Polímeros

2. Historia del
   plástico
3. Características Generales
   de los Plásticos
4. Distintos tipos de
   plástico
5. Tipos de Polímeros
   más comunes
6. Propiedades Mecánicas de
   los Polímeros
7. Propiedades Mecánicas
   de los Polímeros Reales
8. Proceso de
   transformación del plástico
9. Aplicaciones Posteriores a
   1990
10. Técnicas de moldeo de
    los Plásticos
11. El plástico como
    problema
12. Reciclaje y reuso del
    Plástico
13. Características
    principales de las maquinas utilizadas para el proceso de
    transformación del plástico
14. Inyectoras de
    plástico
15. Conclusión

INTRODUCCIÓN

¿En qué pensamos cuando decimos o
escuchamos la palabra plástico?

Hace cien años, al mencionar el término
plástico, éste se podía entender como algo
relativo a la reproducción de formas o las artes
plásticas, la pintura, la
escultura, el moldeado. En la actualidad, esta palabra se utiliza
con mayor frecuencia y tiene un significado que implica no
sólo arte, sino
también tecnología y ciencia.
PLÁSTICOS es una palabra que deriva del griego "Plastikos"
que significa "Capaz de ser Moldeado", sin embargo, esta
definición no es suficiente para describir de forma clara
a la gran variedad de materiales que
así se denominan.

Técnicamente los plásticos
son sustancias de origen orgánico formadas por largas
cadenas macromoleculares que contienen en su estructura
carbono e
hidrógeno principalmente. Se obtienen
mediante reacciones
químicas entre diferentes materias primas de origen
sintético o natural. Es posible moldearlos mediante
procesos de
transformación aplicando calor y
presión.

Los plásticos son parte de la gran familia de los
Polímeros.

Polímeros es una palabra de origen latín que
significa Poli:" muchas" y meros: "partes", de los cuales se
derivan también otros productos como
los adhesivos, recubrimientos y pinturas.

HISTORIA DEL PLÁSTICO

El desarrollo del
plástico surge, cuando se descubrió que las resinas
naturales podían emplearse para elaborar objetos de uso
práctico. Estas resinas como el betún, la
gutapercha, la goma laca y el ámbar, son extraídas
de ciertos árboles, y se tienen referencias de que ya
se utilizaban en Egipto,
Babilonia, la India,
Grecia y
China. En
América
se conocía otro material utilizado por sus habitantes
antes de la llegada de Colón, conocido como hule o
caucho.

El hule y otras resinas presentaban algunos inconvenientes y, por
lo tanto, su aplicación resultaba limitada. Sin embargo,
después de muchos años de trabajos e investigaciones
se llegaron a obtener resinas semisintéticas, mediante
tratamientos químicos y físicos de resinas
naturales.

Se puede decir que la primera resina semisintética fue el
hule vulcanizado, obtenida por Charles Goodyear en 1839 al hacer
reaccionar azufre con la resina natural caliente. El producto
obtenido resultó ser muy resistente a los cambios de
temperatura y
a los esfuerzos mecánicos.

A mediados del siglo XIX, el inventor inglés
Alexander Parkes obtuvo accidentalmente nitrocelulosa, mediante
la reacción de la celulosa con
ácido nítrico y sulfúrico, y la
llamó"Parkesina", que con aceite de
ricino se podía moldear. Sin embargo debido a su
flamabilidad, no tuvo éxito
comercial.

Alrededor de 1860, en los Estados Unidos
surgió el primer plástico de importancia comercial
gracias a un concurso para encontrar un material que sustituyen
al marfil en la fabricación de las bolas de billar (en esa
época se utilizaban tanto marfil, que se sacrificaba
12,000 elefantes anualmente para cubrir la demanda).
Casualmente los hermanos Hyatt trabajaban con el algodón
tratado con ácido nítrico, siendo un producto muy
peligroso que podía utilizarse como explosivo.

Aprovechando la idea de Parkes, sustituyeron el aceito
de ricino por alcanfor y al producto obtenido le llamaron
"Celuloide", el cual hizo posible la producción de varios artículos como
peines, bolas de billar y películas
fotográficas.

Otro plástico semisintética que tuvo buena
aceptación comercial fue el que desarrollaron Krische y
Spitteler en 1897, debido a la demanda de pizarrones blanco en
las escuelas alemanas. Este material se fabricó a base de
Caseína, una proteína extraída de la
leche al
hacerla reaccionar con formaldehído. Su principal
aplicación fue la elaboración de
botones.

En 1899 Leo H. Baeklan, descubrió una resina considerada
totalmente sintética, "la baquelita", la cual se obtienen
mediante la reacción del fenol con
formaldehído.
Aunque en el siglo XIX se observó en diversos laboratorios
que, por acción
de la luz o del calor,
muchas sustancias simples,
gaseosas o líquidas se convertían en compuestos
viscosos o incluso sólidos, nunca se imaginó el
alcance que tendrían estos cambios como nuevas vías
de obtención de plásticos.

El siglo XX puede considerarse como el inicio de "La Era del
Plástico", ya que en esta época la obtención
y comercialización de los plásticos
sintéticos ha sido continuamente incrementada y el
registro de
patente se presenta en número creciente. La
consecución de plásticos sintéticos se
originó de la Química
Orgánica que se encontraba entonces en pleno
auge.

En 1907 salió al mercado la resina
fenólica "Baquelita", mientras Staundinger trabajaba en la
fabricación de poli estireno y Otto Rhom enfocaba sus
estudios al acrílico, que para 1930 ya se producían
industrialmente.

Por su parte el PVC, aunque había sido sintetizado desde
1872 por Bauman, fue hasta 1920 cuando Waldo Semon,
mezclándolo con otros compuestos, obtuvo una masa parecida
al caucho, iniciándose así la
comercialización del PVC en 1938.

El químico Herman Staundinger, premio Nóbel de 1953
con sus trabajos revolucionarios iniciados en 1920,
demostró que muchos productos naturales y todos los
plásticos, contienen macromoléculas. Este
descubrimiento hizo que se considerara como el "Padre de los
Plásticos".
Muchos laboratorios de Universidades y grandes Industrias
Químicas concentraron sus esfuerzos en el desarrollo de
nuevos plásticos, aprendiendo las técnicas
para encausar y dirigir casi la voluntad las reacciones
químicas.

Entre los años de 1930 y 1950, debido a la segunda Guerra
Mundial surge la necesidad de desarrollar nuevos materiales
que cumplan con mejores propiedades, mayor resistencia,
menor costo y que
sustituyeran a otros que escaseaban. Es en este período,
cuando surgieron plásticos como el Nylon, Polietileno de
Baja densidad y el
Teflón en un sector de gran volumen, y la
industria
química adquirió de suministrador importante de
materiales.

Otro momento exitoso dentro de la historia de los
plásticos fue en 1952, cuando K. Ziegler, premio
Nóbel en 1964 junto con G. Natta, descubren que el etileno
en fase gaseosa resultaba muy lento para reaccionar. Ambos logran
su polimerización de manera más rápida por
contacto con determinadas substancias catalizadas a
presión normal y temperatura baja. Por su parte, G. Natta
descubrió en 1954 que estos catalizadores y otros
similares daban lugar a las macromoléculas de los
plásticos con un lato ordenamiento.

La década de los sesenta se distinguió porque se
lograron fabricar algunos plásticos mediante nuevos
procesos, aumentando de manera considerable el número de
materiales disponibles. Dentro de este grupo destacan
las llamadas "resinas reactivas" como: Resinas Epoxi, Poli
ésteres Insaturados, y principalmente Poliuretanos, que
generalmente se suministran en forma líquida, requiriendo
del uso de métodos de
transformación especiales.

En los años siguientes, el desarrollo se enfocó a
la investigación química
sistemática, con atención especial a la modificación
de plásticos ya conocidos mediante espumación,
cambios de estructura química, copolimerización,
mezcla con otros polímeros y con elementos de carga y de
refuerzo.
En los años setentas y ochentas se inició la
producción de plásticos de altas propiedades como
la Polisulfornas, Poliariletercetonas y Polímeros de
Cristal Líquido. Algunas investigaciones en este campo
siguen abiertas.

Las tendencias actuales van enfocadas al desarrollo de
catalizadores para mejorar las propiedades de los materiales y la
investigación de las mezclas y
aleaciones de
polímeros con el fin de combinar las propiedades de los ya
existentes.

Características
Generales de los Plásticos

Los plásticos se caracterizan por una
relación resistencia/densidad alta, unas propiedades
excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico
y una buena resistencia a los ácidos,
álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las
que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o
entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las
moléculas lineales y ramificadas son termoplásticos
(se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son
termoendurecibles (se endurecen con el calor).

Fabricación

La fabricación de los plásticos y sus
manufacturas implica cuatro pasos básicos:
obtención de las materias primas, síntesis
del polímero básico, composición del
polímero como un producto utilizable industrialmente y
moldeo o deformación del plástico a su forma
definitiva.

Materias
primas

En un principio, la mayoría de los
plásticos se fabricaban con resinas de origen vegetal,
como la celulosa (del algodón), el furfural (de la
cáscara de la avena), aceites (de semillas), derivados del
almidón o el carbón. La caseína de la leche
era uno de los materiales no vegetales utilizados. A pesar de que
la producción del nylon se basaba originalmente en el
carbón, el aire y el agua, y de
que el nylon 11 se fabrique todavía con semillas de
ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy
con derivados del
petróleo. Las materias primas derivadas del
petróleo son tan baratas como abundantes.
No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo
tienen un límite, se están investigando otras
fuentes de
materias primas, como la gasificación del
carbón.

Aditivos

Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para
conseguir una propiedad
determinada. Por ejemplo, los antioxidantes
protegen el polímero de degradaciones químicas
causadas por el oxígeno
o el ozono. De una forma parecida, los estabilizadores
ultravioleta lo protegen de la intemperie. Los plastificantes
producen un polímero más flexible, los lubricantes
reducen la fricción y los pigmentos colorean los
plásticos. Algunas sustancias ignífugas y
antiestáticas se utilizan también como
aditivos.

Muchos plásticos se fabrican en forma de material
compuesto, lo que implica la adición de algún
material de refuerzo (normalmente fibras de vidrio o de
carbono) a la matriz de la
resina plástica. Los materiales compuestos tienen la
resistencia y la estabilidad de los metales, pero por
lo general son más ligeros. Las espumas plásticas,
un material compuesto de plástico y gas, proporcionan
una masa de gran tamaño pero muy ligera.

El color del
plástico

El puesto de un mercado en la ciudad india de Bombay
ofrece una multicolor variedad de productos de plástico.
Los plásticos son resinas sintéticas cuyas
moléculas son polímeros, grandes cadenas
orgánicas. Los plásticos son duraderos y ligeros.
El
petróleo se refina para formar moléculas
orgánicas pequeñas, llamadas monómeros, que
luego se combinan para formar polímeros resinosos, que se
moldean o extruyen para fabricar productos de
plástico.

DISTINTOS TIPOS DE
PLÁSTICO

Si bien existen más de cien tipos de
plásticos, los más comunes son sólo seis, y
se los identifica con un número dentro de un
triángulo a los efectos de facilitar su
clasificación para el reciclado, ya que las
características diferentes de los plásticos exigen
generalmente un reciclaje por
separado.

Tipos de Polímeros Más
Comunes

El consumo de
polímeros o plásticos ha aumentado en los
últimos años. Estos petroquímicos han
sustituido parcial y a veces totalmente a muchos materiales
naturales como la madera, el
algodón, el papel, la lana, la piel, el
acero y el
cemento. Los
factores que han favorecido el mercado de los plásticos
son los precios
competitivos y a veces inferiores a los de los productos
naturales, y el hecho de que el petróleo ofrece una mayor
disponibilidad de materiales sintéticos que otras fuentes
naturales.

La crisis
petrolera de 1974 también influyó en el aumento del
consumo de los plásticos, sobre todo en la industria
automotriz. Los plásticos permitían disminuir el
peso de los vehículos, lo cual repercutía en un
ahorro en el
consumo de combustible por kilómetro recorrido.

Entre los polímeros usados para reducir el peso
de los automóviles se encuentran los poliésteres,
polipropileno, cloruro de polivinilo, poliuretanos, polietileno,
nylon y ABS (acrilonitrilo-butadieno estireno). Sin embargo, el
mercado más grande de los plásticos es el de los
empaques y embalajes.

Veamos en qué forma los polímeros
derivados del petróleo constituyen una parte muy
importante de nuestra vida. Los encontramos en nuestros
alimentos, medicinas, vestidos, calzado, casas, edificios,
escuelas, oficinas, campos, fábricas y en todos los
vehículos usados como medios de
transporte.

POLÍMEROS
TERMOPLÁSTICOS

Los termoplásticos son polímeros de
cadenas largas que cuando se calientan se reblandecen y pueden
moldearse a presión. Representan el 78-80% de consumo
total. Los principales son:

• Polietileno

Éste es el termoplástico más
usado en nuestra sociedad.
Los productos hechos de polietileno van desde materiales
de
construcción y aislantes
eléctricos hasta material de empaque. Es
barato y puede moldearse a casi cualquier forma,
extruírse para hacer fibras o soplarse para formar
películas delgadas. Según la tecnología
que se emplee se pueden obtener dos tipos de
polietileno

Polietileno de Baja
Densidad. Dependiendo del
catalizador, este polímero se fabrica de dos maneras: a
alta presión o a baja presión. En el primer caso
se emplean los llamados iniciadores de radicales libres como
catalizadores de polimerización del etileno. El producto
obtenido es el polietileno de baja densidad
ramificado;

Cuando se polimeriza el etileno a baja presión
se emplean catalizadores tipo Ziegler Natta y se usa el
buteno-1 como comonómero. De esta forma es como se
obtiene el propileno de baja densidad lineal, que posee
características muy particulares, como poder hacer
películas más delgadas y resistentes.

Polietileno de alta densidad (HDPE). Cuando se
polimeriza el etileno a baja presión y en presencia de
catalizadores Ziegler Natta, se obtiene el polietileno de
alta densidad (HDPE). La principal diferencia es la
flexibilidad, debido a las numerosas ramificaciones de la
cadena polimérica a diferencia de la rigidez del
HDPE.

Se emplea para hacer recipientes moldeados por
soplado, como las botellas y los caños plásticos
(flexibles, fuertes y resistentes a la corrosión).

