Plásticos: Tipos, Propiedades Fundamentales y Procesos de Fabricación

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Clasificación de los Plásticos

Según su Origen

  • Naturales: Obtenidos directamente de materias primas vegetales o animales.
  • Artificiales o Semisintéticos: Elaborados a partir de la transformación química de polímeros naturales.
  • Sintéticos: Obtenidos industrialmente mediante reacciones de polimerización a partir de monómeros derivados del petróleo, carbón o gas natural.

Según su Constitución Molecular

  • Homopolímeros: El monómero, la unidad estructural básica que se repite a lo largo de la cadena polimérica, es siempre el mismo.
  • Copolímeros: La unidad que se repite en la cadena está formada por dos o más tipos distintos de monómeros.

Según su Comportamiento frente al Calor

  • Termoplásticos: Están formados por moléculas que constituyen cadenas lineales o ramificadas con débiles fuerzas intermoleculares. Sus propiedades características implican que, al aumentar la temperatura, estas fuerzas se debilitan, permitiendo que el plástico se reblandezca y pueda fundirse. Esto facilita su moldeo en diferentes formas múltiples veces mediante calentamiento y enfriamiento. Generalmente son de origen sintético.
  • Termoestables: Las cadenas moleculares se entrelazan entre sí formando una estructura reticulada tridimensional mediante enlaces covalentes fuertes. Una vez que el polímero ha curado (endurecido por calor o un agente químico), los enlaces son permanentes. Al recalentarse, el plástico no se reblandece ni se funde, sino que se degrada térmicamente, lo que impide cambiar su forma. Son duros y frágiles. Pueden ser de origen natural o sintético y se obtienen comúnmente por reacciones de policondensación.
  • Elastómeros: Están formados por grandes moléculas unidas por unos pocos enlaces de entrecruzamiento, formando una red que permite una gran deformación elástica. Pueden contraerse o estirarse significativamente bajo esfuerzo y recuperar su forma original al cesar la fuerza. Estos plásticos son muy elásticos, generalmente no soportan bien el calor extremo y pueden degradarse a temperaturas medias. Ejemplo: caucho natural.

Aditivos para Plásticos

Los aditivos son sustancias que se incorporan a los polímeros para modificar o mejorar sus propiedades físicas, químicas o mecánicas, o para facilitar su procesamiento. Algunos comunes son:

  • Colorantes: Proporcionan color al polímero. Pueden ser solubles en el plástico.
  • Pigmentos: Dan color al polímero y, a diferencia de los colorantes solubles, son partículas insolubles que también pueden conferir opacidad.
  • Plastificantes: Aumentan la flexibilidad, la ductilidad y la procesabilidad del polímero, reduciendo su rigidez y su temperatura de transición vítrea. También pueden mejorar la resistencia al impacto.
  • Estabilizantes: Mejoran la resistencia del plástico a la degradación causada por factores ambientales como la luz ultravioleta (UV), el calor, el oxígeno o la humedad.

Técnicas de Moldeo de Plásticos

Moldeo por Compresión

Utilizado principalmente para plásticos termoestables. Se introduce una preforma o una cantidad medida de material de moldeo (polvo o granulado) en la cavidad de un molde caliente. El molde se cierra y se aplica presión, forzando al material a llenar la cavidad y adoptar su forma. El calor y la presión se mantienen hasta que el material cura. Se emplea para fabricar piezas de tamaño considerable, aunque generalmente no muy complejas (con curvas en más de una dirección limitadas). Es adecuado para piezas que deben soportar altas temperaturas, ser aislantes eléctricos, como por ejemplo, conectores eléctricos, vajillas, pomos de puertas o mangos de utensilios.

Moldeo por Inyección

Aplicable tanto a termoplásticos (principalmente) como a termoestables. Se utiliza para la producción en serie de piezas con alta precisión y geometrías complejas. El plástico, usualmente en forma de granza, se alimenta a un cilindro caliente donde se funde y homogeniza, y luego se inyecta a alta presión en la cavidad de un molde cerrado mediante un pistón o un husillo reciprocante. Una vez que el material se ha enfriado y solidificado (termoplásticos) o curado (termoestables), el molde se abre y se extrae la pieza.

Moldeo por Extrusión

Se utiliza con termoplásticos para la producción continua de perfiles con sección transversal constante, como tubos, tuberías, láminas, películas, filamentos o recubrimientos de cables. El plástico en forma de granza o polvo se alimenta a un cilindro caliente, donde un tornillo sinfín (husillo) lo transporta, comprime, funde y homogeniza, forzándolo a pasar a través de una boquilla (hilera o dado) que tiene la forma del perfil deseado del producto final.

Moldeo por Soplado

Principalmente para termoplásticos, utilizado para fabricar piezas huecas como botellas, bidones y recipientes. El proceso más común implica la extrusión o inyección de una preforma tubular caliente (párison). Esta preforma se introduce en un molde bipartido cuya cavidad tiene la forma del objeto final. Luego, se insufla aire comprimido dentro del párison, expandiéndolo contra las paredes frías del molde. Una vez enfriada, la pieza se expulsa.

Moldeo al Vacío (Termoformado al Vacío)

Se coloca una lámina de plástico termoplástico (previamente extruida y calentada hasta su estado reblandecido) sobre la cavidad de un molde. Se crea un vacío entre la lámina y el molde, lo que fuerza a la lámina a adaptarse a la forma del molde. Se utiliza para envases, bandejas, revestimientos y carcasas.

Termoformado por Presión (Soplado sobre Molde o Conformado a Presión)

Similar al moldeo al vacío, pero en lugar de (o además de) vacío, se aplica aire a presión sobre la lámina de plástico termoplástico caliente para forzarla contra la superficie de un molde. También se puede calentar una hoja de plástico y, mediante aire comprimido, inflarla para que adopte un perfil determinado colocado encima o dentro de una cavidad de molde. Permite detalles más finos y texturas.

Calandrado

El plástico fundido o en estado pastoso se introduce en una calandra, una máquina con una serie de rodillos (generalmente calientes). Al pasar entre estos rodillos, el material se comprime y se le da forma de lámina o plancha continua, cuyo grosor y acabado superficial se controlan mediante la separación y temperatura de los rodillos. Es común para la fabricación de láminas de PVC o caucho.

Moldeo Rotacional (Rotomoldeo)

Se introduce una cantidad medida de plástico (generalmente en polvo o líquido) en el interior de un molde hueco. El molde se cierra, se calienta en un horno y se pone a girar lentamente en dos ejes perpendiculares. El plástico se funde y se adhiere uniformemente a las paredes internas del molde por la acción de la gravedad y la rotación, formando la pieza. Luego, el molde se enfría (usualmente con aire o agua) mientras sigue girando para asegurar un espesor uniforme. Finalmente, se abre el molde y se extrae la pieza. Ideal para piezas huecas de gran tamaño y complejas.

Moldeo por Inmersión (Recubrimiento por Inmersión)

Se sumerge un molde (generalmente precalentado) en un baño de plástico fundido o, más comúnmente, en una dispersión líquida de plástico (plastisol o látex). El plástico se adhiere a las paredes del molde, formando una capa. El espesor de la capa depende del tiempo de inmersión, la temperatura del molde y la viscosidad del líquido. Luego, el molde recubierto se retira y el plástico se cura o solidifica, a menudo con calor adicional en un horno. Se usa para fabricar guantes, mangos de herramientas o recubrimientos.

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