1. Ing. MecánicaDEFINICIÓN DE PLÁSTICOSLos materiales plásticos son un conjunto de materiales de origenorgánico. Han sido obtenidos artificialmente, a partir de productos del: petróleo, carbón, gas natural, materias vegetales (celulosa) o proteínas (caseína de la leche),y en alguna fase de su fabricación han adquirido la suficienteplasticidad para darles forma y obtener productos industriales.Son materiales sintéticos denominados POLIMEROS, formados pormoléculas, cuyo principal componente es el CARBONO.En la actualidad, la cantidad de plásticos existente es enorme. Cadauno de ellos tiene unas propiedades y aplicaciones específicas. Engeneral, se puede decir que los plásticos son más ligeros que losmetales y es mucho fácil darles forma, manteniendo una resistencia alas deformaciones aceptable. Por ello, la tendencia actual es lasustitución de los materiales naturales utilizados hasta ahora, talescomo madera, metales, etc., por plásticos.Los tipos de plásticos más empleados en la actualidad, por orden deimportancia, son: poliestireno, resinas fenólicas, polipropileno y resinas úricas.Entre las ventajas que ofrecen los plásticos, en relación con otrosmateriales, cabe citar: resistencia a la corrosión y agentes químicos, aislamiento térmico y acústico, resistencia a los impactos y, finalmente, una buena presentación estética. 2. Ing. MecánicaEn las fotografías se muestran algunas de las muchas aplicacionesque se les da a los materiales plásticos. 3. Ing. Mecánica ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LOS PLÁSTICOS1864: CeluloideJohn Wesley Hyatt consiguió el primer plástico, al añadir a unasolución de nitrocelulosa (celulosa + ácido nítrico) alcanfor, en unintento de descubrir un material apto para sustituir el marfil de lasbolas de billar. El resultado obtenido era un material muy duro, que sepodía moldear, así como añadir colorantes. También podía obtenerseun «cristal» flexible en forma de lámina.Fue patentado con el nombre de celuloide, y se empezó a utilizar enasideros, mangos, manubrios, juguetes, dentaduras postizas, joyería,gemelos, broches, películas de fotografías y cine, etc. El problemaprincipal era su inflamabilidad.En el año 1909, descubrió el acetato de celulosa, con propiedadesanálogas y no inflamable, que se hizo famoso gracias a la fotografía.Actualmente, varios productos los han desplazado en la mayor partede las aplicaciones, pero todavía se siguen empleando. Unaaplicación muy característica es la fabricación de pelotas de ping-pong.1897: Galatita o cuerno artificialLos físicos alemanes descubrieron que si a la caseína (proteína de laleche de vaca, que se manifiesta en forma de cuajada en la fabricacióndel queso) se le añadía formol, se endurecía, pudiéndose moldearfácilmente. Fue el primer plástico barato que se empleó en lafabricación de botones, agujas de hacer punto y en la obtención deaislantes eléctricos.El endurecimiento resultaba algo lento, tardando de algunas semanashasta, incluso, un año para objetos gruesos. Si se calentaba a unos70°C, se podía doblar y troquelar.1909: BaquelitaEl Dr. Leo Henrick Baekeland descubrió que podía controlar unareacción entre el fenol y el formol para producir una resina, en forma 4. Ing. Mecánicade polvo, que después podía moldearse aplicándole calor y presión.Había creado el primer plástico sintético.Una vez sometido al calor ya no se podía ablandar ni volver a moldear.Se denominan termoestable o irreversible. Un ejemplo de su uso seencuentra aún hoy en lapiceras y bolígrafos de calidad. COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS PLÁSTICOSEn la constitución de los plásticos entran los siguientes elementos:a) Materia básica.Puedeser celulosa, caseína, resina, poliuretano, etc.b) Cargas.Abaratan el producto obtenido o mejorar sus propiedades físicas, químicas o mecánicas. Se utilizan fibras textiles, papel, sílice, etc.c) Colorantes. Permiten obtener un plástico con el color deseado. 5. Ing. Mecánicad) Catalizadores. Tienen por finalidad acelerar la reacción química. FORMACIÓN DE LOS PLÁSTICOSLa característica común de todos los plásticos es la de estar formadospor moléculas gigantes o macromoléculas.Estas MACROMOLECULAS (también llamadas POLIMEROS) seforman por unión de otras moléculas más pequeñas denominadasMONÓMEROS. La unión se realiza en secuencia, un monómerodespués de otro, formando una cadena, en el que cada monómeroque se repite forma un eslabón, siendo el número de eslabones onúmero de unidades monoméricas el GRADO DE POLIMERIZACIONLos plásticos son PRODUCTOS SINTETICOS, que se fabrican a partirde otros ya elaborados por el hombre. Los plásticos conocidos en laactualidad se pueden fabricar de dos maneras distintas:a) Policondensación (polimerización por pasos).Es una reacción en la cual dos moléculas diferentes se unen, coneliminación de una molécula, dando origen a un producto nuevo.b) Poliadición (polimerización en cadena). Reacción que se produce entre dos monómeros con doble o triple enlace. TIPOS DE PLÁSTICOS.Los plásticos se pueden clasificar atendiendo a dos criterios:Procedencia de la materia prima: se pueden clasificar en plásticos naturales y plásticos sintéticos.Según sus propiedades se dividen en dos grandes grupos:a) Termoplásticos.Son aquellos que al ser calentados a determinadas temperaturas (entre 50° y 200°C) vuelven a un estado de plasticidad que les permite ser moldeados. 