Fundamentos de Polímeros: Estructura, Clasificación y Procesos de Fabricación Plástica

1. Fundamentos de los Materiales Plásticos

1.1 El Origen de los Plásticos

Los plásticos son materiales formados por polímeros, que son grandes moléculas formadas por la unión repetida de monómeros.

Los polímeros pueden ser naturales (lana, seda, resinas) o sintéticos (plásticos).

La mayoría de los plásticos sintéticos provienen del petróleo, que se destila para obtener compuestos básicos como etileno, propileno, etc.

1.2 Monómeros y Polímeros

• Monómeros: Moléculas pequeñas que se unen para formar polímeros.
• Polimerización: Proceso químico que une monómeros para formar cadenas largas.

Ejemplos de Polimerización:

• Eteno → Polietileno (PE)
• Propeno → Polipropileno (PP)
• Cloroeteno → PVC

2. Tipos de Polímeros

Polímeros Termoplásticos

Presentan cadenas lineales o ramificadas que se pueden fundir y moldear varias veces.

• Ejemplos: Polietileno (PE), Polipropileno (PP), PVC, Poliestireno (PS).
• Usos: Envases, juguetes, tuberías.

Polímeros Termoestables

Poseen cadenas entrelazadas que, una vez moldeadas, no se pueden volver a fundir. Son rígidos y resistentes al calor.

• Ejemplos: Resinas epoxi, baquelita.
• Usos: Componentes eléctricos, adhesivos, recubrimientos.

2.3 Polímeros Elastómeros

Tienen una estructura que permite gran elasticidad.

• Se deforman y vuelven a su forma original.
• Ejemplos: Caucho natural y sintético.
• Usos: Neumáticos, gomas, sellos.

3. Técnicas de Fabricación con Plásticos

Los plásticos se moldean calentando el material antes de introducirlo en un molde. El polímero suele presentarse triturado, en polvo o en bolitas, que serán fundidos.

Extrusión

El plástico fundido se fuerza a través de una boquilla para crear formas continuas.

• Se usa para fabricar láminas, tubos y perfiles.
• La máquina extrusora consta de un dosificador que introduce el material en un cilindro, donde se calienta. El polímero fundido es obligado a avanzar hacia la boquilla de salida por un mecanismo de tornillo sin fin. Cuando sale, el material es enfriado por medio de un chorro de aire frío o de líquido refrigerante.

Inyección

• El plástico fundido se inyecta a presión en un molde.
• Esta técnica es muy parecida a la extrusión; la diferencia está en que la boquilla de salida está acoplada a un molde que debe rellenarse. Una vez en el molde, el polímero se enfría y adopta la forma deseada.
• Se utiliza para fabricar piezas complejas y en grandes cantidades.

Conformación al Vacío

Una lámina de plástico se calienta y se estira sobre un molde usando vacío.

• Se utiliza con láminas de material termoplástico que se colocan en un molde cerrado provisto de calentadores (pueden ser simples resistencias eléctricas, infrarrojos y microondas). Cuando la lámina está caliente, se activa una bomba de vacío que obliga a la plancha a adquirir la forma del molde.

Conformación por Moldeo

Se introduce el polímero en polvo o líquido en el interior de un molde. El cierre del molde debe ser estanco para que no pueda escapar nada de material. A continuación, se introduce en un horno que debe estar a temperaturas entre 250 ºC y 450 ºC. El molde empieza a girar sobre dos ejes perpendiculares.