El polietileno en fibras muy finas en forma de
red sirve para
hacer cubiertas de libros y
carpetas, tapices para muros, etiquetas y batas
plásticas.

• Polipropileno

El polipropileno se produce desde hace más de
veinte años, pero su aplicación data de los
últimos diez, debido a la falta de producción
directa pues siempre fue un subproducto de las
refinerías o de la desintegración del etano o
etileno.

Como el polipropileno tiene un grupo metilo (CH3)
más que el etileno en su molécula, cuando se
polimeriza, las cadenas formadas dependiendo de la
posición del grupo metilo pueden tomar cualquiera de las
tres estructuras
siguientes:

1. Isotáctico, cuando los
grupos metilo
unidos a la cadena están en un mismo lado del
plano.

2. Sindiotáctico, cuando los
metilos están distribuidos en forma alternada en la
cadena.

3. Atáctico, cuando los metilos
se distribuyen al azar.

Posee una alta cristalinidad, por lo que sus cadenas
quedan bien empacadas y producen resinas de alta calidad.

El polipropileno se utiliza para elaborar bolsas de
freezer y microondas
ya que tienen una buena resistencia térmica y
eléctrica además de baja absorción de
humedad. Otras propiedades importantes son su dureza,
resistencia a la abrasión e impacto, transparencia, y
que no es tóxico. Asimismo se usa para fabricar
carcazas, juguetes, valijas, jeringas, baterías,
tapicería, ropa interior y ropa deportiva, alfombras,
cables, selladores, partes automotrices y suelas de
zapatos.

• Cloruro de polivinilo (PVC)

Este polímero se obtiene polimerizando el
cloruro de vinilo. Existen dos tipos de cloruro de polivinilo,
el flexible y el rígido. Ambos tienen alta resistencia a
la abrasión y a los productos químicos. Pueden
estirarse hasta 4 veces y se suele copolimerizar con otros
monómeros para modificar y mejorar la calidad de la
resina. Las resinas de PVC casi nunca se usan solas, sino que
se mezclan con diferentes aditivos.

El PVC flexible se destina para hacer manteles,
cortinas para baño, muebles, alambres y cables
eléctricos; El PVC rígido se usa en la
fabricación de tuberías para riego, juntas,
techado y botellas.

• Poliestireno (PS)

El poliestireno (PS) es el tercer termoplástico
de mayor uso debido a sus propiedades y a la facilidad de su
fabricación. Posee baja densidad, estabilidad
térmica y bajo costo. El hecho de ser rígido y
quebradizo lo desfavorecen. Estas desventajas pueden remediarse
copolimerizándolo con el acrilonitrilo (más
resistencia a la tensión).

Es una resina clara y transparente con un amplio rango
de puntos de fusión.
Fluye fácilmente, lo que favorece su uso en el moldeo
por inyección; Posee buenas propiedades
eléctricas, absorbe poco agua (buen aislante
eléctrico), resiste moderadamente a los químicos,
pero es atacado por los hidrocarburos aromáticos y los clorados.
Se comercializa en tres diferentes formas y
calidades:

De uso común, encuentra sus principales
aplicaciones en los mercados de
inyección y moldeo.

Poliestireno de impacto (alto, medio y bajo)
que sustituye al de uso general cuando se desea mayor
resistencia. Utilizada para fabricar electrodomésticos,
juguetes y muebles.

Expandible se emplea en la fabricación
de espuma de poliestireno que se utiliza en la
producción de accesorios para la industria de empaques y
aislamientos.

• Poliuretanos

Los poliuretanos pueden ser de dos tipos, flexibles o
rígidos, dependiendo del poliol usado. Los flexibles se
obtienen cuando el di-isocianato se hace reaccionar con
diglicol, triglicol, poliglicol, o una mezcla de éstos;
Los poliuretanos rígidos se consiguen utilizando trioles
obtenidos a partir del glicerol y el óxido de propileno.
El uso más importante del poliuretano flexible es el
relleno de colchones.

En el pasado, los paragolpes de los autos se
hacían de metal; actualmente se sustituyeron por uretano
elastomérico moldeado, el mismo material usado para los
volantes, defensas y tableros de instrumentos, puesto que
resiste la oxidación, los aceites y la
abrasión.

Otros usos: bajo alfombras, recubrimientos, calzado,
juguetes y fibras.

Por su resistencia al fuego se usa como aislante de
tanques, recipientes, tuberías y aparatos
domésticos como refrigeradores y
congeladores.

Los usos más comunes son:

Poliestireno de medio impacto: Vasos, cubiertos
y platos descartables, empaques, juguetes.

Poliestireno de alto impacto:
Electrodomésticos (radios, TV, licuadoras,
teléfonos lavadoras), tacos para zapatos,
juguetes.

Poliestireno cristal: piezas para cassettes,
envases desechables, juguetes, electrodomésticos,
difusores de luz, plafones.

Poliestireno Expandible: envases
térmicos, construcción (aislamientos, tableros de
cancelería, plafones, casetones, etc.).

Propiedades Mecánicas de los
Polímeros

Resistencia

La resistencia es una propiedad mecánica que se podría relacionar
cuando se habla de polímeros. En primer lugar, existen
varios tipos de resistencia. Una de ellas es la ténsil. La
resistencia ténsil es importante para un material que va a
ser extendido o va a estar bajo tensión.

Luego está la resistencia a la compresión.
El concreto es un
ejemplo de material con buena resistencia a la compresión.
Cualquier cosa que deba soportar un peso encima, debe poseer
buena resistencia a la compresión.

También está la resistencia a la
flexión. Existen otras clases de resistencia de las que se
pueden hablar. Un polímero tiene resistencia a la
torsión si es resistente cuando es puesto bajo
torsión. También está la resistencia al
impacto. Una muestra tiene
resistencia al impacto si es fuerte cuando se la golpea
agudamente de repente, como con un martillo.

Para medir la resistencia ténsil de una muestra
polimérica, se estira con una máquina llamada
Instron. Esta máquina simplemente sujeta cada extremo de
la muestra y luego procede a estirarla. Mientras dura el
estiramiento de la muestra, va midiendo la
fuerza (F) que está ejerciendo. Cuando
conocemos la fuerza que se
está ejerciendo sobre la muestra, dividimos ese
número por el área (A) de la muestra. El resultado
es la tensión que está experimentando la
muestra.

Elongación

Pero las propiedades mecánicas de un
polímero no se remiten exclusivamente a conocer
cuán resistente es. La resistencia nos indica
cuánta tensión se necesita para romper algo. Pero
no nos dice nada de lo que ocurre con la muestra mientras estamos
tratando de romperla. Ahí es donde corresponde estudiar el
comportamiento
de elongación de la muestra polimérica. La
elongación es un tipo de deformación. La
deformación es simplemente el cambio en la
forma que experimenta cualquier cosa bajo tensión. Cuando
hablamos de tensión, la muestra se deforma por
estiramiento, volviéndose más larga. Obviamente
llamamos a esto elongación.

Por lo general, hablamos de porcentaje de
elongación, que es el largo de la muestra después
del estiramiento (L), dividido por el largo original
(L0), y multiplicado por 100.

Existen muchas cosas relacionadas con la
elongación, que dependen del tipo de material que se
está estudiando. Dos mediciones importantes son la
elongación final y la elongación
elástica.