6. Ing. Mecánicab) Termoestables. Son aquellos que una vez moldeados por el calor, no pueden modificar su forma. Son duros, aunque frágiles.Proceso:(0): Comienza con la obtención del plástico, (procesos químicos)(1): Se transforma en granos o trozos pequeños.(2): Se obtiene una masa pastosa (plástica) mediante calor.(3): Representa un método genérico de obtención de plástico.(4): Se utiliza hasta que se rompe, desgasta o finaliza su utilidad (5).(6): Reciclado: se introduce en un contenedor.(7): Selección de plásticos,los termoplásticos siguen el ciclo, mientras quelos termoestables se pueden reciclar de nuevo 7. Ing. Mecánica FAMILIA DE PLÁSTICOS MÁS IMPORTANTESCeluloide (celulosa + ácido nítrico + alcanfor)Cellón (Celulosa + ácido acético) Celulosa Celofán (celulosa + disufuro de carbono + sosa cáustica)NaturalesCaseínaGalatita o cuerno artificial (caseína + dormaldehído) Goma blanda (látex + del 3 al 20% de S)NaturalGoma dura (EBONITA) CauchoGoma esponjosa (látex + azufre en polvo)SintéticoBuna Perbunan Resinas fenólicas (formol + fenol) BAQUELITA Resinas únicas (urea + formaldehído) Termoestables Resinas melamínicas (carburo de calcio+ nitrógeno) Resinas de poliéster ( Alquitrán de hulla + estirol) Resinas de epóxido (acetileno + fenol)Sintéticos Poliuretano (Poliéster + Bensol)(origenPolivinílicosBlandos Termoplásticos durosorgánico)Poliestireno Polietileno Plocarbonatos Poliamidas Polimetacrilatos Fluorocarbonos ESTUDIO DE CADA UNO DE LOS DIFERENTES PLÁSTICOSPROCEDENTES DE MATERIALES NATURALESFueron los primeros que se emplearon, pero en la actualidad seutilizan muy poco.a) Derivados de la celulosa Todos estos derivados son termoestables. • Celuloide: A pesar de su alta inflamabilidad y de no poder sermoldeado con los métodos tradicionales, sigueempleándose en la obtención de pelotas de ping-pon,rodillos, tubos, papeles plastificados y hojas, films, etc. 8. Ing. MecánicaEl mayor inconveniente es que al cabo de 4 o 5 años sehace frágil y quebradizo.• Cellón: Tiene una densidad de 1,4 kg/dm3.Se obtiene añadiendo ácido acético a la celulosa. laspropiedades son análogas al celuloide, excepto que noes tan inflamable (aunque arde sin llama).Se emplea para capa intermedia de vidrios compuestosinastillables, monturas de gafas, barnices, etc.• Celofán : Se obtiene disolviendo la celulosa en disulfuro decarbono y soda cáustica, con lo que se consigue unasolución pastosa, llamada viscosa. Esta viscosa sehace pasar, a través de una ranura larga y, estrecha, aun baño de ácido, donde se produce su transformaciónen celofán. El celofán se emplea como medio de envasado oempaquetado.La lámina o película puede sertransparente o bien coloreada.b) Derivados de la caseína Ya han sido estudiados con anterioridad.c) Derivados del caucho Caucho natural.Es un jugo lechoso, denominado látex, exudado porlos cortes hechos en la corteza de un árbol tropical,llamado Hevea. La producción anual de un árbol suelevariar entre 1 y 3 kg.El látex se coagula rápidamente, lo que quita a lamateria sus propiedades elásticas. Para evitarlo, se leañade ácido fórmico, de manera que se obtiene lo quese denomina caucho crudo, coagulado.Este caucho crudo tiene el problema de que pordebajo de –10°C se vuelve quebradizo y por encima 9. Ing. Mecánicade los 25°C se hace pegajoso; pero este problema sesoluciona mediante la vulcanización. El proceso es elsiguiente:• Trituración del caucho crudo.• Se mezcla con azufre.• Se eleva la masa a una temperatura superior a lade fusión del azufre (unos 142° C) y se somete todala masa a una presión de 5 atmósferas sobre elmolde en el que se quiere obtener la pieza.Cuanto más azufre se añade, más aumenta la dureza,la resistencia a la tracción, a los agentes químicos y ala oxidación. De esta manera se puede obtener:o Goma blanda- Se obtiene mezclando del 4 al 20 % de azufre.Cuanto menos azufre tenga más dilatable yelástica será.- Debido a un proceso de envejecimiento naturalde la goma, al cabo de algún tiempo se vuelvefrágil, pierde elasticidad y se hace pegajosa.- Para que duren más tiempo (y no absorbanhumedad) se suelen espolvorear con talco.o Goma dura (ebonita)- Se obtiene mezclando del 20 al 50 % de azufre.- Este tipo de goma se puede trabajar porarranque de viruta, pero desgasta lasherramientas rápidamente.- Se emplea para manivelas, volantes de direcciónde automóviles, baterías eléctrica, etc.o Goma esponjosa- Se obtiene haciendo que el caucho sea agitadocon azufre en polvo y otros elementos paraconseguir espuma. 10. Ing. Mecánica- Posteriormente, se vierte la espuma en moldes yse vulcaniza (elevando la temperatura y lapresión).- Se emplea en: colchones, almohadillas, esponjasde baño, etc.Caucho sintético Se obtuvo por primera vez en Alemania, durante la Primera Guerra Mundial. Tiene la ventaja de disponer de unas propiedades parecidas a las del caucho natural (impermeabilidad, plasticidad, etc.) y de poderse fabricar por síntesis a partir de derivados del petróleo.Los polímeros (que son termoplásticos más conocidoshasta la fecha son:o Los buna: polímeros de butadieno (hidrocarburo) +sodio.o La perbunan: polímero de butadieno + acrinitrilo.Es especialmente resistente al ataque del aceite yla bencina, por lo que resulta muy adecuado parajuntas y arandelas.Al igual que con el caucho natural, se vulcanizan conazufre. Pueden trabajarse mezclados con cauchonatural (para fabricación de neumáticos) o solos.Tienen la ventaja de resistir mejor el calor y elenvejecimiento.Se pueden formar, igualmente, gomas blandas, durasy esponjosas.El caucho sintético está sustituyendo, en un porcentajemuy alto, al caucho natural, debido a los elevadosprecios, excesiva demanda y mejores propiedades. 11. Ing. MecánicaSe emplea, igual que el caucho natural, paramembranas, mangueras de agua, juntas radiales,neumáticos para ruedas de automóviles, etc.PLÁSTICOS SINTÉTICOSEstos plásticos, que proceden de productos manufacturados por el serhumano, han sustituido, en un porcentaje muy alto, a los procedentesde materias naturales. Vamos a hacer un estudio somero de los másimportantes.• TermoestablesEstos plásticos, una vez que se han endurecido, ya no sereblandecen nuevamente, por mucho que se calienten, a no ser quese les aplique algún tipo de disolvente. Por ello, los desperdiciosproducidos al trabajarlos carecen de valor ya que no pueden volvera fundirse.El endurecimiento de estos plásticos también puede obtenerse porreacción química mediante catalizadores) sin necesidad decalentamiento alguno. Generalmente, arden mal y son difícilmentesoldables. Entre los más importantes se encuentran: o Resinas fenólicas- Se obtienen como combinación química del fenol(derivado del carbón) y del formaldehído.- El olor del fenol se mantiene en los productosobtenidos, notándose especialmente cuando secalientan, por lo que no es adecuado para lafabricación de recipientes alimenticios.- Casi todas estas resinas fenólicas se suelen utilizarmezcladas con cargas para mejorar sus propiedades.Así se pueden distinguir: Prensadas⇒ Las cargas de relleno suelen ser polvo mineral,serrín, fibras textiles, recortes de tejidos, etc.⇒ Las piezas obtenidas son buenos aislantes de laelectricidad.⇒ Las aplicaciones más usuales suelen ser plumasestilográficas, aspiradores de polvo, interruptores 12. Ing. Mecánicaeléctricos, aparatos de teléfono, carcasas demotores, etc. Los nombres comerciales máspopulares son: Baquelita, Durita, Trolitrán, etc. Formando capas ⇒ Si sobre la solución de resina fenólica se empapan bandas de tejido, láminas de papel y chapas de madera, y se dejan endurecer, se obtienen placas de tejido, papel y chapas de madera dura, respectivamente, que tienen la ventaja de no absorber la humedad y de resistir muy bien los golpes o choques. ⇒ Con ellos se fabrican martillos y mazas que no dañan las piezas que golpean, engranajes silenciosos, casquillos de cojinetes, aislantes, lanzaderas para telares, etc. o Resinas úricas- Se obtienen a partir de la urea sintética (procedente delnitrógeno del aire) y del formaldehído.- Esta resina es insensible a la luz, por lo que se puedeemplear para obtener piezas de colores blancos yclaros.- No tiene olor ni sabor alguno, por lo que se puedeemplear en recipientes alimentarlos.- Se trabaja de la misma forma que las resinas fenólicaspara constituir masas prensadas.- Las aplicaciones más normales son aislamientoseléctricos, pantallas, vajillas, material espumoso paraaislamientos térmicos y acústicos, etc.- Los nombres comerciales más importantes sonFormica, Resopal y Polopas. o Resinas melamínicas- Se fabrican con melamina (obtenida del carburocálcico) y formaldehído.- Las características y aplicaciones son muy similares alas resinas úricas. Tampoco desprenden olor ni sabor,lo que las hace útiles para productos alimentarlos.- Nombres comerciales: Novoplas y Ultrapas. 13. Ing. Mecánica o Resinas de poliéster- Se obtienen de derivados del alquitrán de hulla y delestirol.- Estas resinas son incoloras y transparentes.Sepueden colorear a voluntad. El endurecimiento seobtiene mediante calor a presión o en frío, sin presión oañadiéndole catalizadores.- Pueden resistir temperaturas de entre 100 y 200°C sindeteriorarse.- Se emplean en recubrimientos de fibra de vidrio (paraconstrucción de barcos, aviones, etc.) y placastransparentes para cubiertas.- Algunas de las denominaciones comerciales son:Tronex, Lamilux, Spimalit y Filón. o Resinas de epóxido- Tienen como materia básica acetileno y una clase defenol (bisfenol A). En estado líquido son venenosas ysus vapores irritan la piel, pero una vez endurecidas yen estado sólido son inodoras e insípidas.- Resisten muy bien los ácidos y las lejías, así comotemperaturas de hasta 120 a 1 50°C.- Son fáciles de trabajar por arranque de viruta.- Tienen unas buenas características mecánicas asícomo resistencia al desgaste, por ello se emplean en laconstrucción de herramientas sencillas para el trabajode chapas.- Son muy buenos aislantes eléctricos.- Se adhieren fácilmente a los metales, con lo queconstituyen un buen pegamento para estos materiales.- Las aplicaciones más usuales son: ⇒ Disueltas en acetona, dan origen a barnices ylaca, que, aplicadas sobre metales y otrosmateriales y sometidas a temperaturas del ordende 150 a 200°C se endurecen.Son losdenominados barnices al fuego, muy resistentesa los arañazos. ⇒ Recubrimiento de conductores eléctricos, comoaislantes. 14. Ing. Mecánica- Las denominaciones comerciales más importantes son:Araldit, Epoxín y Metallón. o Poliuretano- Se obtienen por poliadición de un poliéster (denominado desmofén) y un derivado del benzol (el desmodur).- Las propiedades del poliuretano obtenido dependen de las proporciones que tengan ambos elementos de la poliadición.- Se obtienen tres tipos de productos:⇒ Materiales esponjosos y elásticos: esponjas, rellenos de almohadas y colchones, goma espuma, etc.⇒ Materiales espumosos duros: aislantes para el calor y sonido (inyectables en paredes o rígidos).⇒ Materiales macizos con elasticidad: juntas de goma elásticas, correas trapezoidales, ruedas de fricción, etc.⇒ Pegamentos:constan de dos partes; el pegamento en sí y un catalizador, que mezclados y unidos a las piezas metálicas a pegar proporcionan una unión resistente y duradera.⇒ Barnices: de gran dureza vítrea.- Las denominaciones comerciales son:⇒ Para el material espumoso: Moltoprén.⇒ Para el material macizo: Goma-Vulcollán.⇒ Para adhesivo: Pegamento Desmocoll.• TermoplásticosEstos plásticos tienen la ventaja de que se pueden reciclar y, portanto, no se producen desperdicios como consecuencia de losrecortes, roturas o desgaste de las piezas con ellos fabricados. Sinembargo, tienen un gran inconveniente, que radica en la pocaresistencia mecánica que ofrecen en cuanto aumenta latemperatura, por ello se suelen emplear, preferentemente, en 15. Ing. Mecánicaaquellas aplicaciones en las que la temperatura existente es la delambiente. o Polivinílicos- Se obtienen por polimerización del acetileno y el ácido clorhídrico.- El más importante es el cloruro de polivinilo (PVC), por lo que el estudio de los polivinilos se va a centrar única y exclusivamente en él.- En su estado original es un material duro, pero mediante adiciones se puede ablandar hasta dejarlo plástico como el cuero.- Resiste muy bien el ataque de lejías, ácidos y gasolina.- Aplicación: ⇒ En estado duro Tuberías y conducciones de aguaresiduales. Carcasas de bombas, válvulas y llaves depaso. ⇒ En estado blando En tapizados, como cuero artificial. Paramáquinas,zapatillas, trajesprotectores,guantes.Abrigos,impermeables,recubrimientos demercancías. Aislamiento de calles. o Poliestireno- Se obtienen del estirol (derivado del petróleo) y del benzol.- Son transparentes, pudiéndose colorear a voluntad.- Se fabrican de dos formas: ⇒ Poliestireno duro Es frágil. Se emplea mucho como films (película delgada y transparente) para embalajes y envoltorios de productos frescos, ya que ofrece una alta permeabilidad al vapor de agua y, por tanto, a la entrada de oxígeno. 16. Ing. MecánicaEste film es un poco rígido. Se utiliza,sobre todo, en envoltorios de bandejas paratomates, lechugas, etc. Con él se fabrican escuadras, reglas,cartabones, bolígrafos, etc.⇒ Poliestireno expandido (conocido también como«corcho blanco») Es bastante rígido. Tiene unabuena tenacidad, granresistencia a los hongos y bacterias,absorbe muy poca agua y no tiene efectostóxicos. Por tratarse de un plástico espumado tieneuna densidad muy baja. Su resistencia química es aceptable. Es muy empleado para el envasado yembalaje de productos delicados y comoaislante del calor y del sonido. o Polietileno- Se obtiene directamente del petróleo. Está compuestode carbono e hidrógeno y al quemarse se combina conel aire formando agua y dióxido de carbono, elementosnaturales en el medio ambiente.- A la misma familia pertenecen también lospolipropilenos y los poleotilenos.- Resisten bien los ácidos, lejías y disolventesusualmente empleados, siendo atacados por lasacetonas y éteres.- Son transparentes y ligeros.- Son un buen aislante eléctrico.- Existen dos grandes grupos:⇒ Polietileno duro (o también llamado de altadensidad) Soporta temperaturas entre -200 y +100 °C. Se emplea en artículos domésticos: grifos,válvulas, bidones, cubos, cantimploras, 17. Ing. Mecánica botellas, jeringuillas de un solo uso, mascarillas de oxígeno, etc.⇒ Polietileno blando (de baja densidad) Es el que más se consume en los hogares.Se emplea especialmente para finesagrícolas, sacos y bolsas, vasos, etc. o Policarbonatos- Se obtienen a partir del ácido carbónico.- Tienen una gran resistencia a los impactos, lo mismo que al calor (no se deforman hasta los 1 00 C) y a la abrasión o rozamiento.- Pueden tener un color transparente, translúcido, opaco u otros. Se fabrican nuevos materiales que permiten pasar la luz en más del 90 por 1 00; sus excelentes propiedades ópticas son comparables con el cristal y los acrílicos.- Pueden ser mecanizados igual que los metales.- Es ignífugo (se autoapaga).- Posee una gran resistencia eléctrica, por lo que puede emplearseen placasdecircuitoimpreso, condensadores, etc,- Sus usos más comunes se dan en cuerpos de bombas, ventiladores, carcasas, hélices de barcos, cristales irrompibles de aviones y trenes de alta velocidad, bandejas de comida de aviones, etc. o Poliamidas- Se fabrican a partir del fenol.- La poliamida más conocida es el nylon.- Cuando no se colorean, su aspecto es blanco lechoso.- Son muy resistentes al desgaste por fricción. No se deforman hasta los 100°C. Igualmente, son muy resistentes a la fatiga, al impacto y a la abrasión. También son considerados como buenos aislantes eléctricos.- Muchos tipos de poliamidas están catalogados como autoextinguibles (calor).- Resisten muy bien el agua caliente y los detergentes. 18. Ing. Mecánica - Los filmes de nylon tienen la propiedad de ser tenaces y ofrecer una gran barrera al oxígeno y a los olores y sabores, propiedad muy importante en el envasado de alimentos (carne fresca, productos aromáticos, envasado de café, etc.). - Las aplicaciones más usuales se dan en cuerpos de bombas, correas de transmisión, tejidos, secadores de pelo, cinturones de seguridad; también hay tipos de poliamidas aptos para estar en contacto con los alimentos: espátulas, tenedores, etc. o Polimetacrilatos- Conocidos también como resinas acrílicas ometacrilatos.- Se obtienen a partir de¡ gas natural, aire comprimido yla acetona.- Las maneras comerciales de suministro son en formade polvo, planchas y paneles redondos, tubos y barrascuadrangulares.- No se decoloran con la luz ni con el paso del tiempo(son cualidades superiores a otros plásticos).- Son muy ligeros y resistentes, especialmente a losgolpes.- Se les puede dar cualquier color. En el modelotransparente permite el paso de la luz blanca en un92%, lo que le asemeja al cristal, siendo así muyadecuados en la sustitución de éste.- Conservan las propiedades durante años, después dehaber estado expuestos a la intemperie, salinidad,atmósferas oxidantes, etc.- Resisten bien los agentes químicos.- Aplicaciones.Cristales de ventanas de aviones,cerramientos en el campo de la construcción (centroscomerciales, restaurantes, museos, etc.) ya quecombinan transparencia, ligereza, resistencia a larotura, fácil mantenimiento y diseño flexible y fácil,claraboyas, pilotos posterior y anterior de automóviles,lámparas, mobiliario (mesas, estanterías, etc.), lentespara focos en marina, accesorios de baño.- El más conocido es el plexiglás. 19. Ing. Mecánica o Fluorocarbonos- Se obtienen a partir de acetileno.- Poseen una gran resistencia al calor y a los agentes químicos.- Tienen unas propiedades mecánicas aceptables, pudiéndose mejorar con cargas inorgánicas o fibras de vidrio.- Los dos compuestos más utilizados son:⇒ Politetrafluoretileno (más conocido como teflón): Es el de mayor resistencia químicaconocido en la actualidad. Su superficie tiene un carácter deslizante ycon muy poca capacidad adhesiva, lo quepuede hacerlo muy útil para superficies yfachadas antipintadas o que eviten graffitisen trenes y autobuses. Se emplea en medicina (prótesis de uréter,laringe, tráquea, tendones,válvulascoronarlas, ligamentos, pieles artificiales yprótesis de cadera) así como en sartenes ycazuelasque llevan una capaantiadherente. Para obtener los distintos productos seintroduce el PTFE en forma de gránulos enmoldes y se comprime elevando sutemperatura por encima de los 400°C.Mediante un enfriamiento rápido el productose hace tenaz y flexible. ⇒ Policlorotrífluoretileno: Aunque es menos resistente, desde el punto de vista químico, que el anterior, también es menos susceptible de ser atacado por agentes ,corrosivos y disolventes orgánicos. Es más rígido y tenaz que el teflón. Se emplea en casquillos sin lubricación, membranas para válvulas y bombas, 20. Ing. Mecánicaaislamientos de conductores eléctricos,recubrimiento de objetos metálicos paraevitar la oxidación y la corrosión.MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE PRODUCTOS PLÁSTICOSLa fabricación de productos sintéticos se realiza, predominantemente,sin arranque de viruta. Normalmente, se lleva a cabo partiendo de laMateria prima, que procede del plástico reciclado o bien elaboradoquímicamente a través del proceso correspondiente.Posteriormente, se hace pasar por los molinos, que la convierten engránulos, escamas o polvo. A continuación se introduce en moldescon la forma de la pieza a obtener.Las piezas salen del molde terminadas, es decir, no precisan ningúnproceso posterior, excepto la eliminación de rebabas.Los principales métodos de obtención son por prensado, inyección,transferencia, extrusión y soplado.• PrensadoSe emplea especialmente paramateriales termoplásticos. Elmaterial pulverizado en gránulos,al que se le ha añadido la carga,se introduce en la parte inferiordel molde; luego se prensa y sele aplica calor hasta que sevuelve plástico, y fluye entoncesa los espacios huecos del moldeque se llenan perfectamente.Una vez que la pieza se haendurecido, se saca.• InyecciónSe emplea, sobre todo, para losmateriales termoplásticos. La materia 21. Ing. Mecánicaprima se introduce en un recipiente en elque adquiere gran plasticidad.Un émbolo comprime la masa y la hacepasar al interior del molde a través deuna o varias boquillas. Después dehaber endurecido, se abre el molde y secoge la pieza.• TermoconformadoEs un método que se emplea paramateriales termoplásticos.Laspiezas se fabrican a partir depelículas o planchas rígidas,,mediante termoconformado(deformación en caliente); para ellose coloca la película o planchasobre el molde adecuado, de formaque apoye bien sobre los bordes.Una vez aplicado el cierre secalienta a la temperatura necesaria,según el tipo de material, y seaplica vacío, presión, ambas cosas.Una vez frío, se desmolda.• Extrusión-soplado 22. Ing. MecánicaSe aplica especialmente en termoplásticos para la fabricación decuerpos huecos.El proceso consiste en lo siguiente: o El material termoplástico sale en estado plástico por un conducto (a), por lo que adquiere una forma tubular a su salida. o Inmediatamente el material extruido se recoge entre las mitades de un molde de soplado y se corta por debajo de la boquilla de extrusión. o Al cerrar el molde quedan presionadas las partes del tubo sobresalientes por el fondo. Estas rebabas se cortan y se expulsan automáticamente al abrir el molde. o Por la cabeza se empieza a insuflar aire (caliente) a presión, con que el material se adapta a las paredes internas del molde, enfriándose al tomar contacto con el metal refrigerado (molde) automáticamente. PLÁSTICOS MEJORADOSLa evolución y mejora de plásticos que se está consiguiendo día a díaes espectacular en la que cabe resaltar:• Plásticos reforzadosEstán formados al menos por dos tipos de materiales; uno que leconfiere resistencia a la tracción (denominado material de refuerzo,de ahí su nombre) y el otro, por algún tipo de plástico, de losestudiados anteriormente, que los une.Ambos materiales están unidos entre sí formando un todo.Veamos a continuación los problemas que se plantean a la hora defabricar un plástico reforzado: 23. Ing. Mecánica o Elección adecuada de los materiales que intervienen en elproceso (plástico y refuerzo). o Sistema de unión entre ambos. o Aplicaciones a las que se destina el producto reforzado. El material de refuerzo suele ser fibra de vidrio, fibras orgánicas (lino, yute, madera, esparto y otros), amianto, fibras de sílice o cuarzo, fibras de carbono, fibras sintéticas, metálicas, etc. Todos los plásticos mencionados (termoplásticos y termoestables) pueden ser utilizados para la obtención de productos reforzados. Cuando se están fabricando, se introducen las fibras (refuerzos) en su interior, mezclándolos. Los productos obtenidos tienen propiedades superiores a los empleados para su fabricación. Así, por ejemplo, si reforzamos con fibra de vidrio, cuya resistencia a la tracción es de 5 a 6 kg/mm 2, el producto obtenido llega a alcanzar una resistencia a la tracción de 200 a 300 kg/mm 2.Científicos e ingenieros están ensayando y descubriendo nuevasaplicaciones, muchas de las cuales ya se están empleando en lafabricación de equipos deportivos, carrocerías de automóviles ybarcos, alas y fuselajes de aviones, raquetas de tenis, carroceríasde camiones, parachoques de coches, cascos, maletas, esquíes,ruedas de bicicleta de tres radios, cañas de pescar, depósitos deagua y piscinas de poliéster reforzado con fibra de vidrio.El material más resistente descubierto hasta ahora se denominaKEVLAR, que resulta muy difícil de mecanizar y cortar. Se empleasobre todo en la fabricación de neumáticos, partes de aviones,satélites de comunicaciones, y especialmente en la fabricación dechalecos antibalas. 24. Ing. Mecánica• Plásticos combinados o laminadosConsiste en colocar una capa fina de plástico, junto a otro material,para mejorar las propiedades de ambos. A diferencia de losreforzados, aquí la capas de ambos materiales están solapadas ounidas, pero no mezcladas.Algunas de las aplicaciones más importantes son: o Plástico/vidrio. Por todos es conocida la fragilidad del vidrio, sobre todo de pequeño espesor, frente a choques y presiones. Para mejorarlo, Si puede recubrir de plástico, por ejemplo polietileno, que lo protege de choques y además puede servir como aislante térmico para bebidas frías o calientes. Un ejemplo de esto ha sido la invención de la botella Plastishield, patentada por la firma americana Owens Illinois.También se emplea en la fabricación de vidrios de seguridado antirrobo. o Plástico/metal. En el mercado existen muchos productos metálicos que van recubiertos de una fina capa de plástico con objeto de mejorar alguna propiedad; cabe citar, por ejemplo, las latas de conserva en la que la hojalata que constituye el recipiente va recubierto de una fina capa de resina de epóxido o resina fenólica, con objeto de evitar que se oxide y entre en contacto con los alimentos.Otra aplicación, de muy reciente invención, es la fabricaciónde vehículos híbridos, con estructura y carrocería deplástico/metal, por la casa Ford y laboratorios de GeneralMotors, en la que la chapa, que aporta tenacidad, varecubierto por ambos lados de plástico (epóxido). 25. Ing. Mecánica o Plástico/papel o cartón. Tanto el papel como el cartón ofrecen muchas ventajas en la fabricación de algunos productos, pero tienen el inconveniente del no soportar la humedad.Para ello, se recubren de un plástico, generalmente polietileno de baja densidad, por una o ambas caras. Las aplicaciones más conocidas son las empleadas en envases de leche, zumos, vino, agua, etc., en los llamados cartones tetrapack, siendo el tetrabrick el más conocido de ellos. o Plásticos/tejidos. Tienen una gran aplicación en el terreno de los cueros sintéticos (marroquinería y tapicería), envases de tipo cojín (tejido de fibra sintética recubierto por ambos lados de poliuretano o vidrio flexible, que posee la ventaja de poderse plegar y enrollar cuando está vacío). o Plástico/plástico. En muchos envases o embalajes que contienen productos alimenticios, cosméticos, bebidas, etc., es necesaria la combinación de varias capas (multicapas) para conseguir una resistencia exterior adecuada o característica especial para garantizar el producto interior.Por ejemplo, en cosmética, las botellas o tarros de polietilenosuelen llevar un recubrimiento externo de poliamida de gradoespecial.• Plásticos mejoradosConsiste en combinar los dos métodos, el reforzado y el laminado.La invención más reciente es de origen español y se aplica en lafabricación de postes de baja y mediana tensión, postes detelefónica, faroles de iluminación, antenas de comunicación, vigasde construcción o transporte. Esta combinación está patentada conel nombre de composteel, y se encuentra formada por: o Alma interna de acero, que da rigidez y tenacidad al conjunto. o Fibras de vidrio, de carbono o arilamida. o Resinas de poliéster, epoxi, etc. 26. Ing. MecánicaVIDRIOBásicamente, el principio de fabricación del vidrio ha permanecidoinvariable desde sus comienzos, pues las principales materias primasy las temperaturas de fusión no han sido modificadas. Sin embargo,las técnicas se han transformado para conseguir un proceso deproducción más acelerado, y los investigadores han elaboradodiferentes compuestos para combinarlos con el material bruto y asívariar las propiedades físicas y químicas, de manera que sea posibledisponer de una amplia gama de vidrios para diversas aplicaciones.El vidrio se hace en un reactor de fusión, en donde se calienta unamezcla que casi siempre consiste en arena silícea (arcillas) y óxidosmetálicos secos pulverizados o granulados. En el proceso de la fusión(paso de sólido a líquido) se forma un líquido viscoso y la masa sehace transparente y homogénea a temperaturas mayores a 1000ºC. Alsacarlo del reactor, el vidrio adquiere una rigidez que permite darleforma y manipularlo. Controlando la temperatura de enfriamiento seevita la desvitrificación o cristalización. 27. Ing. MecánicaLa tecnología del VIDRIO LAMINADO posee otras importantescualidades que añade a la seguridad integral de los ocupantes, comoes su capacidad para amortiguar la fuerza con la que una personaimpacta contra el parabrisas en un choque frontal, el reducesignificativamente la magnitud del golpe corporal que sufren losocupantes, y por consiguiente, reduce las diversas lesiones físicas quepuede sufrir una persona, sobretodo en la cabeza, el cuello y lascervicales.La capa interna de poly vinyl butyral, que lleva el parabrisas laminado,es la que evita que en caso de choque, vidrios del parabrisas sedesprendan y caigan sobre la cabina del vehículo, formando una nubede minúsculos y cortantes pedazos que laceren los ojos y rostro de losocupantes.Por otra parte, el vidrio laminado desde su fabricación, permite añadiral parabrisas una serie de propiedades adicionales, como la de filtrarlos rayos ultravioletas hasta en un 99 por ciento, ser reflectivo a laluz y reducir su luminosidad hasta en un 47 por ciento, no ab- 28. Ing. Mecánicasorber el calor solar permitiendo