ENCICLOPEDIA DEL PLASTICO

MEXICO

1997

I J

J

I

CAPITULO

11 111 IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV XVI XVII XVIII XIX XX

ANEXO

11 111 IV V VI

VII

CONTENIDO

EL MUNDO DE LOS PLASTICOS ............... . . . PROCESOS DE TRANSFORMACION .............. POLlETILENO ................................ '1li'iII POLlPROPILENO ............. . ............... . ., CLORURO DE POLlVINILO ' ......... . ......... . .. _ POLlMEROS DE ESTIRENO ..................... _ POLlESTER TERMOPLASTICO ........... . . . .. . .. _ POLlMETACRILATO DE METILO .................. _ ACRILONITRILO BUTADIENO ESTIRENO ...... . . .. _ ACETALES ._ POLlAMIDAS ................. . .... . ........... _ POLlCARBONATO ' ................. . ....... . ... _ HULES TERMOPLASTICOS ....... . . . ... . .. . .. . _ POLlURETANO ................. ... ....... . . POLlESTER INSATURADO .... . ....... . .. . .... .. . liS RESINA FENOLlCA ...................... . ..... . RESINA EPOXI ......... .. . . ..... . ....... . . . .. . SILlCON .................................... .

ADITiVOS . ..... .. ..... .. RECiCLADO .................... .

FRACCIONES ARANCELARIAS ' ..... .. .......... _

DIRECTORIOS PROVEEDORES DE MATERIAS PRIMAS , ........ . .. _ RECICLADORES ' ................. . .......... .

.

PROVEEDORES DE MAQUINARIA Y EQUIPO ' .... . . . PROVEEDORES DE MOLDES ' ................. . ASOCIACIONES Y MARCAS COMERCIALES, .......

BIBLlOGRAFIA ............................... .

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,

EL MUNDO DE LOS PLASTICOS

INSTITUTO MEXICANO DEL PLASTICO INDUSTRIAL, S.C .

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-1-rIl :3 Q. rIl o ...1 W Q o Q Z ;;; :;; ...1 W

El MUNDO DE lOS PLASTlCOS INDlCE

1. GI::N"ERAUDADES ... ........... .

Ll IIlSTORJA 1.2. INCIOEKCIA Eco;..rO\a(;A L3 ACRQ:-.IIMOS

.. ...................................................... 1

.. J ,

2. OBTE:--:CI ON .......................................................................... .. ................................................. . 5

2.1 \L\TERlAti PRIMAS 2.2. REACCIOl\ES DE SlKTFS1S 2.3. TIPOS DE POL.Lr...IERI?AC]()\J.

3. CLAS IFICAC ION .............. .. .............. .

J,l CO\IPORTA\lIENTO A LA TEMI'ERAlURA 3.2 POLARIDAD J,). CLASlrICACIO;" POR CONSL"MO EJ\ MEXICO

4. /IotODIFICACION ............................................ .

4.1 \1001fCACIO-' QUIWC.\ 4 2. ~IODlfICAC10I\ FISICA 4,) \ODlFICACIO:-. CO\ A01T! VOS

5. PROPiEDADES ........................ .

5 1 MECAN1CAS. ~.2 TERMICA,s 53 ELECTRICAS s. QUrl-IICAS 3.5. ABSORC10:-.lDE HLMEn.\D S 6.I'RRMI:.ABILJ])ALl n FRICCIO:-l y l)ESUASn:.

6. FORMA DE PRESEl'T AC10i~ ..................... ............ ..

, .l 7

............................ 8 ,

11 11

. 12

13 J4

J4 1l 16 16 16

.16 17

. ..... ... 17

7. DESCR.lPC ION GENERAL POR PUSTlCO .................................................... . ......... 17

71 TER\(OI'LA.STlCOS 7.Z TERMOFIJOS

8. SEGMENTACJON DEL CONSUMO DE PUSTlCOS ............................................................. 3 1

todo un mundo de posibilidades en pigmentos

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Hoechst (e

Hoechst (t3

Nunca el mundo ha estado tan lleno de colorido como hoy, el hombre actua lmente puede e legir entre miles de colores, por esta razn el color adqu iere una especial importancia competitiva.

Hoechst le ofrece todo un mundo de posibi lidades en pigmentos especialmente producidos pensando en sus necesidades.

Pigmentos de gran cal idad y extrema utilidad en la industria del plstico del ltex y como compaeros inseparables en las empresas dedicadas a la fabricacin de bolsas, empaques, envases, tapas y artcu los electrodomsticos, slo por mencionar algunos.

Tenemos la frmula que necesita para ganar

Hoechst le ofrece miles de posibilidades en pigmentos a sus clientes y acorde a sus necesidades particu lares de produccin.

-

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CAPITULO I

EL MUNDO DE LOS PlASTICOS

1. GENERALIDADES En qu pensamos cuando decimos o escuchamos la palabra plstico?

Hace cien aos. al mencill.:lr el trmino plstico. ste se poda entender como algo relati vo a la reproduccin de formas o las artes plsticas. la pintura, la escultura. el modelado. En la actualidad, esta palabra se utiliza con mayor frecuencia y tiene un significado que implica 110 slo arte, sino tambin tecnologa y ciencia.

PLAST1COS es una palabra que deriva del griego " Plastikos" que significa "Capa:: de ser Moldeado", sin embargo, es ta definicin no es suficiente para describir de fOfma clara a la gran variedad de materiales que as se denominan.

Tcnicamenle los plsticos son sustancias de o rigen orgnico formadas por largas cadenas macromolcculares que contienen en su estructura carbono e hidrgeno principalmente. Se obtienen mediante rcacc iones qumicas entre difercntes materias primas de origen sintetil.:o o natural. E:s posib le moldearlos mediante procesos de transfonnacin aplicando calor)' presin.

Los Plsticos son parte de la gran familia de los Polmeros.

Polmeros es una palabra de origen latn que :significa poli = muchas y meros = partes, de los cuales se derivan tambin otros productos como los adhesivOS. recubrimientos y pinturas.

