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Plásticos y nuevos materiales
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Plásticos y nuevos materiales
Francis Gabriel Callan Ruiz
Índice
1. Introducción plásticos
2. Plásticos
Definición
-Clasificación
-Plásticos de uso común según estructura interna
-Fabricación de plásticos
-Conformación de plásticos
-Reciclaje de plásticos
3. Introducción nuevos materiales
4. Nuevos materiales
Introducción plásticos
El primer material sintético creado por el hombre, el plástico se ha convertido en uno de los materiales mas indispensables de la vida moderna. Los hay naturales y sintéticos (la mayoría). Estos a su vez se clasifican según su estructura interna.
Introducción plásticos
Los plásticos
Plásticos
Son materiales formados por moléculas muy grandes llamadas polímeros,
formadas por largas cadenas de átomos que contienen materiales de origen
orgánico y de elevado peso molecular. Están compuestos fundamentalmente
de carbono y otros elementos como el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno o
el azufre.
• A su vez estas macromoléculas están formadas por otras mas pequeñas
llamadas monómeros (p.e. monómero de etileno)
• Polímero = Macromolécula
• Aplicaciones múltiples en transporte, envases y embalajes, construcción...
Clasificación
Los plásticos se clasifican de la siguiente manera:
-.Por su naturaleza
Naturales
Sintéticos
-.Por su estructura interna
Termoplásticos
Termoestables
Elastómeros
Por su naturaleza
Naturaleza
Por su naturaleza, los plásticos se clasifican en naturales y sintéticos.
Naturales: Los plásticos naturales se obtienen directamente de materia primas (látex, la caseína de la leche y la celulosa)
Sintéticos: Los plásticos sintéticos se elaboran a partir de compuestos derivados del petróleo, el gas natural o el carbón. La mayoría de plásticos pertenecen a este grupo.
Estructura interna
Por su estructura interna
Termoplásticos
Se ablandan con el calor, pudiéndose moldear con nuevas formas que se
conservan al enfriarse.
Es debido a que las macromoléculas están unidas por débiles fuerzas que se rompen con el calor.
Enumeración:
- Polietileno (PE)
- Polipropileno (PP)
- Poliestireno (PS)
- Cloruro de polivinilo (PVC)
- Metacrilato
- Teflón
- Celofán
- Nailon o poliamida (PA)
Termoplásticos
Termoestables
Con el calor se descomponen antes de llegar a fundir, por lo que no se les puede moldear. Son frágiles y rígidos. Es debido a que los polímeros están muy entrelazados.
Enumeración:
-Poliuretano
-Resinas fenólicas
-Melamina
Termoestables
Elastómeros
Plásticos que se caracterizan por su gran elasticidad, adherencia y baja dureza. Estructuralmente son intermedios entre los
termoplásticos y los termoestables.
Enumeración:
-Caucho natural
-Caucho sintético
-Neopreno
Elastómeros
Plásticos de uso común según su estructura interna:
Plásticos de uso común según estructura interna
Termoplásticos:
Poliestireno
PVC
Nailon
Polietileno
Polipropileno
Termoestables:
Resina de poliéster
Resina epoxi
Baquelita
Melamina
Elastómeros
Caucho
Neopreno
Silicona
Fabricación de plásticos
Al proceso de fabricación de plásticos se le denomina POLIMERIZACIÓN.
Métodos:
Por adición:
Por un proceso de unión de monómeros, formando largas cadenas o fibras poliméricas que darán origen al plástico.
Por condensación:
Por una reacción química mediante la cual varias
moléculas se combinan para formar una sustancia polimérica.
Técnicas de conformación del plástico
Conformación de plásticos
Las técnicas de conformado de plásticos se refieren a los sistemas que se
usarán para dar forma o crear objetos tecnológicos con el plástico previamente
fabricado.
