contenga, más elástica y más dilatable será. Sin embargo, al cabo de cierto tiempo, tiende a volverse frágil, pierde elasticidad y se vuelve pegajosa. Para prolongar su vida útil y protegerla contra la humedad, se suele mezclar con talco.

2. Goma Dura

   Contiene entre un 20% y un 60% de azufre. Se puede mecanizar mediante arranque de viruta, aunque desgasta las herramientas rápidamente. Se utiliza en la fabricación de manivelas.

3. Goma Esponjosa

   El caucho es agitado en polvo para conseguir espuma. Posteriormente, la espuma se vierte en moldes y se vulcaniza. Se utiliza en la fabricación de colchones y elementos de amortiguación.

Caucho Sintético y Bioplásticos

Caucho Sintético

El caucho sintético se obtuvo por primera vez en Alemania durante la Primera Guerra Mundial. Se obtiene a partir de derivados del petróleo y posee propiedades muy similares a las del caucho natural.

Neopreno

Es un caucho artificial de altas prestaciones mecánicas, conocido por su resistencia química y térmica. Se utiliza comúnmente en la fabricación de trajes de inmersión.

Bioplásticos

Los bioplásticos se obtienen a partir de vegetales. El gran inconveniente de su producción tradicional es la necesidad de terreno fértil y el consecuente impacto ambiental en la agricultura. Por ello, actualmente se está investigando la obtención de bioplásticos a partir de residuos orgánicos.

Técnicas de Fabricación de Materiales Poliméricos

1. Método por Compresión para Plásticos Termoestables

   Se coloca el plástico en un molde de acero y se calienta hasta que se vuelve pastoso. Con una prensa hidráulica se aplica presión para que el plástico tome la forma del molde. Esta técnica se utiliza para piezas que deban resistir altas temperaturas.

2. Extrusión

   Consiste en hacer pasar una masa de plástico fluido a través de un orificio cuya forma determina la geometría del objeto final. Se utiliza una máquina extrusora formada por una tolva (por donde entra el plástico), un tornillo sin fin (para comprimir el plástico) y unos calentadores que lo funden. Se emplea para fabricar tubos, mangueras, perfiles, etc.

3. Inyección

   Se usa una máquina extrusora que compacta y funde el plástico, el cual es introducido a presión dentro de un molde metálico. Posteriormente, se enfría para que se endurezca y se extrae el producto acabado del molde. Permite obtener formas complicadas con medidas muy precisas, como platos y carcasas.

4. Conformación por Soplado

   Con una extrusora se da forma a un tubo de plástico (parison) y se inyecta aire en su interior hasta que se adapta a las paredes del molde. Es ideal para la fabricación de objetos huecos, como botellas y depósitos.

5. Moldeo al Vacío

   Se coloca una lámina de plástico sobre el molde que se desea fabricar. Mediante resistencias eléctricas, se calienta la lámina hasta reblandecerla. Se ponen en contacto el molde y la lámina, y se extrae el aire por detrás para que el plástico se adapte a las paredes del molde. Se utiliza para objetos con paredes finas.

6. Calandrado

   Se utiliza una calandra. Mediante una tolva, se introduce el plástico fundido en la calandra y se hace pasar por rodillos que le dan forma de lámina o placa. Se emplea para fabricar placas de PVC o láminas flexibles.

7. Moldeo Rotacional

   Consiste en hacer girar un molde que tiene en su interior un plástico fundido. La fuerza centrífuga hace que el plástico se adhiera a las paredes del molde, tomando la forma del objeto que se quiere fabricar. Es adecuado para objetos de gran tamaño, como canoas o contenedores.

8. Moldeo por Inmersión

   Consiste en sumergir un molde de porcelana o vidrio en un baño de plástico fundido. De esta manera, el plástico se adhiere a las paredes del molde, formando una fina capa alrededor. Seguidamente, se saca el molde del baño y se seca el plástico. Cuando el recubrimiento se ha solidificado, se extrae del molde. Se utiliza en la fabricación de preservativos, guantes y otros recubrimientos finos.

9. Hilado

   Técnica utilizada específicamente para obtener los hilos de las fibras textiles sintéticas.