1.1 . mSTORIA El desarrollo histrico de los plsticos comenz cuando se descubri que las resinas naturales podan emplearse para elaborar objetos de uso prct ico. Estas resmas como el beuJn. la gutapercha. la goma laca y el mbar, son extradas de ciertos rboles, y se tiene referencias de que ya se utilizaban en Egipto, Babilonia, la India, Grecia y China. En America se conoca otro material utiliz,,1do por sus habitantes antes de la llegada de Coln. conocido como hule o caucho.

El huJe y otras resinas presentaban algunos inconvenientes, y por lo tanto, su aplicacin resuhaba limitada. Sin embargo, despus de muchos tulos de trabajos e nvestigacjon~s se llegaron a obtene r res inas sem isintricas. mediante

2 CAP ITULO I

tratamientos qumicos y fisicos de resinas naturales.

Se puede deci r que la primera resina semisinttica fue e l hule vulcanizado. obtenicb por Charles Goodycar en 1839 al hacer reacc ionar azufre con la resi na nalUral caliente. El prod ucto obtenido resu lt ser m uy resistente a los cambIOS de temperatura y a los esfuerzos mecnicos.

A mediados del siglo XIX, el in"entor ingls Alcxandcr Parkes obtuvo accidentalmente la nitrocelulosa, mediante la reaccin de la celulosa con cido n trico y sulfrico. ) la llam "Parkesina", que COIl aceite de ricl ll O se poda moldear. Sin embargo, debido a !Su nUl11abildad, no luva xito comercial.

Alrededor de 1860, en los Estados Unidos surgi el primer plstico de importancia comercial gracias a un concurso para encontrar lIrl material que sustituyera al ma rfi l en la fabr icacin de las bo las de billar (en esa poca se utilizaba tanto marfil. que se sacrificaban 12.000 elefantes anualmente para cubrir la dell1anda). Casualmente los hermanos Hyatt trabajuban con el algodn trat:tdo con ncido n ilfico, s iendo un producto mu)' peligroso que poda utili,arse como explo.,ivo. AprO\cchando la i,ka d~ Pnrkes. susliluy~ron el aceite: de ricino por alcanror y al prod ucto obtenido le llamaron "Celuloide", el cual hizo posible la produccin de varios artcu los como peines, bo las de billa r y pl!liculas fO logrficas.

Otro plstico semi:.inttico quc tuvo bucna aceptacin co mercial fue I!I que desarro llaro n Krische ) Spine ler en 1897, debido a la demanda de pizarrones blancos en las escuelas alemanas. E:.te material se fabric a base de C;:sena. una protdna c;\.raida de la leche al hacerla reaccionar con rormaldch do. Su principa l ap licacin rue la elaboracin de botones.

En 1899 Leo 11. BaeJ...elan. descubri una resi na considerada totalmente sinttica. "'la baquelita"'. fa

cual se obtiene mediante la reaccin del fenal con forma ldeh do.

Aunqlle en el siglo XIX se obsen en diversos laboratorios que, por accin de la luz o de l ca lor, mucllaS sustancias simples. gaseosas o liquidas se convert ian en compuestos viscosos o incl uso sl idos, nunca se imagin el alcance que te ndran estoS cambios como nuevas vas de obtencin de plst icos.

El s ig lo XX puede co nsiderarse como e l inicio de "La Era del Plstico", ya que en esta poca la obte ncin Y comercia li7ac in de los plsticos si ntticos ha sido continuame nte incrementada y el registrO de patentes se presenta cn nmero creciente. La consec uc in de plst icos sintt icos se origin de la Qumica Orgnica que se encontraba entonces en pleno auge.

En 1907 sa li :t I mercado la reSllla fen lica Baqucli ta'. mientras Staudinger trabajaba en la fabricacin del policstireno ) Otto Rholl1 enfocaba sus estud ios al acr lico. que para 1930 ya se producan illdustrialmente.

Por su parte el PVC. aunque haba sido s intent izado desde [872 por l3auman, fue hasta 1920 cuando Wa ldo Scmon, mezc lndo lo con otros co mp uestos. obtuvO una masa parecida al caucho. inicindose asi la comercialiLucln de l PVC en 1938.

El quilllico Herl11an Staud inger, premio Nobcl en 1953 con sus trabajos rc\o luciona rios iniciados en [9:!0. demostr q ue muchos produc tos naturales y todos los plst i co~, cont ienen macro lll o lcu las. Este descubrimiento hizo que se considerara como el " Padre de los Plsticos".

Mucho:. laboratorios de Unive rsidades y grandes Ind ustr ias Qulllicas concentraron sus esfuerzos en el desa rrollo de Iluevos plsticos. aprend iendo las tcnicIS para I..!llcaUsa r y dirigir casi a volunlad las reaccioneS qUlllllCas.

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Entre los aiios de 1930) 1950, dt:bido a la segunda Guerra Mundial surge la necesidad de desarrollar nuevos materiales que cumplan con mejores propiedades, mayo r resistencia, lllenor costo y que sust ituyeran a Olros que escaseaball. Es en este perodo. cuando surgieron plstico!> como el Nylon, Polieti!cno de Baja Dcn:.idad y el Tefln en un sector de gran volumen. y la industria qumica adquin e l p:lpel de suministrador importante de materiales.

Otro momento exitoso dentro de la historia de los plst icos fue en 1952. cuando K. 7.ieglcr, premio Nobel en 1964 junto con G. Natta. descubren que el etileno en fase gaseosa resultaba rnu) lento para reaccionar. Ambos logran su polimerizacin de mane ra ms rpida por contacto con determ inadas subSl:lncias catalizadoras a presin nornHlI > temperalur:! b:!ja. Por su parte. G. i\aua descubri en 1954 que estos catalizadores) otros similares daban lugar a las macromolcculas de los plsticos con un alto ordenamiento.

La dcada de los sesenta se distingui porque se lograron rabricar algu nos pl.t icos mediante nuevos procesos, aumentando de manera considerable el nmero de materiales dispon ibles. Dentro dc este grupo dcswca n las llamadas "resinas reactivas" como: Resinas Fpoxi. Polistercs Insaturados. )" prinCipal mente Poliuretanos. que generol melltc se su m inistran t'n fo rma liquida. reqlllrielldo del uso de melados de transformacin especiales

En los aos siguielltes. el desarrollo se enfoc a la investigacin qumica sistematica. con at\:llcin especial a la 1l1Odific::Jcin de p]isticos )a conocidos mediante espum:l\;ill. cambios de estructura q Ullnica. copolil11erizaclon. I1ll!zcla con otros polilllcros y con elclllenros de carga y de refuerzo.

En los arios sctentas ) ochcnt::JS se inici la produ,;cin de plsticos de altas propiedade::> como

EL MUNDO DE LOS PLASTICOS 3

las Po lisulfonas, Poli3riletercetonas y Polmeros de Crist:!l Liq u ido. Algu nas invest igaciones en este campo siguen abiertas.

Las tendencias actua les van enfocadas al desa rro ll o de cata li.wdores para mejorar las pro pi edades de los materiales y la invest igacin de las mezclas y aleac iones de polmeros con el fin de combinar las propiedades de los ya existen tes.

1.2. INCIDENCIA ECONOM1CA

En la poca actual resu ltara dificil imaginar que algullo dc los sectores de nuestra vida diaria, de la economa o de la tcnica. pudiera prescindir de los pl rsticos. Slo basta co n observar a nuestro a lrededor y ana lizar cuntos objetos so n de p lstico para visualiar la importancia econmica que tienen estos materia les.

Dicha importancia se refleja en los ndices de crecimiento que, mantenidos a lo largo de algunos ailas desde princ ipios de sig lo. superan a casi todas las dcms actividades industria les y grupos de maten:rle.:;. En 1990 la produccin mund ial de plsticos alcanz los 100 millones de tone ladas y para el alio 2.000 llegar a 160 millones de 1011e ladas.

Como se observa en la Figuru /./, .::1 consu mo de pl::Jsl icos slo se encuentra por abajo del consumo del hierro) acero, pero debe tomarse el) clIenta que estos tienen una densidad cntre seis y siete veces mayor a la dc los plst icos . Po r esta raLll, e l volumcn producido de plsticos fue mayor al de acero.

Los plasticos seguini.n creciendo en consumo, pues I!stll abarcando mercados del \idrio. papel, ) melales lkbidu a sus bLl~nas propiedades ) su relacin costo-beneficio.

4 CAPITULO [

MILLONES CE Tm

1000 T-----:::~::::~~;===~==~=----ACERO y HIERRO

0.1 iI"---------- - --1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

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Figluu 1-1 Consumo Mumlilff tI~ Materias Bsicas.

Con base en los datos, Mxico debe cambiar para ya no ser slo un exportado r de petrleo. Aunq ue este recurso es un buen negocio en el presen te, si se agrega valor, se convierte en un negocio ms imeresante.

Actualmente, Mxico es el cuarto productor mundial de petrleo, con alrededor de un milln de barriles diarios. Es ta produccin podra alcanzar mayores util idades convirtindose en productos petroqumicos y plsticos. Es deci r, a l inve rti r un mi lln de Pesos en la extracc in de petrleo se obti enen 800 mi l Pesos de utilidad. Invertir esa nllsmu cantidad en petroq umicos genera 1.2 millones de Pesos y al hacerlo en 13 lransformac in de plsticos se obtienen 15 millones de Pesos .

Esta es una de las razones del porqu los pases industrializados. a pesar de no contar con petrleo tienen altos ingresos de divisas.

Adems. dentro de los petroqumicos, las fibras y las resi nas si ntticas representan el mayor valor econmico en Mxico, comparado con e l volumen de fert ilizantes, do nde su costo de produccin es muy a lto y su utilidad muy baja (Figura 1.2).

ELASTOMEROS FIBRAS 3% 15%

FERTILIZANTES 48%

REStNAS SINTETICAS 2." DETERGENTES

OTROS 4%

4"

I VOLUMEN TOTAL: 6,513,300 TONELADAS ELASTOMEROS

3%

FERnLlZANTES 9%

FIBRAS 39Y.

"'O&J .,~ RESINAS DETERGENTES

4%

SINTEnCAS 32'10

VALOR TOTAL: $12,372,000,000

Figllra I-} Valor El:/J/lmico de l'ruJur;l/)l Petroqumkol.

1.3. ACRONIMOS La denominacin de los plsticos se basa en los monmeros que se utilizaron en su fabricacin, es dec ir, en sus materias primas.

En Jos homopolmeros termoplsticos se antepone e l prefijo "poli" por ejemplo:

Mon6mero Inicial Melil Melacri lalo

Nombre de Po[(mero -+ Polimetil Metacrilmo

Como se puede observar, los nombres qumicos de los polime ros con frecuencia son muy largos y difciles de utilizar. Para aligerar este prob!ema se introduje ron las "siglas" o ac rnimos. Para el ejemplo ci tado, su acrnimo es:

Nombre del Polmero -+ Polimetil Metacrilato

Acrnimo -+ PMMA

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J ,

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J

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1

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La mayor parte de estos acrnimos han sido normalizados. Sin embargo. algunos han sido inventados por los fabricantes o su rgieron de la misma actividad prctica .

Tabla l. J Acrnimos pI/m 'hil'/jeos.

,\ CItO:"l I\ IO I' I .. AST ICO

Aas AC R I LONITRJ I O-BUT A DI El"Q-ESTI RENO CA ACETATO DE CeLU LOSA El' FPOX1CA

fl'S POLlESTlRJ:NO EX PA"IS !BLE

EVA ETIL VINlt ACETATO

ItOI'E POUI:;TILI::NO Al TA DI;:NSIDAD

tOrE POUETIUNO [jAJA DeNSIDAD MF MFlAMI'\A FORMAI.l)I'HlDO I'A POUA\-lIDA

" PUllU I"I\UlLNO

'UT POLlBUTILEN TEREI'TALATO

1'0 POLlCAR130NATO

PEl POLlESTERIM1D,\

rES POLlESTCRSULFOI\A I'ET POUETILEN-Tt:REFr ALA TO

1" r'E:-lOL-FOR.\1ALDEHIDO

f'MMA POLl.\!ETIL MCT/\CRILATO

POM POLlOXlDO DE II1ETIL["'0 1'1' POUPROPII ENQ Pf'S I"UFE!\JlLN SULFO\'A

1'5 l'OUESTIRF'lO

f'TFE I'OLITFTRAFll,;OROCTILENO

PUR rOLlLRETANO

,ve C LORLRO DE POLlVINI LO

SAN ESTIREN().ACItII .ONITRILO SU ESTIRENO UUT ADIPJ\O

TPr RI .ASTOt..'IERO TI:RMOI'LASTICO

TPU POUURIT ANO TFR.."IOPLASTlCO L HMWf'E POu..: n l ,....;Q ULTRA ALTO rESO ~ IOI.ECULAR UF L RFA FORMALDEIIlDO

UP I'OLlESTER JI'

6 CAPITuLO r

Los plsticos se obtienen generalmente por vas sintticas, las principales son tres:

Radicales libres

Policondensacin

Poliadicin

2.2.1. POLlt,IERIZACfON POR RADICALES UBRES

En este tipo de reacciones el doble enlace entre los dos tomos de carbono juega un papel decisivo, ya que el proceso cons iste en el acoplamiento de monmeros, med iante la abertura de sus dobles enlaces y la consiguiente unin de eslabones individuales para formar cadenas, sin que el proceso desprenda l1in:;(1I) produclO secundario.

A continuacin, se muestra cmo se desarrolla la polimeriz.acin por radicales libres, para el caso del Po lietileno.

H H I I

1 + c=c I I H H

H H I I

--- _ e IC e-I I

H H

APERTURA DEL DOBLE ENLACE

HH H H H H H I I I I I , I

H I

I-e-c - c=c .. I-c-e-c-c o , , I I I I HH H H H H H H

FORMACIQN DE LA CADENA

H H H H I I I I

l-C-C-C-C I I I I H H H H

H H [H H1 I I I I + n C=C - - .. c=c 1

I I I I H H H H- n

UNIDAD DE REPETICION

2.2.2. POLlCONDENSACION

Durante las reacciones de policondensucin se pierden molculas de agua. Este tipo de prdida se conoce en qumica como condensacin, de donde se deriva e l nombre de este proceso.

Para que se lleve a cabo la reaccin de policondensacin es necesaria la participacin de molculas que posenn dos grupos funcionales.

La formacin del enlace entre dos molculas tiene lugar slo cuando existen dos grupos funcionales distintos, que reacc ionan perd iendo partes de :,i mismos.) se "condensan" en forma de agua.

El ejemplo s;gu;",e ;Iustra la ,eacc;" de policondensacin para la obtencin del Nylon 6/6, donde por cada unidad de polmero rormado se desprenden dos molculas de agua.

H H O O H Ha a I I 11 11 I I 11 I N"CH ) -N+nHO-C-(CH ) -C-OH -+ -N-{CH ) -N-C-{CH ) -C-n, :1 J' 11 l.

I H H

HEXAMETlLEN-DIAMINA

+2nH ,0

ACIDO ADIPICO POLlAMIDA MAS AGUA

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1

2.2.3. POLlADICION

La reaccin de poliadicin transcurre de manera anloga a la policondensacin.

La diferencia radica en que no se produce la prdida de molculas, sino qUl: un tomo de hidrgeno migra desde un grupo funcional a otro.

Para la formacin de un enlace por adicin, los ITIOnllleros iniciales ti enen que ser por lo menos bi fune ionales.

La poliadicin tiene a lgunas ventajas sobre la polimerizacin por radicales libres y por policondensacill, tales como:

Rapidez

Buena eficiencia

Ausencia de subproductos

A continuacin se muestra un ejemplo de una reaccin de pol iadicin para la obtencin del poliuretuno.

HO - ~-OH+C=N-R-N=C+HO-R-OH 11 11

O O

GLlCOL DIISOCIANATO GLlCOl

H H _ r 1 11 t 1-N - R - N = TI -O - R - t

O O e

POLlURETANO LINEAL

EL MUNDO DE LOS PLASTlCOS 7

2.3. TIPOS DE POLIMERIZACION Existen 4 mtodos para la fabricacin de poi meros:

Polimerizacin en Masa

Polimerizacin en Solucin

Polimerizacin en Suspensin

Polimerizacin en Emulsin

2.3.1. POLIMERIZACION EN NL4SA

En este mtodo se hace reaccionar el monmero puro con aditivos en un reactor. El ca lor de reaccin hace ge nerahnenle que el polmero se mantenga en estado liquido fundido , normalmente a muy altas temperaturas, por lo que se hace necesario refrigerar

Este tipo de polimerizacin exige una gran vigilancia en el control de temperatura y se recomienda cuando se requieren polmeros especiales de alta pureza J calidad.

2.3.2. POLlMERlZACION EN SOLUClON

En este caso el monmero se diluye en un solvente con el catalizador. Debido a que la recuperacin del solvente cs limitada, el procedimiento resulta caro y nicamente se recomienda cuando no se desean materias s lidas, si no slo disoluciones. En este proceso la temperatura puede elevarse mucho por lo que es necesario un reactor con agi tacin.

Cuando se ha llevado acabo la reaccin, el producto de la polimerizacin se precipita formando un polvo fino que puede aislarse cuando se evapora el so lvente.

8 CAPITULO I

2.3.3. POLfMERIZACION EN SUSPENSION

Con este mtodo se obtiene un producto de alta calidad. Aqu se mezclan el rnonmero y el iniciador dispersndose en agua mediante un sistema de agitacin que mantiene la suspensin durante la reaccin.

De este modo tambin se controla la temperatura y el producto obtenido tiene la apariencia de pequeas perlas.

2.3.4. POLfMERlZACION EN EMULSION

En este caso, el rnonmero finamente dividido se emu lsiona en agua o en otro lquido dispersantc. Cuando se opera una gran cantidad de agua, a la que se ha adicionado el monme ro junto con un aditivo emulsionante, puede cont ro larse muy bien la temperatura .

El desarro llo de la reaccin es mucho ms rpido que en los dems tipos de polimerizacin y se pueden obtener polmeros de mayor peso molecular.

Para com prender mejor estos conceptos, incluyen a cOlHinuaci n algunas definiciones:

se

Dispersin .~ Distribuci n de materias lquidas o slidas. Sistema de dos o ms substancias, en el que una de ellas se encuentra dentro de la otra en un estado de divisin menos fino.

Emulsin.- Sistema disperso (lquido- lquido) en e l que una substancia est distribuida en la otra en forma de pequeas gotas.

Suspensi n.- Sistema disperso (slido-lquido), en el que la parte dispersa consta de pequeas partculas slidas.

3. CLASIFICACION Hoy en da existen varios tipos de plsticos, por ello, su comportamiento y caractersticas son determinantes para su uso.

Los criterios de clasificacin deben evaluar a los distintos plsticos segn sus propiedades, comportami ento en la transformacin o su aplicacin, es decir, aspectos quc puedan usarse en la prctica.

3.1. COMPORTAMIENTO A LA TEMPERATURA

Con base en este criterio, los polmeros se clasifican en Termopl{lsticos, Termofijos y Elastmeros.

3.!.!. TERMOPLASTICOS

Incluyen polmeros como Polietileno, PVC y Polipropileno. Consisten en macromolculas linea les o ramificadas. unidas unas con otras mediante fuerzas intermoleculares.

Los termop[st icos transformarse de sl id o

sc caracteri zan a lquido y viceversa

por por

accin tlel calor, se disuelven o por [o menos se hinchan a[ contacto con solventes.

En estado slido pueden deformarse permanentemente despus de aplicar Ulla fuerza . Esto se debe a que sus macromolculas estn libres o sueltas unas de otras y pueden deslizarse entre s ante la aplicacin de calor. A temperatura ambiente pueden ser blandos o duros, frgiles, y rgidos. Su comportamiento se deriva de la misma estructura molecu lar, ya que las molculas tienen forma de cadena abierta o de hilos.

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F J 1 j j J J

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La capacidad de los tcrmoplsticos de reb landeccrse o fu ndirse tiene sus ven tajas y desventajas. Por ejemplo, pueden moldearsc por calor. es decir, una lmina o un tubo pueden pasar a un estado elaslico. similar al de la goma blanda. y adquirir nueva forma despus de enfriarla en un molde. Adl;!ms, los termoplsticos pueden soldarse y su~ descchos 5011 reciclabJes.

Las desventajas co nsiste n en que e l reblandecimiento provocado por el calor l imita en gran mnllcra sus temperaturas de uso, sobre todo clIando se someten a la accin simultnea de (licuas mecnicas. Los termoplsticos se subdividen en amorfos y semic risralinos.

a) A mor/ m. Los Ic nnoplsticos amorfos se caracterii.an porque sus molculas fi lamentosas y ram ificadas estn en completo desorden; como puede observarse en la Figura 1-3. este arreglo molecular permite el paso de la luz. razn por la cual los plsticos amorfos SOn transparentes o translcidos generalmente.

"-;'::lIrl/ 1-3 .HOIIe/o E.flrllCfllflll Ile 1111 Termopftht icoAmor!o.

h) Sem:r;s(a/illo.\

El orden molecular de los plsticos semicristalinos es re lativame nte bueno. En l se ap recia cierto

EL MUNDO DE LOS PLASTlCOS 9

para lelismo dentro de los fi lamentos moleculares y sus ramificaciones ms cortas.

El ordenamiento en los tramos de macromolculas para le las equ ivale al ordenamiento de tomos o molculas en forma de cristales, los cuales se oponen al paso de la luz provocando una apariencia lechosa o translcida.

Fi:lmt 1-.( M Olle/o ESfm Clurll1 de un Ter moplstico Sell/icrisf(tfiIlO.

3./.2. TERMO FIJOS

Los plsticos que se mantienen rgidos y slidos a temperat uras elevadas se denomi nan termofijos. Se obtienen por rcliculaci n de productos lq uidos de bajo peso molecu lar. Estn reticu lados en todas direcciones )' debido a su es tructura no S011 moldeables plasticamente. son infusibles y resisten altas temperaturas. no pueden ser disueltos y muy raramente se hi nchan.

A temperatura ambien te, los materia les tcrmofijos generalmente son duros y frgiles. Deb ido a que no se funden. no son reciclables.

Un esquema de como se arreglan las molculas en este tipo de plasticos se muestra en la Figura 1-5

10 CAPITULO 1

Figura J 5 Moddo Estructurtlf de 1111 TermoJijQ.

3.1.3. ELASTOMEROS

SOI1 materiales elsticos que recuperan casi totalmente su forma original despus de liberar una fuerza sobre ellos . Son insolubles y no pueden fundir mediante aplicacin de calor, es decir, pueden de~componerse qum icamente cuando se ca lientan ms all de su temperatura mxima de servi\;io.

El comportamien to de estos materiales se debe a que las mucromolcu las de elastmeros, en contraste con las de los termoplsticos, estn entrecruzadas por enlaces qumicos.

Los clastmeros se producen a partir de fo rrnu lac ioncs que inclu>,cn gran variedad de ingredientes que se mCLclan para formar un comp uesto. Estos compuestos generalmente son masas viscosas y pegajosas porque utilizan al clastmero sin cumr.

Durante la vulcanizacin O reliculacin, las cadenas moleculares del polmero se unen mediante enlaces qumicos amplios. El despe rdici o de los productos reticulados, en trminos practicos, no puede ser reciclado.

Fig/lrfl 1-6 MQlil!lo Estructural de fUI EfaJtmcro.

3.104. ELASTOMEROS TERlvlOPLASTICOS

Este grupo de materiales combina propiedades especiales de los elastmeros con las posibilidades de transformacin de los term oplsticos. Son copo limeros en bloque y aleaciones entre polmeros que poseen propiedades elsticas dentro de cierto rango de temperatura.

Las propiedades elsticas se deben a la existencia de enlaces fsicos provocadas por fuerzas intermolcculares secu ndarias. tales como uniones de hidrgeno.

Cuando se calientan arriba de ciertos rangos de temperatura enlaces intcrmoleculares desaparecen y se restituyen inmediatamente despus de que se enrran, para desarrollar sus propiedades elastomricas.

Los Elastmeros Termoplsticos, llenan un hueco entre los Polmeros Termoplsticos y los Elaslmeros Reticulables. Pueden ser procesados e incluso reciclados de manera similar a los materiales tennoplsticos, sIn necesidad de vulcanizacin.

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/ Figllrll 1-7 Modelo ES/rile/lira/ de E/as/mero

Termopll5lico.

3.2. POLARIDAD

La polaridad de los compuestos orgnicos se debe al desplazamiento de los electrones compartidos entre los tomos de dos distintos elementos que constituyen la molcula, debido principalmente a

la~ dirercncias de nmero atmico. El par de electrones compartido es atrado con mayor fuerza por el tomo que presente mayor carga en el ncleo. A medida que aumenta la polaridad. aumentan tambin los valores de las propiedades como resistencia meemea. dureza, rigidez, resistencia a la deformacin por calor, absorcin de agua y humedad, resistencia a solventes y aceites minerales, permeabilidad al vapor de agua, adhesividad y adherencia sobre piezas metlicas y la cristalinidad.

Por otro lado, cuando la polaridad aumenta, disminuyen las propiedades de dilatacin trmica, poder de aislamiento elctrico, la tendencia a acumular cargas electrostticas, la permeabilidad a gases no polares O2] N~, COz.

Ejemplos de esta clasificacin son:

Alta Polaridad : Poliamidas. Poliuretanos, Esteres de Celulosa, Politluoruro de Vinilo, PolifluorufO de Vinilideno y Plsticos Ter1l10tijos.

EL MUNDO DE LOS PLASTlCOS 11

Polaridad Media: Estireno-Acrilonitrilo, Acrilonitrilo-Butadieno- Estireno. Policloruro de Vinilo y sus Copolimeros, Termoplsticos tipo Ester, Poi iam idas.

Polaridad Baja: Copolmeros de Etileno y Esteres lnsaturados (EVA), Etileno-Tetrafluoroetileno, Polixido de Fenileno.

No Polares: PoJietileno, Polipropileno, Poi iesti reno, Po I itetrafluoroeti leno.

Los dipolos pueden anularse por efectos direccionales. Un ejemplo lo tenemos en el grupo C-H dentro del conjunto l-I-C-l-I , que no contribuye a la polaridad ya que estn en estado opuesto y se anulan. Esto explica porqu el Polietilcno y el PolitctraOuoroetileno no son polares.

3.3. CLASIFICACION POR CONSUMO EN MEXICO

Aunque resulta un poco subjetiva, la clasificacin por consumo agrupa a los plasticos de acuerdo a su importancia comercial y sus aplicaciones en cl mercado. En el siguiente esquema se muestra una pirmide, segn esta clasificacin; en la base se encuentran los plsticos de mayor consumo denominados Comodities, seguidos de los Verstiles, Tcnicos y Especialidades. SoJamente se mencionan las siglas de los plsticos ms importantes a nivel comercial.

[.SP';CIAI.lIJAlJt:S

n :CNlCos

TUl.\IOH.IOS

("OMODITIES

Figlm 1-8 ClllIificllciJl1 por COIl.\lImo de f'/hticos.

12 CAPITULO 1

3.3.1. COMOD1T!ES

Los phisticos ms utilii.ados que tienen buenas, aunque no sobresalientes propiedades, y su precio es de un nivel moderado se conocen como "Comodities" donde se incluyen el Polietileno, PVC, Polipropileno, Poliestireno y PET,

J.J.2. VERSA TlLES

Existe tnmbien un grupo de plsticos intermedio en consumo que se carac teriza por requeri r al ta creat ividad para el disei'io de productos, principalmellte en fo rm a, a l cual

aspectos de apariencia, color, se ha denominado como

"Verstiles". Incluye plsticos como el Acr lico. Po liuretano )' el grupo de Plsticos Termofijos comO el Silicn, Res inas Polister y Epxicas.

3.3.3. TECN1COS O DE INGENIERIA

El tm no "Tecnicos" o de "Ingeniera" , se lisa para aquellos plstico,> que presentan un alto desemperi.o funcional con un e:

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4.1.1. HOMOPOLIMERO

Es un polmero obtenido de un slo tipo de monmero. La reaccin para su obtencin se lleva a cabo, a travs del uso de agentes qumicos llamados iniciadores, por ejemplo: perxidos orgnicos, bajo ciertas condiciones de calor y presin.

CAT"'LIZADOR

HOMOPOLlMERO

l:i!jJ = MONO MERO

4.1.2. COPOLIMERO

Cuando en la po]merizacin participan dos o ms monmeros de diferentes tipo se obtienell plsticos denominados copolmeros.

CATAUZAOClR

COPOLlMERO

i=MONOMERO

(:l = CO-MONOMERO

EL MUNDO DE LOS PLASTlCOS 13

De acuerdo al arreglo que toman los diferentes monmeros en la cadena polimrica se tienen los siguientes tipos de copolmeros:

~'~ffi~-~ (:1 _ CC-MCl'IOMERO INJERTO

Los polmeros resultantes sufren cambios en sus propiedades en funcin del porcentaje de monmero utilizado y su arreglo, siendo posible modificar en menor o mayor grado muchas propiedades fsicas, qumicas y de proceso de transforrnacin.

Otras modificaciones qumicas se pueden lograr medianle reacciones qumicas que a lteran la estructura del polmero y por lo tanto sus propiedades. Ejemplos de estas modificaciones son las reticulaciones, la cloracin, la t1uoracin y la sulfonacin de superficies plsticas.

4.2. MODIFICACION FISICA Una de las modificaciones fsicas para los plsticos es la fabricacin de mezc las entre distintos polmeros. La mezcla es conocida en el mercado como "Blend" o "Aleacin" de polmeros. Es frecuente que la mezcla est formada por componentes incompatibles, es decir, en varias fases.

14 CAPITULO [

Para que la mezcla sea coherente y ms o menos homogenea se agregan compatibilizadores. Puede suceder que las mezclas de polmeros tengan propiedades especiales que nmguno de sus cOl11ponentes posea y generalmente se buscan resultados de sinergia.

Otros procesos de modificacin fsica consisten en aumentar el ordenamiento de las molculas. Esto se puede lograr mediante un proceso de "Orientacin" y el "Estirado".

Algunos productos de plstico como lminas, pelcula o cuerpos huecos como botellas sopladas, se someten a un estiramiento durante el proceso de la fabricacin, aplicndoles fuerzas cuyo efecto consiste en el alineamiento de las macromolcuJas en estado tcrmocJstico. preferenlemenie en la misma direccin del estiraje, con esta operacin se aumenta la resistencia mecnica. la transparencia y la barrera a los gases.

4.3. MODIFICACION CON ADITIVOS

El hecho de Incorporar aditivos antes de la transformacin de los plsticos, es una prctica necesana.

En realidad un plstico es un polimero en conjunto con pequei1.as cantidades de otras sustancias como son catalizadores y emulsificantes. Posteriormente es necesario utilizar aditivos que tienen el objetivo dc mejorar sus propiedades y facilitar su transfonllac in.

Las funciones de los aditivos y la cantidad de stos es Illuy grande, y en la actualidad juegan un papel muy importante para que los productos terminados de plstico cumplan con las especificaciones que el mercado demanda.

Por esta razn, se mencionarn con detalle en el captulo relacionado a este tema.

5. PROPIEDADES La estructura interna de los plsticos determina sus propiedades fundamentales. Por ejemplo, los plsticos son malos conductores del calor y de la electricidad, es decir, son aislantes y esto sc debe a que sus enlaces son por pares de electrones ya que no disponen de ningn electrn libre.

Tie nen densidades r. ls bajas debido a que su estructura es "ms suelta", y una scnc de caractersticas que se analizarn a continuacin.

5.1. MECANICAS Al comparar la estructura de un metal y de un plastico, podemos observar que el metal presenta una estructura ms compacta y que las fuerzas de unin son distintas a las existentes en los plsticos.

La diferencia es que los plsticos ticnen una estructura molecular y los metales una estructura atmica. Por esta razn, los plsticos presentan una resistencia mecanica relativamente menor, un mdulo de elasticidad menor, dependencia de las propiedades mecnicas con respecto al tiempo, dependencia de la temperatura principalmente los termoplsticos, gran sensibilidad al impacto aunque cn este punto existen grandes diferencias desde los quebradizos como un Poliestireno hasta un resistente Policarbonuto.

Los tennofijos, debido a sus reticulaciones, carecen de deslizamiento interior y a eso deben ser bsicamente ms quebradizos que los termoplsticos.

Por su parte algunos tennoplsticos como el Polipropileno, el Nylon, el Polieti1cno y los Polisteres lineales, pueden someterse a estirado, con lo cual las molculas se orientan en la direccin del estirado.

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La fuerza de! enlace de valencias se deja notar en este fenmeno, lo cual se manifiesta en una extraordi naria resist~ncia.

El comportam iento de deformacin y recuperacin interna de los plasticos le confiere una gran propi\!dad llamada memoria.

Por otra parte, el comportamiento mecnico de los plsticos reforzados, vara en funcin de la cantidad , tipo de cargas y materiales que contienen.

5.2. TERMICAS Como otras propiedades, e l comportam ien to trmico de los plsticos tambin es funcin de su estructura ; los plst icos termofijos son quebradizos a 10 largo de todo el intervalo de temperaturas, no reblandece n y 110 fund en; un poco por debajo de su temperatura de descomposicin T1. se observa una prdida de rigidez.

Los tennoplstieos se vuelven quebradizos a bajas temperaturas que son especficas para cada UIlO de ellos. Si las temperaturas aumentan, se produce un descenso constante del mdulo de elasticidad. es decir, disminuye la rigidez.

Al aplicar ca lor continuo a los termoplsticos amorfos, su fren un reblandeci miemo, es decir. la transicin n un estado termoe lstico. En esta zona, con pequeas fuerzas se provocan grandes deformaciones; SI se sigue calentando se IIlcrementa la movilidad terlllica de las molculas provocando que las cadenas puedan deslizarse unas frente a otras. Esta zona limita con la temperatura de descomposicin.

Los tcrmoplsticos sem icristalinos poseen fragmentos amorfos (flex ibles) en e l interva lo de temperaturas de uso as como crista linos (rgidos).

EL MUNDO DE LOS PLASTICOS 15

Al aumentar la temperatura es posible moldearlos cuando los fragmentos cristalinos alcanzan el intervalo dI;! la temperatura de fusi n. Inmediatamente sigue el estado termoplstico y al seguir aumentando la tem peratu ra, este estado se carac teriza por la transparencia que adopta el plstico antes opaco. Esta zona limita la temperatura de descompos icin del plstico.

MO '. 'E""OX .... STl

16 CAPITULO I

Como ya se mencion, los electrones de los plsticos carecen de movi lidad, por ello, son materiales con conductiv idad trmica baja, siendo a islantes tnnicos.

5.3. ELECTRICAS Ya que los plsticos no disponen de electrones libres mvi les, tienen un buen comportamiento como aislantes, es frecuente utilizarlos en la industria elctrica y e lectrnica, por ejemplo, para carCilzas, ais lantes; enchufes, recubrimiento de cable y alambre, entre otros. Por todo esto, so n importantes las siguientes propiedades elctricas:

Res istencia Superficial

Resistencia Transversal

Prop iedades Dielctricas

Resistencia Volumtrica

Res istencia al Arco

5.4. QUIMICAS Gn trminos generales, por ser los plsticos materia lcs inertes (no reactivos) fren te a la mayora de la~ s ustancia~ lq uidas, slidas y gaseosas comuncs. muestran mejores propiedades qumicas que los materiales tradicionales como papel, madera. cartn y metales. siendo superados nicamente por el vidrio.

