Fundamentos de Polímeros: Peso Molecular, Procesos de Fabricación y Reciclaje Industrial

Peso Molecular y su Distribución

La relación M_w / M_n se llama índice de polidispersidad (IP) y nos indica el grado de heterogeneidad de la distribución del peso molecular.

• Si el IP es 1, tenemos polímeros monodispersos (M_w = M_n).
• En general, su valor suele encontrarse entre 1.5 y 3, lo cual nos indica que la distribución se ha ensanchado.

(Nota: podemos encontrarnos con índices de valor tan alto como 25).

Métodos de Fabricación de Plásticos

Los principales métodos de fabricación incluyen la extrusión, el soplado y la inyección.

Fabricación por Extrusión

La extrusión es uno de los métodos más importantes en el procesado de plásticos. La mayoría de los materiales plásticos pasan a través de dos o más extrusoras en su camino hacia el producto terminado. Se utiliza en:

• Procesos continuos: Formulación de plásticos, producción de materia prima granulada, y fabricación de semielaborados (filmes, tubos, perfiles y planchas).
• Procesos no continuos: Moldeo por soplado y por inyección.

La extrusión consiste en impulsar el polímero (de modo continuo) a lo largo de un tornillo (husillo) a través de regiones de alta presión y temperatura, en las que el material funde, se compacta, se homogeneiza y, finalmente, se fuerza a pasar a través de un troquel conformado para dar el objeto final.

Fabricación por Soplado

El soplado se emplea para fabricar cuerpos huecos como botellas, depósitos de combustible, etc. El proceso se desarrolla de la siguiente manera:

1. Una extrusora funde y homogeneiza el material plástico.
2. Un cabezal adosado desvía la masa fundida en dirección vertical, haciéndola pasar a un molde.
3. Este molde la convierte en una preforma tubular (similar a un macarrón) que queda pendiendo hacia abajo.
4. Un molde se cierra en torno a la preforma, sellándola por abajo.
5. El molde se desplaza a la unidad de soplado, donde un cabezal penetra e insufla aire a presión.
6. El aire origina una presión que estampa la preforma contra las paredes del molde, adoptando la forma deseada, a la vez que da forma y calibra la región del cuello.

Fabricación por Inyección

El proceso de inyección está íntimamente relacionado con el de extrusión, y algunos productos pueden ser fabricados por cualquiera de los dos métodos. De hecho, un sistema de inyección requiere que haya otro de extrusión anterior. No obstante, trabajan de forma distinta:

• Moldeo por extrusión: Requiere una viscosidad elevada.
• Moldeo por inyección: Requiere una baja viscosidad y una fluidez elevada.

La inyección es el proceso más utilizado en la fabricación de piezas de plástico para artículos de gran consumo, ya que la materia prima puede transformarse en producto terminado en un solo paso, sin necesidad de pasar por el semielaborado y sin rebabas (siempre que se utilice un molde de buena calidad). También pueden fabricarse piezas de formas complejas en una única etapa de producción. Generalmente, la inyección se emplea con termoplásticos, pero también puede ser aplicable a termoestables y elastómeros.

Importancia de los Moldes en la Inyección

Los moldes son la parte más importante del sistema, aunque no pertenecen a él, ya que están construidos de forma independiente para cada pieza a fabricar. El costo de la fabricación de los moldes es muy elevado y solo son rentables cuando se utilizan en una serie grande de piezas.

En algunos casos se utilizan moldes de cavidades múltiples, con lo que puede conseguirse varias piezas en un solo ciclo de inyección, mejorando la rentabilidad. Estos moldes múltiples, no obstante, requieren un diseño más cuidadoso para que todas las cavidades sean llenadas por igual y al mismo tiempo.

Reciclado de Plásticos

Existen tres procedimientos principales de reciclado:

Reciclado Mecánico

Consiste en separar los plásticos según su tipo, lavarlos, triturarlos y volverlos a introducir en la cadena de fabricación de plásticos.

Reciclado Químico

Consiste en descomponer las grandes cadenas moleculares que forman los plásticos en moléculas más sencillas que sirvan de materia prima a la industria química.

Valorización Energética

Consiste en aprovechar los residuos plásticos de difícil reciclado como fuente de energía para distintos procesos, sustituyendo a otros combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural).