Propiedades, Tipos y Procesos de Fabricación de los Plásticos Industriales

Introducción a los Plásticos

Los plásticos son un conjunto de materiales orgánicos de elevado peso molecular, compuestos fundamentalmente por carbono (C) y otros elementos como hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y azufre (S). Estos materiales se basan en polímeros.

La reacción química mediante la cual los monómeros se unen para formar polímeros se denomina polimerización. Existen tres métodos principales:

• Por adición
• Policondensación
• Copolimerización

Composición de los Plásticos

En su formulación pueden incluir diversos aditivos: estabilizantes, colorantes, endurecedores, espumantes, ignífugos, plastificantes, antioxidantes, lubricantes, extendedores, abrillantadores, desmoldantes, catalizadores y cargas.

Termoestables

Los termoestables se obtienen por policondensación y, en ocasiones, por polimerización. Se endurecen por la acción del calor, siendo un proceso irreversible una vez obtenidos. Adquieren su forma definitiva antes de enfriarse y no es posible modificar su forma inicial.

Características Principales

• No se ablandan al aplicarles frío.
• Presentan altas resistencias mecánicas y durabilidad superficial.
• Son buenos aislantes y no tienen color propio.
• Admiten la laminación y se pueden soldar mediante adhesivos.
• Tienen baja densidad y alta rigidez.
• Poseen buenas propiedades térmicas y eléctricas.

Tipos de Resinas Termoestables

Resinas Fenólicas

Se obtienen por la condensación de fenoles, o derivados de los mismos, con aldehídos.

• Propiedades: Color ámbar oscuro, bajo costo, alta tenacidad, resistencia al envejecimiento. Presentan dureza y rigidez con estabilidad dimensional hasta los 600 ºC. Son aislantes eléctricos, malos conductores del calor, queman con dificultad y muestran buena resistencia a la mayoría de los disolventes comunes. El plástico más empleado de este grupo es la bakelita, utilizada también en paneles laminados.

Resinas Uréicas

Derivan de la condensación de la urea y el formaldehído, utilizando un catalizador de base ácida.

• Propiedades: Posibilidad de coloración, incoloras, insípidas, duras, tenaces, con estabilidad de color frente a la luz y el calor. Son de fácil moldeo, actúan como buenos difusores de luz, son infusibles, poseen resistencia mecánica media, son atacables por ácidos fuertes y resisten los disolventes comunes.
• Usos: Soluciones acuosas para impregnación de papel, adhesivos para contrachapados, colas, barnices, lacas, asientos de inodoro, mecanismos eléctricos y pantallas transparentes para alumbrado.

Resinas Melamínicas

Se forman mediante la policondensación de la melamina y el formaldehído.

• Ventajas frente a las uréicas: Mayor resistencia al calor, menor absorción de agua, menor tendencia a la fragilidad después del moldeo, mayor grado de dureza y resistencia a los impactos, mejor nitidez de color y alta resistencia a agentes químicos en general.
• Usos: Material eléctrico, paneles laminados, piezas sometidas a grandes requerimientos térmicos con inserciones metálicas y aplicaciones en ambientes húmedos.

Resinas de Poliéster

Surgen de la policondensación de uno o varios glicoles con uno o varios diácidos.

• Propiedades: Estabilidad dimensional, ausencia de contracción posterior al moldeo, alta resistencia al calor y a los cambios térmicos, elevada resistencia a la fisuración, buena resistencia a la humedad y a los disolventes, excelente aspecto superficial y excelentes propiedades eléctricas frente a corrientes de carga.
• Usos: Aparatos sanitarios, piezas prefabricadas para fachadas, placas translúcidas para cubiertas y vasos de piscina.

Resinas Alquídicas

Se originan por la esterificación de un alcohol polihídrico y un ácido polibásico.

• Propiedades: Sus características físicas varían según la naturaleza del producto empleado y el agente modificante.
• Usos: Fabricación de pinturas.

Resinas Epoxídicas

Son polímeros termoestables que se endurecen al mezclarse con un agente catalizador o endurecedor. Las más frecuentes combinan epiclorohidrina y bisfenol-A.

• Propiedades: Humectación y adhesión óptimas, buena resistencia mecánica, aislamiento térmico, excelente resistencia química y resistencia a temperaturas elevadas.
• Usos: Pinturas y acabados, adhesivos, pavimentos, materiales compuestos, restauración y revestimientos.

Siliconas

Son polímeros inorgánicos que no contienen átomos de carbono en su cadena principal, estando formados por silicio (Si) y oxígeno (O).

• Características: Resistencia a temperaturas extremas (-60 ºC a 250 ºC), resistencia a la intemperie, ozono, radiación y humedad. Poseen larga vida útil, gran resistencia a la deformación y compresión, y excelentes propiedades como aislantes eléctricos.
• Tipos de selladores más empleados:
  • Silicona ácida: Excelente adhesión sobre materiales no porosos y no férricos.
  • Silicona neutra: Excelente adhesión sobre paneles y cubiertas metálicas.
• Usos: Adhesivos, selladores, juntas en elementos estructurales y moldes.

Termoplásticos

Los termoplásticos son aquellos materiales que se reblandecen cuando se calientan y se endurecen en estado vítreo cuando se enfrían lo suficiente.

Características Principales

• Ablandan por la acción del calor.
• Tras el enfriamiento, pueden volver a moldearse.
• Se pueden soldar y son ligeros.
• Presentan baja absorción de agua, buenas propiedades mecánicas y dieléctricas, y gran resistencia química.

Tipos de Termoplásticos

Poliestireno (PS)

Polímero derivado del estireno, dividido en varios grupos:

• Cristal o Standard: Claros, transparentes o incoloros, con alto poder aislante eléctrico, impermeables, de elevada resistencia a la corrosión y baja densidad.
• Expandido (EPS): Presentado en perlas y elementos de espuma rígida. La espuma rígida de poliestireno expandido (EPS) destaca por no absorber humedad del aire, bajo coeficiente de conductividad térmica, elevada resistencia mecánica, inalterabilidad ante el paso del tiempo, resistencia frente a ácidos y álcalis comunes, y baja inflamabilidad al ser autoextinguible. Sus usos incluyen muros, tabiques, forjados y cubiertas.
• Extruido (XPS): Comparte las características del expandido pero mejora el aislamiento térmico, ofrece alta resistencia a la compresión, nula capilaridad y baja inflamabilidad. Se utiliza de forma similar a la espuma.
• ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno): Destaca por su alta resistencia al impacto (golpes), siendo muy útil en la industria del automóvil.

Policloruro de Vinilo (PVC)

Obtenido a partir de dos materias primas naturales: cloruro de sodio y petróleo o gas natural. Se presenta en dos variedades:

• Rígido: Empleado en envases, ventanas, tuberías, carpintería de puertas y ventanas, bajantes de evacuación, persianas enrollables y falsos techos.
• Flexible: Utilizado en cables, juguetes, calzado, pavimentos, recubrimientos, techos tensados, aislamiento eléctrico, lonas impermeables, baldosas y revestimientos.
• Características: Dúctil, tenaz, con estabilidad dimensional, buena resistencia ambiental y totalmente reciclable.

Poliuretano (PUR)

Resultado de la condensación entre dos monómeros complementarios. Se divide en:

• Rígido: Uno de los materiales aislantes térmicos más eficaces y duraderos, colaborando en el ahorro energético. Se usa en paneles sándwich para cerramientos y productos aislantes obtenidos por laminación o corte de bloques (instalaciones y cubiertas tipo deck).
• Blando o Elastómero: Aplicado en pinturas, impermeabilizantes líquidos y goma espuma.
• Espuma de poliuretano: Material sintético, duroplástico, reticulado y no fusible.

Procesos de Moldeo y Conformación

Las técnicas empleadas para dar forma a los plásticos varían según su naturaleza termoplástica o termoestable:

Extrusión

Aplicado a termoplásticos. Los granos pasan por una tolva hacia un husillo giratorio a unos 250 ºC, transformándose en una pasta que se empuja a través de una boquilla para generar un hilo continuo.

Inyección

Válido para termoplásticos y termoestables. Los granos se introducen por una tolva en un cilindro con un tornillo giratorio y calentadores. El material fundido se inyecta mediante una boquilla hacia el interior de un molde.

Soplado

Exclusivo para termoplásticos. Consta de dos fases: primero se extrude el polímero fundido a través de un dado con perfil tubular (párison) y, segundo, se procede al inflado del tubo dentro de un molde.

Compresión

Utilizado en termoplásticos. El polvo o los granos se colocan en un molde donde se aplica compresión a contramolde y calor, logrando que el polímero se reblandezca y tome forma.

Transferencia

Empleado en termoplásticos. Se calienta el material por completo hasta licuarlo, convirtiéndolo en un líquido que se inyecta en el molde mediante compresión, añadiendo aditivos para que adquiera la forma final del polímero.

Calandrado

Aplicable a termoplásticos y termoestables. La pasta pasa a través de rodillos calentados para obtener un producto uniforme; el último par de rodillos define el espesor deseado en forma de chapas o películas.

Termoconformado

Proceso para termoplásticos. Una lámina plástica de dimensiones específicas se calienta mediante lámparas de infrarrojos hasta reblandecer el material. Posteriormente, mediante la aplicación de vacío por la cara opuesta, la lámina se adapta perfectamente a la geometría del molde.