Las técnicas más comunes son:
-Extrusión
-Moldeo
Por compresión (exclusivo a termoestables)
Por soplado
Por inyección
Centrífugo o rotomoldeo
-Calandrado
-Conformado al vacío
Por extrusión
En el moldeo por extrusión se utiliza un transportador de tornillo helicoidal. El polímero es transportado desde la tolva, a través de la cámara de calentamiento, hasta la boca de descarga, en una corriente continua. A partir de gránulos sólidos, el polímero emerge de la matriz de extrusión en un estado blando. Como la abertura de la boca de la matriz tiene la forma del producto que se desea obtener, el proceso es continuo. Posteriormente se corta en la medida adecuada. Se usa normalmente con termoplásticos.
Extrusión
Por moldeo
Por compresión: Se emplean polímeros termoestables.En el moldeado por compresión, el material se coloca en el molde abierto. Un taco calentado aplica suficiente calor y presión para ablandar el polímero termoestable y llenar la cavidad del molde. Las cadenas del polímero se entrecruzan rápidamente y el plástico se endurece tomando su forma permanente, pudiendo ser retirado del molde.
El moldeo por soplado: se introduce en el molde una preforma en forma de tubo reblandecido a través de un dosificador y, a continuación, se inyecta aire comprimido y esta se adapta a la forma interior del
molde. Una vez enfriado se abre el molde y se extrae el objeto final.
Moldeo
El moldeo a alta presión, o moldeo por inyección, es el método más utilizado en la producción de termoplásticos. Se utiliza una máquina parecida a la extrusora, que proporciona alta presión y temperatura
elevada al material. Una vez fundido se introduce el plástico a alta presión en el interior del molde. Gracias a la presión, el plástico rellena el molde sin dejar huecos. El proceso es muy rápido, y permite fabricar
piezas complejas, por lo que se emplea para elaborar todo tipo de objetos. Un caso particular de aplicación del moldeo por inyección es la fabricación de películas de plástico.
El moldeo rotacional, centrífugo o rotomoldeo, es una técnica de transformación de plástico con un proceso de 4 etapas que comprende carga (A), calentamiento (B), enfriamiento (C) y descarga del molde (D). Consiste en aportar calor a un molde con material plástico en su interior mientras se le mantiene girando dentro de un horno. El material plástico, en contacto con las paredes del molde, va aumentando su temperatura hasta que se funde y se pega a las paredes del mismo, momento en el cual se procede a su enfriado y posterior des-moldeo de la pieza.
Calandrado
El calandrado es un proceso de conformado que consiste en hacer pasar un material sólido a presión
entre rodillos de metal generalmente calientes que giran en sentidos opuestos. La finalidad puede ser
obtener láminas de espesor controlado o bien modificar el aspecto superficial de la lámina.
Calandrado
Conformado al vacío
Se coloca la plancha termoplástica bien sujeta mediante una brida a la caja del molde. Sobre el conjunto se dirige el calor radiante de unos elementos de calefacción (rayos infrarrojos, resistencias o aire caliente) hasta que la plancha se hace blanda y deformable. Se hace el vacío en la cavidad cerrada del molde y la plancha es comprimida por la presión atmosférica contra los contornos del molde en el espacio en el cual se ha hecho el vacío. Se deja enfriar hasta que se solidifica con la forma del molde y se retira de éste. El conformado por vacío es una técnica muy económica . Puede darse la combinación de termoconformado aplicando vacío y presión a la vez.
Conformado al vacío
Reciclaje
Los restos de material plástico deben separarse de los demás residuos ya que es posible su tratamiento y reciclaje. En los objetos plásticos suelen venir dos símbolos que nos permiten identificar el tipo de plástico con el que ha sido fabricado.
Reciclaje de plásticos
La innovación en materiales y la investigación científica continúan generando formas optimizadas de producir nuevos materiales sostenibles, eficaces y versátiles. Gracias a ello, cada año se ahorran grandes cantidades de dinero en una amplia variedad de sectores, además de contribuir a la protección y la mejora del medio ambiente. Existen numerosos ejemplos de nuevos materiales que sean producto del conocimiento químico. En este post repasamos cuáles son los materiales del futuro que van a marcar el desarrollo de la industria en el futuro.
