Plásticos y polímeros: clasificación, propiedades y procesos de conformado

Plásticos y polímeros: definición y conceptos básicos

Los plásticos son materiales con una estructura parecida: son moldeables cuando se les aplican condiciones adecuadas de presión y temperatura, y mantienen su forma cuando estas condiciones cesan. Existen plásticos sintéticos, que se obtienen a partir del petróleo y sus derivados, y plásticos naturales, que se obtienen directamente de materias primas naturales.

Los plásticos tienen una estructura repetitiva en la que se repite una unidad básica denominada monómero. La unión de monómeros forma una cadena llamada polímero, compuesta frecuentemente por átomos de carbono e hidrógeno.

Clasificación general

Según su comportamiento térmico y su estructura polimérica, los plásticos se clasifican en:

• Termoestables: plásticos formados por cadenas de polímeros entrecruzadas con enlaces fuertes entre ellas.
• Termoplásticos: plásticos formados por cadenas lineales de polímeros con enlaces débiles entre sí.
• Elastómeros: materiales muy flexibles, formados por cadenas de polímeros enrolladas o entrelazadas que permiten gran recuperación elástica.

Materiales termoplásticos

Los materiales termoplásticos se ablandan con el calor y se pueden moldear y volver a fundir tantas veces como se desee debido a la débil unión entre sus polímeros. Entre los termoplásticos más comunes se encuentran:

• PET (polietileno tereftalato): plástico totalmente reciclable, ligero, resistente al desgaste y a la rotura, y de gran transparencia.
• HDPE (polietileno de alta densidad): opaco, poco flexible y resistente a agentes químicos.
• PVC (policloruro de vinilo): muy resistente a la abrasión y a los impactos.
• LDPE (polietileno de baja densidad): flexible y fácil de rayar.
• PP (polipropileno): fácilmente moldeable y coloreable.
• PS (poliestireno): ligero y frágil; el poliestireno expandido (porexpán) es muy utilizado en embalajes y envases alimentarios.
• Otros: mezclas de varias resinas.

Plásticos termoestables

En los plásticos termoestables las cadenas de polímeros están entrelazadas formando redes. Esta unión hace que puedan ser moldeados mediante calor, pero, una vez conformados, no puedan volver a fundirse para tomar una forma diferente. Si se exponen a temperaturas muy elevadas, se degradan o se descomponen. Ejemplos:

• Melamina: resistente a altas temperaturas.
• Baquelita: resiste muy bien el calor (aunque a temperaturas muy elevadas se carboniza y se descompone).
• Resinas de poliéster: rígidas y frágiles.

Elastómeros

Los elastómeros son materiales muy flexibles que recuperan su forma y dimensiones cuando dejan de actuar sobre ellos las fuerzas externas. Se degradan fácilmente con el calor y, una vez moldeados, por lo general no pueden volver a fundirse. Ejemplos relevantes:

• Caucho: su principal propiedad es la elasticidad.
• Neopreno: flexible, aislante e impermeable.
• Siliconas: flexibles, suaves y muy resistentes.

Propiedades y consideraciones

Las propiedades específicas dependen de la estructura molecular y de aditivos o mezclas de resinas. Entre las características a considerar están la resistencia al desgaste, transparencia, flexibilidad, resistencia química, facilidad de moldeo y reciclabilidad.

Procesos de conformado principales

A continuación se describen los procedimientos más utilizados para transformar los plásticos en piezas y productos:

• Extrusión: procedimiento empleado con materiales termoplásticos. El material plástico se vierte por la tolva y pasa por un tubo calentado; el producto obtenido se refrigera y se corta según necesidad.
• Moldeo por inyección: el plástico fundido se inyecta en un molde frío, donde solidifica y adopta la forma deseada.
• Moldeo por compresión: se utiliza con plásticos termoestables; el material se coloca en un molde, se aplica calor y presión hasta su curado.
• Soplado: se insufla aire en el interior de una masa plástica, que se dilata y adopta la forma del molde (muy usado en envases y botellas).
• Conformado al vacío: láminas plásticas que se calientan y se depositan sobre un molde; mediante vacío la lámina se adapta al contorno del molde.

Observaciones finales

La elección del tipo de plástico y del proceso de conformado depende de las propiedades requeridas en el producto final (resistencia mecánica, térmica, química, transparencia, flexibilidad, coste y reciclabilidad). Es fundamental conocer las limitaciones de cada familia de polímeros para asegurar un diseño y un proceso de fabricación eficientes.