La elongación final es crucial para todo tipo de
material. Representa cuánto puede ser estirada una muestra
antes de que se rompa. La elongación elástica es el
porcentaje de elongación al que se puede llegar, sin una
deformación permanente de la muestra. Es decir,
cuánto puede estirársela, logrando que ésta
vuelva a su longitud original luego de suspender la
tensión. Esto es importante si el material es un
elastómero. Los elastómeros tienen que ser capaces
de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original. La
mayoría de ellos pueden estirarse entre el 500% y el 1000%
y volver a su longitud original es inconveniente.

Módulo

Los elastómeros deben exhibir una alta
elongación elástica. Pero para algunos otros tipos
de materiales, como los plásticos, por lo general es mejor
que no se estiren o deformen tan fácilmente. Si queremos
conocer cuánto un material resiste la deformación,
medimos algo llamado módulo. Para medir el módulo
ténsil, hacemos lo mismo que para medir la resistencia y
la elongación final. Esta vez medimos la resistencia que
estamos ejerciendo sobre el material, tal como procedimos con la
resistencia ténsil. Incrementamos lentamente la
tensión y medimos la elongación que experimenta la
muestra en cada nivel de tensión, hasta que finalmente se
rompe.

Luego graficamos la tensión versus
elongación, de este modo:

Este gráfico se denomina curva de
tensión-estiramiento. (Estiramiento es todo tipo de
deformación, incluyendo la elongación.
Elongación es el término que usamos cuando hablamos
específicamente de estiramiento ténsil). La altura
de la curva cuando la muestra se rompe, representa obviamente la
resistencia ténsil, y la pendiente representa el
módulo ténsil. Si la pendiente es pronunciada, la
muestra tiene un alto módulo ténsil, lo cual
significa que es resistente a la deformación. Si es suave,
la muestra posee bajo módulo ténsil y por lo tanto
puede ser deformada con facilidad.

Hay ocasiones en que la curva
tensión-estiramiento no es una recta, como vimos arriba.
Para algunos polímeros, especialmente plásticos
flexibles, obtenemos curvas extrañas, como
ésta:

A medida que la tensión se incrementa, la
pendiente, es decir el módulo, no es constante, sino que
va experimentando cambios con la tensión. En casos como
éste, generalmente tomamos como módulo la pendiente
inicial, como puede verse en la curva de arriba. En general, las
fibras poseen los módulos ténsiles más
altos, y los elastómeros los más bajos, mientras
que los plásticos exhiben módulos ténsiles
intermedios.

El módulo se mide calculando la tensión y
dividiéndola por la elongación. Pero dado que la
elongación es adimensional, no tiene unidades por cual
dividirlas. Por lo tanto el módulo es expresado en las
mismas unidades que la resistencia, es decir, en
N/cm2.

Dureza

El gráfico de tensión versus estiramiento
puede darnos otra valiosa información. Si se mide el área bajo
la curva tensión-estiramiento, coloreada de rojo en la
figura de abajo, el número que se obtiene es algo llamado
dureza.

La dureza es en realidad, una medida de la
energía que una muestra puede absorber antes de que se
rompa.Si la altura del triángulo del gráfico es la
resistencia y la base de ese triángulo es el estiramiento,
entonces el área es proporcional a resistencia por
estiramiento. Dado que la resistencia es proporcional a la fuerza
necesaria para romper la muestra y el estiramiento es medido en
unidades de distancia (la distancia que la muestra es estirada),
entonces resistencia por estiramiento es proporcional a fuerza
por distancia, y según recordamos de la física, fuerza por
distancia es energía.

La resistencia nos dice cuánta fuerza es
necesaria para romper una muestra, y la dureza nos dice
cuánta energía hace falta para romper una muestra.
Pero en realidad no nos dice cuáles son las diferencias
desde el punto de vista práctico.

Lo importante es saber que justamente, dado que un
material es resistente, no necesariamente debe ser duro. Veamos
algunos otros gráficos para comprender mejor esto.
Observemos el de abajo, que tiene tres curvas, una en azul, otra
en rojo y otra en rosa.

 La curva en azul representa la relación
tensión-estiramiento de una muestra que es resistente,
pero no dura. Como puede verse, debe emplearse mucha fuerza para
romperla, pero no mucha energía, debido a que el
área bajo la curva es pequeña.

Asimismo, esta muestra no se estirará demasiado
antes de romperse. Los materiales de este tipo, que son
resistentes, pero no se deforman demasiado antes de la ruptura,
se denominan quebradizos.

Por otra parte, la curva en rojo representa la
relación tensión-estiramiento para una muestra que
es dura y resistente. Este material no es tan resistente como el
de la curva en azul, pero su área bajo la curva es mucho
mayor. Por lo tanto puede absorber mucha más
energía que el de la curva en azul.

Propiedades Mecánicas de los
Polímeros Reales

El siguiente gráfico compara curvas
típicas tensión-estiramiento para diferentes clases
de polímeros. Puede verse en la curva verde, que
plásticos rígidos como el polietileno, el polimetil
metacrilato o los policarbonatos pueden soportar una gran
tensión, pero no demasiada elongación antes de su
ruptura. No hay una gran área bajo la curva.

Decimos entonces que estos materiales son resistentes,
pero no muy duros. Además, la pendiente de la recta es muy
pronunciada, lo que significa que debe ejercerse una considerable
fuerza para deformar un plástico rígido. Los
plásticos rígidos tienden a ser resistentes,
soportan la deformación, pero no suelen ser duros, es
decir, son quebradizos.

Los plásticos flexibles como el polietileno y el
polipropileno difieren de los plásticos rígidos en
el sentido que no soportan tan bien la deformación, pero
tampoco tienden a la ruptura. El módulo inicial es
elevado, o sea que resisten por un tiempo la
deformación, pero si se ejerce demasiada tensión
sobre un plástico flexible, finalmente se
deformará.

Es posible alterar el comportamiento
tensión-estiramiento de un plástico con aditivos
denominados plastificantes. Un plastificante es una
molécula pequeña que hace más flexible al
plástico. Por ejemplo, sin plastificantes, el policloruro
de vinilo, o PVC, es un plástico rígido, que se usa
tal cual para cañerías de agua. Pero con
plastificantes, el PVC puede ser lo suficientemente flexible como
para fabricar juguetes inflables para piletas de natación.

Las fibras como el Kevlar, la fibra de carbono y el
nylon tienden a exhibir curvas tensión estiramiento como
la de color celeste que
se ve en el gráfico de arriba. Al igual que los
plásticos rígidos, son más resistentes que
duras, y no se deforman demasiado bajo tensión. Pero
cuando es resistencia lo que se requiere, las fibras tienen mucho
que ofrecer. Son mucho más resistentes que los
plásticos, aún los rígidos, y algunas fibras
poliméricas como el Kevlar la fibra de carbono y el
polietileno de peso molecular ultra-alto poseen mejor resistencia
ténsil que el acero.

Los elastómeros como el poliisopreno, el poli
butadieno y el poliisobutileno muestran un comportamiento
mecánico completamente diferente al de los otros tipos de
materiales. Al observar la curva de color rosa en el
gráfico de arriba apreciamos que los elastómeros
tienen módulos muy bajos, puede verse en la suave
pendiente de la recta. Si los elastómeros no tuvieran
módulos bajos, no serían buenos elastómeros.
Para que un polímero sea un elastómero, le hace
falta algo más que tener módulo bajo. El hecho de
ser fácilmente estirado no le da demasiada utilidad, a menos
que el material pueda volver a su tamaño y forma original
una vez que el estiramiento ha terminado. Las banditas de goma no
servirían de nada si sólo se estiraran y no
recobraran su forma original. Obviamente, los elastómeros
recobran su forma y eso los hace tan sorprendentes. No poseen
sólo una elevada elongación, sino una alta
elongación reversible.

PROCESO DE TRANSFORMACIÓN DEL
PLÁSTICO

Generalidades
A la par del descubrimiento y síntesis de los materiales
plásticos, la creatividad
del hombre ha
ideado formas para moldearlos con el objeto de satisfacer sus
necesidades. Por ejemplo: la sustitución de los
materiales tradicionales como el vidrio, metal, madera o
cerámica, por otros nuevos que permiten
obtener una mejoría de propiedades, facilidad de
obtención y, por las necesidades del presente siglo, la
posibilidad de implementar producciones masivas de
artículos de alto consumo a bajo costo.

Historia

El nacimiento de los procesos de moldeo de materiales
plásticos, se remota a épocas bíblicas con
el uso del bitúmen, para la confección de la
canasta en la que se puso al patriarca hebreo Moisés en el
río Nilo y en el uso de este material en vez de cemento
para edificar Babilonia. Al seguir el curso de la historia, se
detectan otros usos de resinas naturales como el ámbar en
joyería en la antigua roma, la laca
como recubrimiento en la India, pelotas de hule natural para
juegos
rituales en América Central, y otras. En 1839, Charles
Goodyear descubrió el proceso de vulcanización del
hule con azufre, pero aún no se puede hablar de procesos
de moldeos comerciales o industriales.
En 1868 Parkes, en Londres, idea el moldeo de nitrato de celulosa
utilizando rodillo, una pequeña cantidad de solvente y
calor para plastificar el compuesto. Los intentos para el
desarrollo de productos y proceso para moldear continuaron, y en
1872 se patenta la primera máquina de inyección,
para moldear nitrato de celulosa, pero debido a la flamabilidad
de este material y peligrosidad de trabajar, el proceso no se
desarrolló.

Al término del siglo XIX, los únicos
materiales plásticos disponibles para usos
prácticos eran el Shellac (laca), la Gutta Percha, la
Ebonita y el Celuloide, el ámbar y el bitúmen,
moldeados en formas artesanales.
En 1926, la expansión de materiales poliméricos y
las experiencias en el diseño
de máquinas para procesarlos, estimulan la creación
de máquinas con aplicación industrial, en la
construcción y fabricación en serie de inyectores
de émbolo impulsada por la Síntesis del Poli
estireno (PS) y Acrílico (PMMA).
En 1935 Paúl Toroester, en Alemania,
construye una máquina extrusora de termoplásticos,
basada en diseños anteriores para el procesamiento de
hules. A Partir de estas fechas inicia el uso de electricidad para
el calentamiento, que sustituye al vapor. En Italia
se genera el concepto del uso
de husillos gemelos. En 1938, se concibe la idea industrial de
termo formado, y en 1940 el moldeo por soplado. Otro
descubrimiento fundamental en la década de 1930 fue la
síntesis del nylon, el primer plástico de ingeniería de alto rendimiento.

Durante la II Guerra Mundial,
tanto los aliados como las fuerzas del Eje sufrieron reducciones
en sus suministros de materias primas. La industria de los
plásticos demostró ser una fuente inagotable de
sustitutos aceptables. Alemania, por ejemplo, que perdió
sus fuentes naturales de látex, inició un gran
programa que
llevó al desarrollo de un caucho sintético
utilizable. La entrada de Japón
en el conflicto
mundial cortó los suministros de caucho natural, seda y
muchos metales asiáticos a Estados Unidos. La respuesta
estadounidense fue la intensificación del desarrollo y la
producción de plásticos. El nylon se
convirtió en una de las fuentes principales de fibras
textiles, los poliésteres se utilizaron en la
fabricación de blindajes y otros materiales
bélicos, y se produjeron en grandes cantidades varios
tipos de caucho sintético.

Durante los años de la posguerra se mantuvo el
elevado ritmo de los descubrimientos y desarrollos de la
industria de los plásticos. Tuvieron especial interés
los avances en plásticos técnicos, como los
policarbonatos, los acetatos y las poliamidas. Se utilizaron
otros materiales sintéticos en lugar de los metales en
componentes para maquinaria, cascos de seguridad,
aparatos sometidos a altas temperaturas y muchos otros productos
empleados en lugares con condiciones ambientales extremas. En
1953, el químico alemán Karl Ziegler
desarrolló el polietileno, y en 1954 el italiano Giulio
Natta desarrolló el polipropileno, que son los dos
plásticos más utilizados en la actualidad.
La década de los sesenta se distinguió porque se
lograron fabricar algunos plásticos mediante nuevos
procesos, aumentando de manera considerable el número de
materiales disponibles. Dentro de este grupo destacan las
llamadas "resinas reactivas" como: Resinas Epoxi,
Poliésteres Insaturados, y principalmente Poliuretanos,
que generalmente se suministran en forma líquida,
requiriendo del uso de métodos de transformación
especiales.
En los años siguientes, el desarrollo se enfocó a
la investigación química sistemática, con
atención especial a la modificación de
plásticos ya conocidos mediante espumación, cambios
de estructura química, copolimerización, mezcla con
otros polímeros y con elementos de carga y de
refuerzo.
En los años setentas y ochentas se inició la
producción de plásticos de altas propiedades como
la Polisulfornas, Poliariletercetonas y Polímeros de
Cristal Líquido. Algunas investigaciones en este campo
siguen abiertas.

Aplicaciones Posteriores a 1990

Los plásticos tienen cada vez más
aplicaciones en los sectores industriales y de consumo. Algunas
de ellas se mencionan a
continuación:

Empaquetado
Una de las aplicaciones
principales del plástico es el empaquetado. Se
comercializa una buena cantidad de LDPE (polietileno de baja
densidad) en forma de rollos de plástico transparente para
envoltorios. El polietileno de alta densidad (HDPE) se usa para
películas plásticas más gruesas, como la que
se emplea en las bolsas de basura. Se
utiliza también en el empaquetado el polipropileno: buena
barrera contra el vapor de agua; tiene aplicaciones
domésticas y se emplea en forma de fibra para fabricar
alfombras y sogas.

Construcción
La
construcción es otro de los sectores que más
utilizan todo tipo de plásticos, incluidos los de
empaquetados descritos anteriormente. El HDPE se usa en
tuberías, del mismo modo que el PVC. Éste se emplea
también en forma de lámina como material de
construcción. Muchos plásticos se utilizan para
aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de
espuma sirve para aislar paredes y techos. También se
hacen con plástico marcos para puertas, ventanas y techos,
molduras y otros artículos.

Otras
Aplicaciones

Otros sectores industriales, en especial la
fabricación de motores, dependen
también de estas sustancias. Algunos plásticos muy
resistentes se utilizan para fabricar piezas de motores, como
colectores de toma de aire, tubos de combustible, botes de
emisión, bombas de
combustible y aparatos electrónicos. Muchas
carrocerías de automóviles están hechas con
plástico reforzado con fibra de vidrio.
Los plásticos se emplean también para fabricar
carcasas para equipos de oficina,
dispositivos electrónicos, accesorios pequeños y
herramientas.
Entre las aplicaciones del plástico en productos de
consumo se encuentran los juguetes, las maletas y
artículos deportivos.

Técnicas de Moldeo de los
Plásticos

El moldeo de los plásticos consiste en dar las
formas y medidas deseadas a un plástico por medio de un
molde. El molde es una pieza hueca en la que se vierte el
plástico fundido para que adquiera su forma. Para ello los
plásticos se introducen a presión en los moldes. En
función
del tipo de presión, tenemos estos dos tipos:

Moldeo a Alta
Presión

Se realiza mediante máquinas hidráulicas
que ejercen la presión suficiente para el moldeado de las
piezas. Básicamente existen tres tipos: compresión,
inyección y extrusión.

• Compresión: en este proceso, el
  plástico en polvo es calentado y comprimido entre las
  dos partes de un molde mediante la acción de una
  prensa
  hidráulica, ya que la presión requerida en este
  proceso es muy grande.

Este proceso se usa para obtener pequeñas piezas
de baquelita, como los mangos aislantes del calor de los
recipientes y utensilios de cocina.

• Inyección: consiste en introducir el
  plástico granulado dentro de un cilindro, donde se
  calienta. En el interior del cilindro hay un tornillo
  sinfín que actúa de igual manera que el
  émbolo de una jeringuilla. Cuando el plástico se
  reblandece lo suficiente, el tornillo sinfín lo inyecta
  a alta presión en el interior de un molde de acero para
  darle forma. El molde y el plástico inyectado se
  enfrían mediante unos canales interiores por los que
  circula agua. Por su economía y rapidez, el moldeo por
  inyección resulta muy indicado para la producción
  de grandes series de piezas. Por este procedimiento
  se fabrican palanganas, cubos, carcasas, componentes del
  automóvil, etc.
• Extrusión: consiste en moldear productos de
  manera continua, ya que el material es empujado por un tornillo
  sinfín a través de un cilindro que acaba en una
  boquilla, lo que produce una tira de longitud indefinida.
  Cambiando la forma de la boquilla se pueden obtener barras de
  distintos perfiles. También se emplea este procedimiento
  para la fabricación de tuberías, inyectando aire
  a presión a través de un orificio en la punta del
  cabezal. Regulando la presión del aire se pueden
  conseguir tubos de distintos espesores.

Moldeo a Baja
Presión

Se emplea para dar forma a láminas de
plástico mediante la aplicación de calor y
presión hasta adaptarlas a un molde. Se emplean,
básicamente, dos procedimientos:

• El primero consiste en efectuar el vacío
  absorbiendo el aire que hay entre la lámina y el molde,
  de manera que ésta se adapte a la forma del molde. Este
  tipo de moldeado se emplea para la obtención de envases
  de productos alimenticios en moldes que reproducen la forma de
  los objetos que han de contener.
• El segundo procedimiento consiste en aplicar aire a
  presión contra la lámina de plástico hasta
  adaptarla al molde. Este procedimiento se denomina moldeo por
  soplado, como el caso de la extrusión, aunque se trata
  de dos técnicas totalmente diferentes. Se emplea para la
  fabricación de cúpulas, piezas huecas,
  etc.

Colada: La colada consiste en el vertido del material
plástico en estado
líquido dentro de un molde, donde fragua y se solidifica.
La colada es útil para fabricar pocas piezas o cuando
emplean moldes de materiales baratos de poca duración,
como escayola o madera. Debido a su lentitud, este procedimiento
no resulta útil para la fabricación de grandes
series de piezas.

Espumado: Consiste en introducir aire u otro gas en el
interior de la masa de plástico de manera que se formen
burbujas permanentes. Por este procedimiento se obtiene la espuma
de poliestireno, la espuma de poliuretano (PUR), etc. Con estos
materiales se fabrican colchones, aislantes
termo-acústicos, esponjas, embalajes, cascos de ciclismo y
patinaje, plafones ligeros y otros.

Calandrado: Consiste en hacer pasar el material
plástico a través de unos rodillos que producen,
mediante presión, láminas de plástico
flexibles de diferente espesor. Estas láminas se utilizan
para fabricar hules, impermeables o planchas de plástico
de poco grosor.

Las técnicas empleadas para conseguir la forma
final y el acabado de los plásticos dependen de tres
factores: tiempo, temperatura y fluencia (conocido como
deformación). La naturaleza de
muchos de estos procesos es cíclica, si bien algunos
pueden clasificarse como continuos o semicontinuos.

Una de las operaciones
más comunes es la extrusión. Una máquina de
extrusión consiste en un aparato que bombea el
plástico a través de un molde con la forma deseada.
Los productos extrusionados, como por ejemplo los tubos, tienen
una sección con forma regular.

La máquina de extrusión también
realiza otras operaciones, como moldeo por soplado o moldeo por
inyección.

Otros procesos utilizados son el moldeo por
compresión, en el que la presión fuerza al
plástico a adoptar una forma concreta, y el moldeo por
transferencia, en el que un pistón introduce el
plástico fundido a presión en un molde. El
calandrado es otra técnica mediante la que se forman
láminas de plástico. Algunos plásticos, y en
particular los que tienen una elevada resistencia a la
temperatura, requieren procesos de fabricación especiales.
Por ejemplo, el politetrafluoretileno tiene una viscosidad de
fundición tan alta que debe ser prensado para conseguir la
forma deseada, y sinterizado, es decir, expuesto a temperaturas
extremadamente altas que convierten el plástico en una
masa cohesionada sin necesidad de fundirlo.

Aplicaciones

Los plásticos tienen cada vez más
aplicaciones en los sectores industriales y de
consumo.

Empaquetado

Una de las aplicaciones principales del plástico
es el empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de LDPE
(polietileno de baja densidad) en forma de rollos de
plástico transparente para envoltorios. El polietileno de
alta densidad (HDPE) se usa para películas
plásticas más gruesas, como la que se emplea en las
bolsas de basura. Se
utilizan también en el empaquetado: el polipropileno, el
poliestireno, el cloruro de polivinilo (PVC) y el cloruro de
polivinilideno. Este último se usa en aplicaciones que
requieren estanqueidad, ya que no permite el paso de gases (por
ejemplo, el oxígeno) hacia dentro o hacia fuera del
paquete. De la misma forma, el polipropileno es una buena barrera
contra el vapor de agua; tiene aplicaciones domésticas y
se emplea en forma de fibra para fabricar alfombras y
sogas.

Construcción

Aislamiento térmico

El aislante de poliestireno instalado en este edificio
está lleno de pequeñas burbujas de aire que
dificultan el flujo de calor. La capa exterior refleja la luz, lo
que aísla aún más el interior del
edificio.

La construcción es otro de los sectores que
más utilizan todo tipo de plásticos, incluidos los
de empaquetados descritos anteriormente. El HDPE se usa en
tuberías, del mismo modo que el PVC. Éste se emplea
también en forma de lámina como material de
construcción. Muchos plásticos se utilizan para
aislar cables e hilos, y el poliestireno aplicado en forma de
espuma sirve para aislar paredes y techos. También se
hacen con plástico marcos para puertas, ventanas y techos,
molduras y otros artículos.

Otras
aplicaciones

Otros sectores industriales, en especial la
fabricación de motores, dependen también de estas
sustancias. Algunos plásticos muy resistentes se utilizan
para fabricar piezas de motores, como colectores de toma de aire,
tubos de combustible, botes de emisión, bombas de
combustible y aparatos electrónicos. Muchas
carrocerías de automóviles están hechas con
plástico reforzado con fibra de vidrio.

Los plásticos se emplean también para
fabricar carcasas para equipos de oficina, dispositivos
electrónicos, accesorios pequeños y herramientas.
Entre las aplicaciones del plástico en productos de
consumo se encuentran los juguetes, las maletas y
artículos deportivos.

El
Plástico Como Problema

Muchas de las ventajas de los productos plásticos
se convierten en una desventaja en el momento que desechamos ya
sea el envase porque es descartable o bien cuando tiramos objetos
de plástico porque se nos han roto. Si bien los
plásticos podrían ser reutilizados o reciclados en
su gran mayoría, lo cierto es que hoy estos desechos son
un problema de difícil solución, fundamentalmente
en las grandes ciudades. Es realmente una tarea costosa y
compleja para los municipios encargados de la recolección
y disposición final de los residuos ya que a la cantidad
de envases se le debe sumar el volumen que representan. Por sus
características los plásticos generan problemas en
la recolección, traslado y disposición final.
Algunos datos nos alertan
sobre esto.

Por ejemplo, un camión con una capacidad para
transportar 12 toneladas de desechos comunes, transportará
apenas 6 ó 7 toneladas de plásticos compactado, y
apenas 2 de plástico sin compactar. Dentro del total de
plásticos descartables que hoy van a la basura se destaca
en los últimos años el aumento sostenido de los
envases de PET, proveniente fundamentalmente de botellas
descartables de aguas de mesa, aceites y bebidas
alcohólicas y no alcohólicas.

Las empresas,
buscando reducir costos y
amparadas en la falta de legislación, vienen sustituyendo
los envases de vidrio por los de plástico retornables en
un comienzo, y no retornables posteriormente. Esta
decisión implica un permanente cambio en la composición de la
basura. Este proceso se ha acelerado desde mediados de 1996,
agravándose luego, cuando además, muchos envases
retornables de vidrio se transformaron en vidrio
descartable.

Reciclaje y Reuso del
Plástico

Si bien existen más de cien tipos de
plásticos, los más comunes son sólo seis, y
se los identifica con un número dentro de un
triángulo a los efectos de facilitar su
clasificación para el reciclado, ya que las
características diferentes de los plásticos exigen
generalmente un reciclaje por separado.

La clasificación en distintos tipos de
plásticos y la recolección diferenciada, es el
primer paso en el camino hacia la recuperación de
plásticos. A los efectos de reducir significativamente los
costos, la clasificación debe realizarse en origen, es
decir en los lugares en los que se genera el desecho, como ser
los hogares, centros educativos, centros de salud, oficinas,
etcétera.

Existen distintos criterios para clasificar los
plásticos. Si consideramos su capacidad para volver a ser
fundidos mediante el uso de calor, entonces los plásticos
pueden clasificarse en termofijos y termoplásticos. Los
termoplásticos son los de uso más común en
la vida diaria. Son muchas las experiencias de
recuperación de plásticos que hace años se
desarrollan tanto en todos los países del mundo.
Mencionemos por ejemplo algunos: bolsas, caños y
mangueras, baldes, cerdas para cepillos y escobas, hilo para la
industria textil, láminas, útiles escolares,
muebles, piezas de máquinas y vehículos, relleno
asfáltico y bancos.

También los plásticos pueden ser
utilizados como fuente de energía, aunque la quema de los
mismos no es aconsejable ya que algunos de ellos —por
ejemplo el PVC— despide cloro, pudiendo generar la
formación de corrosivos como el ácido
clorhídrico, así como sustancias tóxicas y
cancerígenas como las dioxinas y
furanos.

Actualmente, las empresas embotelladoras vienen
sustituyendo los envases de plástico retornable por los no
retornable o descartables, generando de esta forma un impacto ambiental
negativo permanente en las ciudades. La adopción
del envase descartable le permite a las empresas transferir
costos a la comunidad y el
ambiente. Al
dejar de ser retornables, las botellas no vuelven al circuito de
venta y a
la empresa
embotelladora para su lavado y rellenado. De esta manera las
embotelladoras evitan la recepción de envases
vacíos, el almacenamiento y
lavado de los mismos.

Existen también distintas posibilidades de
reutilización de plásticos. Una de las más
interesantes es la recuperación de vasos descartables para
ser usados como macetines. El cultivo de distintas hortalizas en
estos vasos permite un desarrollo mayor de los plantines, tanto
en tamaño como en rapidez de crecimiento, logrando reducir
hasta en 15 días la etapa de almácigo. Incluso los
plantines, al contar con tierra
suficiente, pueden mantenerse en el vaso más tiempo en
caso de que no estén dadas las condiciones para su
trasplante a la tierra
donde crecerá hasta su cosecha.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LAS MAQUINAS
UTILIZADAS PARA EL PROCESO DE TRANSFORMACION DEL
PLASTICO

Tolva

La tolva es el depósito de materia prima
en donde se coloca la materia
prima.
Debe tener dimensiones adecuadas para ser completamente
funcional; los diseños mal planeados, principalmente en
los ángulos de bajada de material, pueden provocar
estancamientos de material y paros en la producción.
En materiales que se compactan fácilmente, una tolva con
sistema
vibratorio puede resolver el problema, rompiendo los puentes de
material formados y permitiendo la caída del material a la
garganta de alimentación.
Si el material a procesar es problemático aún con
la tolva con sistema vibratorio puede resolver el problema,
rompiendo puentes de material formados y permitiendo la
caída del material a la garganta de
alimentación.
Si el material a procesar es problemático aún con
la tolva en vibración, la tolva tipo cramer es la
única que puede formar el material a fluir, empleando un
tornillo para lograr la alimentación.
Las tolvas de secado son usadas para eliminar la humedad del
material que está siendo procesado, sustituyen a equipos
de secado independientes de la máquina. En sistemas con
mayor grado de automatización, se cuenta con sistemas de
transporte de material desde contenedores hasta la tolva, por
medios neumáticos o mecánicos. Otros equipos
auxiliares son los dosificadores de aditivos a la tolva y los
imanes o magnetos para la obstrucción del paso de
materiales ferrosos, que puedan dañar el husillo y otras
partes internas del equipo.

Barril O Cañón

Es un cilindro metálico que aloja al husillo y
constituye el cuerpo principal de una máquina. El barril
debe tener una compatibilidad y resistencia al material que
esté procesando, es decir, ser de un metal con la dureza
necesaria para reducir al mínimo cualquier desgaste.
La dureza del cañón se consigue utilizando aceros
de diferentes tipos y cuando es necesario se aplican
métodos de endurecimiento superficial de las paredes
internas del cañón, que son las que están
expuestas a los efectos de la abrasión y la
corrosión durante la operación del equipo.
El cañón cuenta con resistencias
eléctricas que proporcionan una parte de la energía
térmica que el material requiere para ser fundido. El
sistema de resistencias, en algunos casos va complementado con un
sistema de enfriamiento que puede ser flujo de líquido o
por ventiladores de aire. Todo el sistema de calentamiento es
controlado desde un tablero, donde las temperaturas de proceso se
establecen en función del tipo de material y del producto
deseado.
Para la mejor conservación de la temperatura a lo largo
del cañón y prevenir cambios en la calidad de la
producción por variaciones en la temperatura ambiente, se
acostumbra aislar el cuerpo del cañón con
algún material de baja conductividad térmica como
la fibra de vidrio o el fieltro.