Introducción nuevos materiales
Nuevos materiales
Los materiales del futuro
Nuevos materiales
Los materiales del futuro condicionarán las fronteras de lo que puede hacer el ser humano.
Estos son algunos de ellos:
Grafeno
Shrilk
Materiales autorreparables
Espumas metálicas
Estaneno
Grafeno
El potencial que tienen las aplicaciones del grafeno para mejorar la sociedad es de sobra conocido en muchos ámbitos. Se trata de una sustancia formada por átomos de carbono puro organizados en hexágonos regulares que se caracteriza por su extraordinaria dureza, ligereza, flexibilidad y conductividad. Fue descubierto en 2004 por Andre Geim y Konstantin Novoselov, lo que les valió el Premio Nobel de Física en 2010.
Las prestaciones y aplicaciones del grafeno son diversas, lo que lo convierte en un nuevo material disruptivo para la evolución de sectores como la robótica y la energía fotovoltaica, así como para el desarrollo de dispositivos electrónicos como pantallas táctiles flexibles, baterías de larga duración y cables de alta velocidad. Todo esto le convierte para muchos en «el material del futuro» por excelencia.
Shrilk
Aunque no es tan conocido como el grafeno, el shrilk es otro de los materiales del futuro que más posibilidades ofrece. Fue sintetizado en 2011 por investigadores de la Universidad de Harvard a partir de la quitina presente en el caparazón de algunos insectos y crustáceos. El resultado es un compuesto tan resistente como el aluminio, pero mucho más ligero.
Debido a sus características, el shrilk es un material biodegradable, barato y fácil de obtener, por lo que resulta idóneo para sustituir al plástico en la fabricación de todo tipo de envases y productos desechables, reduciendo así la producción de basura y residuos. Además, al ser biocompatible puede ser muy útil en medicina como método para suturar heridas o como soporte para el tratamiento de tejidos.
Materiales autorreparables
Al igual que los seres vivos disponen de mecanismos para reparar las heridas, algunas sustancias son capaces de regenerarse a sí mismas al sufrir roturas o arañazos. Son los denominados materiales autorreparables, de gran utilidad para corregir desperfectos en pinturas, polímeros o carrocerías de automóvil.
Existen distintos mecanismos para elaborar estos materiales inteligentes. Uno de ellos es insertar microcápsulas o microtubos rellenos que, cuando se daña la estructura, liberan su contenido y la reparan. Otra opción, muy útil para fabricar hormigón autorreparable, consiste en introducir bacterias que reaccionan con el agua, de modo que, cuando se producen grietas y se filtra la humedad, los microorganismos se activan y rellenan los huecos.
Espumas metálicas
Estos compuestos aúnan la fortaleza de los metales con la ligereza de las espumas. Se pueden conseguir de varias maneras, por ejemplo, combinando un gas o un agente espumante con un metal, normalmente aluminio fundido. Como resultado de esta unión, se crea una estructura muy fuerte, de poco peso y de baja densidad, formada por poros que ocupan la mayor parte del volumen.
Las espumas de aluminio tienen una gran capacidad de absorción de golpes, vibraciones y ruidos, además de una buena estabilidad térmica y una fuerte resistencia a la corrosión, ofreciendo óptimas prestaciones en ámbitos como la construcción o la ingeniería aeronáutica, ferroviaria y automotriz.
Estaneno
El estaneno es un nuevo material que todavía está siendo desarrollado por la ciencia, pero que tiene un potencial enorme en el campo de la electrónica debido a su superconductividad y a su capacidad para aislar el calor. Está compuesto por átomos de estaño desplegados en una sola capa.
La propiedad más revolucionaria del estaneno es su poder para conducir la electricidad sin oponer ningún tipo de resistencia, es decir, con una eficiencia energética del 100 % (mayor incluso que la del grafeno). Su puesta en marcha supondría la posibilidad de crear ordenadores, baterías y dispositivos de telefonía móvil mucho más rápidos y eficientes que los actuales.