Polímeros y Plásticos

La molécula de etileno está formada por dos átomos de carbono enlazados mediante un doble enlace y cuatro hidrógeno. Cada una de las moléculas de etileno con enlace roto se llama monómero. Cuando estos monómeros se unen como si fueran eslabones se forma una molécula más grande llamada polímero. Así pues, la molécula formada por muchos monómeros de etileno es un polímero de etileno conocido como polietileno.

Los plásticos son polímeros orgánicos, moléculas gigantes formadas por átomos de carbono junto con otros de hidrógeno y oxígeno y en menor cantidad, cloro, flúor, nitrógeno y silicio.

Clasificación de los Polímeros

Los polímeros pueden ser clasificados en:

• Naturales: Se encuentran de manera espontánea en los productos naturales: celulosa, caucho, caseína…
• Artificiales: Se obtienen industrialmente por modificación de polímeros naturales: celuloide, ebonita…
• Sintéticos: Se obtienen industrialmente a partir de sus componentes elementales: polietileno, polipropileno…

Características de los Polímeros

• Facilidad para elaborar piezas acabadas a partir de materias primas: Cuesta 6 veces menos que obtener su material.
• Ligereza: Valores de densidad bajos.
• Resistencia a los agentes atmosféricos: Son bastante resistentes a la corrosión y a los agentes atmosféricos en general.
• No son biodegradables.

Elaboración de Objetos de Plástico

Petróleo / gas natural / carbón -> Síntesis de los polímeros (polimerización) -> Materias primas (polímeros) -> Conformación (extrusión, calandrado, moldeo) -> Objetos de plástico.

• 70 monómeros = plástico sólido + grado de polimerización = más rígido y resistente
• 700 monómeros = no cambian las características

Procesos de Conformación de Polímeros

Extrusión

Consiste en hacer circular el granulado de plástico por el interior de un tubo calentador gracias a la acción de un caracol.

Moldeo por Extrusión y Soplado

Obtener un tubo o preforma con una extrusora, y antes de que se enfríe cerrarla dentro de un molde mientras se sopla aire a presión por su interior.

Moldeo por Inyección

Hacer circular el granulado de plástico por el interior de un tubo calentador gracias a la acción de un caracol. Cuando la masa fundida llega al final del tubo todo el caracol se desplaza y fuerza la entrada dentro del molde.

Moldeo por Espumado

Es necesario que la materia contenga un aditivo espumante. El plástico se infla y ocupa la totalidad del molde formando una masa.

Moldeo por Vacío

Molde abierto que tiene unos pequeños canales por donde circula aire. Se coloca una lámina y por acción de la presión la lámina queda comprimida y adopta la forma.

Propiedades de los Polímeros

• Mucho menos resistentes a la tracción y más dúctiles que los metales.
• Resistencia a impacto: bajas temperaturas -> rotura frágil, temperaturas altas -> resistencia nula.
• Resistencia a la fatiga -> tienen un valor más bajo que los metales.

Clasificación de los Polímeros

• Plásticos: Se forman objetos de plástico.
• Elastómeros: Caucho natural, gran elasticidad.
• Polímeros Plásticos:
  • Termoplásticos (reciclables)
  • Termoestables (no se pueden reciclar)
• Polímeros:
  • Adhesivos
  • Fibras
  • Pinturas

Las Maderas

Es un material natural con una estructura compleja y no homogénea que básicamente está formada por moléculas de celulosa reforzadas por una sustancia llamada lignina.

Tipos de Madera

• Natural: Dura / blanda
• Artificial: Contrachapada / aglomerada (de partículas / de fibras) / enlistonada

Madera Natural

Se obtiene a partir de árboles mediante un proceso de tala y desbroce.

• Madera blanda -> hoja perenne
• Madera dura -> hoja caduca (roble / haya)

La resistencia de la madera depende también de la dirección en que se aplica el esfuerzo.

Para determinar el comportamiento existen tres tipos de ejes:

• Longitudinal
• Radial
• Tangencial

La madera recién cortada se llama madera verde y presenta un contenido de humedad muy elevado que hace que no sea aprovechable. Cuando la madera se seca sufre una contracción que aumenta su densidad y resistencia.

Madera Artificial

Tableros de Chapas (Contrachapados)

Se fabrican encolando chapas de madera natural de manera que formen ángulos de 90 grados. Muy resistente y con acabado decorativo, se utiliza en estructuras de edificaciones.

Tableros de Partículas (Aglomerados)

Formados a partir de virutas o partículas con un tamaño controlado. Las propiedades dependen del tamaño de las partículas, son más densos y menos resistentes que la madera natural.

Tableros de Fibras (Tablex y DM)

Tablex: Está formado a partir de fibras de madera que son prensadas húmedas y sin encolar. Muy duro y poco resistente, sensible a los cambios de humedad.

DM: Está formado a partir de fibras de madera, pero prensadas en seco y encoladas con resina sintética. Duro, textura fina y homogénea.

Enlistonados

Listones de madera blanda encolados lateralmente. Resistencia media entre aglomerado y contrachapado.

Chapas Naturales

Cortes tangenciales a los troncos.

Chapas Sintéticas

Acabados de fantasía o imitación a la madera natural.

Cerámicas

Arcillas

Se encuentran fácilmente en la naturaleza y al añadir agua se transforman fácilmente en una masa plástica a la que se puede dar fácilmente la forma deseada. La masa adquiere las propiedades de una cerámica después de los cambios químicos producidos en las fases de secado y de cocción.

• Estructurales
• Porcelanas

Cementos

Portland, yeso y cal mezclados con agua dan lugar a una masa plástica fácil de conformar que después de un cierto tiempo se endurece. Con el cemento se hacen estructuras submarinas.

Refractarios

Soportan altas temperaturas. No reaccionan químicamente con otros elementos.

• Arcilla (predomina alúmina)
• Ácidos (predomina sílice)
• Básicos (predomina magnesia)

Cristales

Fragilidad y dureza como principal característica. Se produce en un horno con el calentamiento de materias primas.

Abrasivos

Duros, resistentes al desgaste, tenaces y refractarios.

Las Fibras Textiles

Se utilizan en la hilatura y el tejido para la confección de ropa.

Fibras Vegetales

Componente básico la celulosa y los más importantes son el algodón y el lino. Fibra mineral natural: amianto.

Las fibras artificiales se obtienen por la transformación de productos naturales a partir de celulosa principalmente.

Las fibras sintéticas no necesitan ningún producto natural para su elaboración, se obtienen directamente de sus componentes elementales.

Propiedades y Aplicaciones

• Resistencia a la tracción: Soportar esfuerzos de estiramiento.
• Elasticidad: Más cómodo y adaptable.
• Uniformidad: Productos más homogéneos.
• Higroscopicidad: Capacidad de absorber humedad.
• Aislamiento térmico: Proporciona abrigo en invierno y frescor en verano.
• Suavidad al tacto: Contacto directo con la piel.
• Resistencia a los productos químicos: Para facilitar la tintura, el lavado.

Los Materiales Compuestos

Formados por dos o más materiales de composición, forma y tamaño diferente sin que haya combinación química entre sí.

Hormigón

Formado por cemento Portland, arena y grava. Alta resistencia a la compresión. Baja resistencia a la tracción + barras o mallas de acero -> hormigón armado. Hormigón pretensado -> someter las barras de acero a un esfuerzo de tensión.

Resinas Reforzadas con Fibras

Aportan resistencia a la tracción y rigidez en el interior de una masa de resina polimérica que aporta tenacidad. El Kevlar es una fibra compuesta por poliamida con una estructura molecular rígida.

Contrachapados y Emparedados

Son dos técnicas de elaboración de materiales compuestos que tienen como objetivo común la obtención de materiales ligeros, rígidos y resistentes.