Husillo

Gracias a los intensos estudios del comportamiento del
flujo de los polímeros, el husillo ha evolucionado
ampliamente desde el auge de la industria plástica hasta
el grado de convertirse en la parte que contiene la mayor
tecnología dentro de una máquina.
Por esto, es la pieza que en el alto grado determina el
éxito de una operación de extrusión,
inyección, etc. Con base al diagrama, se
describen a continuación las dimensiones fundamentales
para un husillo y que, en los diferentes diseños,
varían en función de las propiedades de flujo de
polímero fundido que se espera de la extrusora, inyectora,
etc. Todas las dimensiones que a continuación se
detallarán son muy importantes de considerar cuando se
analice la compra de un equipo nuevo.

a) Alabes o Filetes

Los alabes o filetes, que recorren el husillo de un
extremo al otro, son los verdaderos impulsores del material a
través del cañón o barril. Las
dimensiones y formas que éstos tengan,
determinará el tipo de material que se pueda procesar
y la calidad de mezclado de la masa al salir del
equipo.

Profundidad del Filete en la Zona de
Alimentación
Es la distancia entre el extremo del filete y la parte
central o raíz del husillo. En esta parte, los filetes
son muy pronunciados con el objeto de transportar una gran
cantidad de material al interior del cañón,
aceptado el material sin fundir y aire que está
atrapado entre el material sólido.

Profundidad del Filete en la zona de Descarga o
Dosificación
En la mayoría de los casos, es muchos menor a la
profundidad de filete en la alimentación. Ellos tienen
como consecuencia la reducción del volumen en que el
material es transportado, ejerciendo una compresión
sobre el material plástico. Esta compresión es
útil para mejorar el mezclado del material y para la
expulsión del aire que entra junto con la materia
prima alimentada.

Relación de
Compresión

Como la profundidad de los alabes no son constantes, las
diferencias que diseñan dependiendo del tipo de material a
procesar, ya que los plásticos tienen comportamiento
distintos al fluir.
La relación entre la profundidad del filete en la
alimentación y la profundidad del filete en la descarga,
se denomina relación de compresión. El resultado de
este cociente es siempre mayor a uno y puede llegar incluso hasta
4.5 en ciertos materiales.

2. Tienen una importancia especial; influye en el
   desempeño productivo de la
   máquina y en el costo de ésta. Funcionalmente,
   al aumentar la longitud del husillo, también aumenta
   la capacidad de plastificación y la productividad
   de la máquina. Esto significa que operando dos
   máquinas en las mismas condiciones de R.P.M. y
   temperatura que sólo se distingan en longitud no tenga
   capacidad de fundir o plastificar el material después
   de recorrer todo el barril, mientras que el barril de mayor
   longitud ocupará la longitud adicional para continuar
   la plastificación y dosificará el material
   perfectamente fundido, en condiciones de fluir por el
   dado.
   Otro aspecto que se mejora al incrementar la longitud es la
   calidad de mezclado y homogeneización del material. De
   esta forma, en un cañón pequeño la
   longitud es suficiente para fundir el material al llegar al
   final del mismo y el plástico se dosifica mal
   mezclado.
   En las mismas condiciones, un cañón mayor
   fundirá el material antes de llegar al final y en el
   espacio sobrante seguirá mezclando hasta entregarlo
   homogéneo. Esto es importante cuando se procesan
   materiales pigmentado o con lotes maestros (master batch), de
   cargas o aditivos que requieran incorporarse perfectamente en
   el producto.

3. Longitud
4. Diámetro

Es la dimensión que influye directamente en la
capacidad de producción de la máquina generalmente
crece en proporción con la longitud del equipo. A
diámetros mayores, la capacidad en Kg. /HR es
presumiblemente superior. Al incrementar esta dimensión
debe hacerlo también la longitud de husillo, ya que el
aumento de la productividad debe ser apoyada por una mejor
capacidad de plastificación.Como consecuencia de la
importancia que tienen la longitud y el diámetro del
equipo, y con base en la estrecha relación que guardan
entre sí, se acostumbre especificar las dimensiones
principales del husillo como una relación longitud /
diámetro (L/D).

INYECTORAS DE PLASTICO

Los elementos producidos mediante la inyección de
plástico reemplazaron a una gran cantidad de elementos
producidos con otros materiales como madera y metal.

No siempre este cambio fue favorable al artículo
producido o el plástico utilizado no correspondía a
las exigencias requeridas en las piezas originales.

Esto generó un descrédito del
plástico que costo revertir y que es necesario seguir
consolidando.

Los plásticos técnicos de hoy permiten
llegar a comportamientos similares al de las piezas producidas en
otros materiales.

Una inyectora puede hoy funcionar en forma totalmente
automática y una persona puede atender hasta 6 maquinas a la
vez.

En una inyectora tipo no pueden faltar:

1. Motor con medición de torque para optimizar la
   velocidad de
   carga
2. Carga de la tolva mediante sistema automático
   con control de
   nivel, transporte desde silo y mezcla de colada
   molida.
3. Control electrónico de temperatura con
   programa de valores
   cargado para cada matriz y material a procesar.
4. Refrigeración o calefacción del molde
   según el material a inyectar y medidor de presión
   de inyección en el molde que evita la abertura del mismo
   y por lo tanto la rebaba.
5. Sistema de pesado de las piezas producidas para
   asegurar que toda la inyección ha salido antes de
   realizar otro ciclo.

En inyecciones con machos largos esto es imprescindible,
se pesan diferencias de hasta 1/4 de gramo.

Imagen de "Inyectora
Eléctrica"

Imágenes de "Inyectoras
Hidráulicas"

CONCLUSIÓN

Luego de haber confeccionado el presente trabajo, estoy
en condiciones de apreciar que los polímeros son un
material imprescindible en nuestra vida, el cual se encuentra
presente en un sinfín de objetos de uso cotidiano. Por sus
características y su bajo costo, podríamos decir
que es un material prácticamente irremplazable, del cual
difícilmente podríamos prescindir.

En la época actual resultaría
difícil imaginar que alguno de los sectores de nuestra
vida diaria, de la economía o de la técnica,
pudiera prescindir de los plásticos. Sólo basta con
observar a nuestro alrededor y analizar cuántos objetos
son de plástico para visualizar la importancia
económica que tienen estos materiales.
Dicha importancia se refleja en los índices de crecimiento
que, mantenidos a lo largo de algunos años desde principios de
siglo, superan a casi todas las demás actividades
industriales y grupos de materiales.
El consumo de plásticos sólo se encuentra por
abajo del consumo del hierro y
acero, pero debe tomarse en cuenta que estos tienen una densidad
entre seis y sietes veces mayor a la de los plásticos. Por
esta razón, el volumen producido de plásticos fue
mayor al del acero.
Los plásticos seguirán creciendo en consumo pues
abarcando mercado del vidrio, papel y metales debido a sus buenas
propiedades y su relación
costo-beneficio.

Dany