Fundamentos de los Polímeros Plásticos: Composición, Propiedades y Procesos Industriales

¿Qué son los Plásticos?

Los plásticos son materiales formados por largas cadenas de átomos que contienen carbono, denominadas polímeros.

Clasificación de los Plásticos

Según su Origen

• Naturales: Plásticos que provienen directamente de materias primas vegetales y animales, como la caseína (de la leche), el interior del calamar (chipirón) o el látex (de vegetales).
• Artificiales o Sintéticos: Plásticos derivados de recursos como el petróleo, el carbón o el gas natural. Ejemplos incluyen el PVC (Policloruro de Vinilo), el PET (Tereftalato de Polietileno), el Plexiglás (Polimetilmetacrilato) y el Teflón (Politetrafluoroetileno).

Según su Comportamiento al Calor

• Termoplásticos:
  • Son generalmente económicos.
  • No son muy resistentes a altas temperaturas.
  • Se funden con el calor y son moldeables repetidamente.
  • Formados por cadenas de átomos unidas débilmente.
• Termoestables:
  • Son más caros.
  • Son muy resistentes al calor.
  • No se funden; en su lugar, se descomponen a altas temperaturas.
  • Formados por cadenas de átomos unidas fuertemente (reticuladas).
• Elastómeros:
  • Se obtienen por vulcanización (proceso que implica caucho, azufre y calor, típicamente a 160ºC).
  • Poseen alta resistencia y elasticidad.
  • Sus cadenas de átomos están plegadas lateralmente entre sí, permitiendo una gran deformación y recuperación.

Propiedades del Poliestireno Expandido (EPS)

También conocido como corcho blanco o Porexpan, el poliestireno expandido presenta las siguientes propiedades:

• Resistencia a los golpes.
• Aislamiento térmico, acústico y a la humedad.
• Es ligero, con una densidad baja.
• 100% reciclable.
• Económico.
• Higiénico.
• Generalmente considerado de bajo impacto ambiental en su uso, aunque su combustión puede generar emisiones.

Definición de Polímero

Un polímero es una macromolécula formada por la unión repetida de unidades más pequeñas (monómeros) para crear una cadena larga. El proceso industrial por el que se forman los plásticos a partir de estas uniones se denomina polimerización.

La Regla de las 3R (o 3A)

La "Regla de las 3R" (Reducir, Reutilizar, Reciclar) es un principio fundamental para la gestión de residuos y el consumo responsable:

• Reducir: Disminuir el consumo de productos y, en particular, de envases.
• Reutilizar: Dar un segundo uso a los objetos o materiales antes de desecharlos.
• Reciclar: Transformar un material de desecho para volver a fabricar un producto similar o diferente, recuperando así el material de origen.

Propiedades Generales de los Plásticos

Los plásticos comparten varias propiedades comunes:

• Impermeabilidad.
• Son ligeros y su densidad es baja.
• Actúan como aislantes:
  • Térmicos.
  • Eléctricos.
  • Acústicos.
  • A la humedad.
• Son dúctiles (pueden estirarse sin romperse).
• Poseen resistencia mecánica.
• Son maleables (pueden deformarse sin romperse).

Propiedades Específicas de los Materiales Plásticos

• Dureza: Mide la resistencia de un material a ser rayado o penetrado.
• Tenacidad: Es la resistencia de un material a ser golpeado o a la propagación de grietas.
• Elasticidad: Es la propiedad de un material para resistir ser estirado y volver a su forma original una vez cesa la fuerza.
• Flexibilidad: Es la propiedad de un material para resistir ser deformado sin romperse, permitiendo doblarse.

Tipos de Reciclado de Plásticos

• Reciclado Químico: Mediante el uso de sustancias químicas, se descomponen los plásticos para obtener los monómeros o materiales base, que luego se utilizan para fabricar nuevos objetos.
• Reciclado Mecánico: Consiste en triturar los plásticos para obtener un granulado que puede ser fundido y moldeado para fabricar nuevos productos plásticos.
• Reciclado Energético: Los plásticos se emplean como combustible para generar calor o energía eléctrica, aprovechando su alto poder calorífico.

Modificación de Plásticos: Cargas y Aditivos

Adición de Cargas (Elementos Físicos)

Las cargas son elementos físicos que se añaden a los plásticos para:

• Reducir costes, al utilizar menos materia prima plástica.
• Potenciar alguna propiedad específica del material.

Ejemplos de cargas incluyen: serrín, fibras textiles, papel o fibras de vidrio.

Adición de Aditivos (Elementos Químicos)

Los aditivos son elementos químicos que se incorporan a los plásticos para:

• Conferir propiedades específicas, como flexibilidad o resistencia.

Ejemplos de aditivos incluyen: colorantes, pigmentos o espesantes.

Ejemplos de Plásticos Termoplásticos y sus Aplicaciones

• Poliestireno (PS):
  • Duro: Aplicaciones en envases de productos lácteos y cajas para huevos.
  • Expandido (EPS): Utilizado en embalajes.
  • Alta Densidad (HIPS): Aplicaciones en cubos, recipientes y juguetes.
• Polietileno (PE):
  • Baja Densidad (LDPE): Comúnmente usado en bolsas.
• Polipropileno (PP): Frecuentemente empleado en botellas.
• Metacrilato (PMMA): Utilizado en faros de vehículos y gafas.
• Teflón (PTFE): Conocido por su uso en sartenes antiadherentes, revestimientos de aviones y naves espaciales, y recubrimiento de cables.
• Celofán: Usado principalmente para embalaje.
• Nailon (PA): Presente en tejidos, cepillos de dientes y cuerdas de raquetas.

Ejemplos de Plásticos Termoestables y sus Aplicaciones

• Poliuretano (PU): Utilizado en espuma para colchones y aislantes.
• Resinas Fenólicas (Baquelita): Empleadas en mangos y asas de utensilios de cocina, debido a su resistencia al calor.
• Melamina: Usada en accesorios eléctricos y encimeras de cocinas.
• Resinas de Poliéster (UP): Presentes en cascos de protección para motos, embarcaciones, carrocerías de coches y cañas de pescar.

Ejemplos de Elastómeros y sus Aplicaciones

• Caucho Natural (NR): Utilizado en aislamiento térmico y neumáticos.
• Caucho Sintético (SBR, NBR, etc.): Ampliamente usado en neumáticos y diversas aplicaciones industriales.
• Neopreno (CR): Empleado en trajes de inmersión y juntas.

Procesos de Fabricación de Plásticos

Extrusión

La extrusión es un proceso continuo utilizado principalmente para termoplásticos, que consta de los siguientes pasos:

1. El material termoplástico, en forma de gránulos, se introduce por la tolva de alimentación.
2. Cae en un cilindro previamente calentado, donde se funde mientras un tornillo (o husillo) lo empuja hacia adelante.
3. El plástico fundido pasa por una boquilla de salida que le da la forma deseada.
4. Finalmente, se refrigera en un baño de agua para que solidifique.

Aplicaciones: Fabricación de tuberías, perfiles y recubrimiento de cables.

Calandrado

El calandrado es un proceso que consiste en hacer pasar el material termoplástico (generalmente procedente de la extrusión) entre varios cilindros giratorios.

De esta manera, se obtienen láminas y planchas continuas. El acabado (brillo, mate, rugoso, etc.) depende del recubrimiento del último cilindro.

Aplicaciones: Fabricación de encimeras o muebles de cocina, portafolios, transparencias, films y bolsas.