condiciones de mayor comodidadambiental a los ocupantes y evitando el sobre uso del aireacondicionado, reduce los niveles de ruido que se filtran a través delparabrisas y muchos otros beneficios especiales que podríamosmencionar con respecto al uso de la tecnología del poly vinyl butyralen el parabrisas laminado.Contrario al vidrio laminado, el VIDRIO TEMPERADO O TEMPLADOes íntegramente un solo vidrio endurecido. Este se fabrica medianteun proceso donde después de que un horno lo calienta hasta llevarlo aun estado de licuefacción, se enfría rápidamente medianteventiladores y rodillos, generando en él estados de compresión oáreas de gran tensión interna. Mediante este proceso, se logra llevarloa un endurecimiento 5 veces más alto de lo que regularmente alcanzasu grado de dureza normal.Debido a este estado de gran compresión interna, es que este vidriocuando se rompe, lo hace estallando en millones de minúsculosfragmentos. Sin embargo, este grado de dureza y patrón de ruptura,es el que hace que el vidrio temperado sea el ideal para utilizarlo comovidrio de ventana, aleta o parabrisas trasero, siendo especialmenteatractivo para diseñadores de vehículos que no quieren utilizar marcode ventana en las puertas. Es importante resaltar que debido a suscaracterísticas técnicas no es conveniente utilizarlo en función deparabrisas delantero.El vidrio es un material que por sus características es fácilmenterecuperable; especialmente el envase de vidrio ya que este es 100 %reciclable, es decir, que a partir de un envase utilizado, puedefabricarse uno nuevo que puede tener las mismas características delprimeroEn el proceso de reciclaje de vidrio primero debe fragmentarse elvidrio en partes pequeñas y es importante señalar que el reciclajenecesita un 26% menos de energía que la producción original, en laque para crear un kilo de vidrio se necesitan unas 4.200 kilocaloríasde energía. Además el material generado por reciclaje reduce en un20% la contaminación atmosférica. 29. Ing. MecánicaPara reciclar no se pueden mezclar las botellas o los envases de colordiferente y tampoco los residuos sólidos de otros cristales.CUEROSe obtiene principalmente de animales, aunque actualmente seutilizan cueros sintéticos.Antes de abordar las exigencias que presenta el cuero destinado atapicería, hay que indicar que las medidas de lucha contra lacontaminación, obligan cada día más a prescindir de acabados quecontengan solventes. El cambio de sistemas con solventes orgánicosa sistemas acuosos implicó una disminución drástica en los grados desolidez, disminución, que afortunadamente está siendo solucionada enbase a nuevos desarrollos de productos químicos en base apoliuretanosLa tapicería es un articulo de larga vida, y en contra del calzado, que sipresenta problemas, lo hace en un plazo corto de tiempo, el cueropara tapicería suele presentar los problemas más rápido en unos tresa seis meses y algunos no se presentan hasta los tres años.La explicación se encuentra en que la larga vida del cuero en uso,precisa introducir el fenómeno de envejecimiento para conocer laevolución que presenta el acabado (y el cuero). Por ello, cualquierintento de normalizar un ensayo de predicción de comportamientoobliga a contemplar la necesidad de completar los ensayos realizadossobre las probetas inmediatas, con otros análogos, pero realizadossobre probetas envejecidas.FATIGALa rotura por fatiga de los metales, puede distinguirse por el aspectoque presenta la sección de rotura en el metal, esta fractura estacompuesta de dos partes, una estructura con grano fino sindeformación de color parduzco, y otra de grano grueso con ciertadeformación, por donde se produce la rotura súbita del eje.La dimensión de cada una de ellas depende de lo sobredimensionadoque esté el mecanismo para la carga que tiene que soportar, a mayor 30. Ing. Mecánicasobredimensión mayor es la superficie de rotura progresiva por fatigade grano fino y menor la superficie de grano grueso y viceversa.Este tipo de rotura, se ve favorecida cuando los metales sonsometidos a esfuerzos de magnitud y sentido variables, teniendo lugarla rotura con tensiones muy inferiores a sus resistencia a la rotura paraesfuerzos de tensiones estáticas constantes y uniformes.Las acciones combinadas, entre las tensiones descritas anteriormente,con las condiciones siguientes, favorecen roturas por fatiga:• Cambio de sección incorrectamente ejecutado.• Todas las grietas en sí, sirven como punto de concentración detensiones, iniciándose así su progresión continua hasta que seproduce la rotura del componente.• Las tensiones en los bordes de los orificios o chavetas crecen yaumentan considerablemente, pudiendo ser todas origen delinicio de grietas, que llevan a la rotura por fatiga.• Como las grietas de fatiga se deben a tensiones de tracción, unatensión de tracción residual en la superficie de una piezaconstituye un peligro adicional de rotura por fatiga.