Sin embargo. los plsticos contin an mostrando crecimientos en apl icac iones que requ ieren contacto con diversos lipas de sohenles y materia les corrosivos, an en los que anteriormente se utilizaba el vidrio, donde 10 ms impoJ1ante es se leccionar el lipa de plstico ideal, tomando en cucnt:J. las condiciones de presin, temperatura, IWllledad, intemperislllo y otras que puedan acelerar algn proceso de disolucin o degradacin.

5.5. ABSORCION DE HUMEDAD Esta propiedad es disti nta para los diferentes tipos de plsticos. consiste en la absorcin de humedad presente en el aire o por la inmersin en agua, siendo dependiente del grado de polaridad de cada plstico. Por ejemplo, los plsticos no polares como el PE, PP. PP. PS , PTFE. absorben muy poca agua; en cambio, los plasticos polares como los Polialllidas o los Polisteres termoplsticos, absorben gran cantidad de ella: en el ca:o de los dos ltimos SI;! requiere de secado antes de procesarlos y de un "acondi cionamiento" en las piezas recin inyectadas para que alcancen un grado de humedad determinado.

En estos materiales el porcentaje de humedad afecta las propiedades finales de las piezas fab ricadas.

5.6. PERMEABILIDAD La permeabilidad es una propiedad que tiene gran importancia en la utilizac in de los plsticos del sector envase. por ejem plo. en lminas. pelculas y botel las.

La permeabilidad frente a gases y vapor de agua es un criterio esencial para la se leccin del tipo de material , segn e l producto a envasar: alimentos, frutas frescas. bebidas carbonatadas. embutidos y otros. Adems del tipo de plstico. la permeabilidad tambin depende del grosor y de la temperatura.

En la mayora de los casos, se requiere que los materiales plsticos eviten el paso de determinados gases como el CO2, el N02 el vapor de agua y otros, pero tambin se enc uentran casos en que es importante que se permita el paso de Sllstanc ias como el 0 1 en el caso de legumbres y carnes frias, que requieren "rcspirar" para conse rvar una buena apariencia.

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5.7. FRICClON y DESGASTE

El comportam cnto de los p lsticos ante la fr icci n es muy comp lejo, se caracteriza por la interaccin de los materiales involucrados en el [t.:nmcno. la estructura superfic ial. el lubricante, la carga especifica y la velocidad de desplazamiento. Una aplicacin tpIca son los rodamientos. los nds impo rtan tes estn formados por el par pls tico-acero .

Un fenmeno a considerar en este caso es e l desprendimiento de calor a traves del elemento met lico. Por esa razn slo tienen sentido los datos de coeficientes de friccin referido,; a pares de mater iales especficos.

6. FORMA DE PRESENTACION

Existe una gran variedad de procedimientos de transformacin de plsticos, cada UIIO de los cuales es resu ltado de la adaptacin a las necesidades concretas de cada material y de las piezas que se desean obtener. Los polmeros tcnnoplsti cos se presentan en diversas rormas:

Polvos (1 - 100 >,m) Pastas

Pe llets (3 mm aproximadamen te) Cubos

Lentejas C ilindros

Aglomerados

Granulados

Ciertos procesos requieren rormas especficas de la materia prima y en algunos casos, el manejo, a lmacenamiento y sistemas de alimentacin y dosificac in son las que determinan la \!leccin.

EL MUl\"DO DE LOS \'LASTICOS 17

Generalme nte los polme ros utilizados como materia prima se envusun en sacos de 25 Kg. o en tambores de 100 Kg, a veces se encuentran presentaciones en cajas de cartn y contenedores de hasta 500 Kg. Son transportados a granel en carros tanque con cargas de 15 tone ladas O en carros de ferrocarril desde 40 a 80 [ons. El abastecimiento de materia prim a a grane l normalmente se almacena en silos de 7 111 . de dimctro y 20 m. de altura y es transportada a los eq uipos de transformacin med iante siste mas neum ti cos.

Las resinas tcrmofijas en forma de polvos se abastecen comn mente en sacos, las pastas y resi nas lquidas en tambores y carros tanq ue.

Los e!astme ros sc venden en forma de bloq ues para rormular compuestos. Algunos son paslas y otros se prese ntan cn forma de escamas.

7. DESCRIPCION GENERAL POR PLASTICO

Esta seccin incluye informacin sobre los princ ipales plsticos que han alcanzado importancia comercial .

El anli sis est divi dido en dos partes principales: tcrmoplslicos y termofijos. Asimismo, los direrentes lipos de plast icos estn agrupados en fam il ias: Olefnicas. Vi n ilicas, Epxicos. ele. y para cada poli mero o sistema de resinas se pro porciona ademas, info rmaci n sobre la estructura qumica esenc ial. destacando algunas co nsideraciones ge nerales de sus propiedades y su mercado en Mx ico.

1 8 CAPITULO I

7.1. TERMOPLASTICOS En forma general, un termoplstico es un material slido que posee gran elasticidad a tempe ratura ambiente y que se co nvierte en Ull lquido viscoso a temperaturas superiores; el cambio puede ser reversible. Deb ido a su a lto peso molecular, los polmeros nunca se convierten ell fludos ligeros (de baja viscosidad).

Es importante distingui r que el cambio de slido a lqUIdo, comnmente llamado fusin puede significar dos mecallismos enterame nte d iferentes en dos clases de polmeros termoplsl icos. Una c lase sera referida como "Termoplslicos Amul.f(J.~" y la otra como "Termoplsticwi Cris h{ nos"'

7.}.!. POLIOLEFINAS

Este grupo es ta formado por los plsticos ms importantes a ni .... el comercial y su frmula qumica consiste de tomos de carbono (e) e hid rgeno (11) ex..:lusivrnnente, sin prescnc la de estructuras anulares.

u) Pulieri/el1o (PE)

H H

-rC-Cl-! I n H H

El Polietileno es el plstico que ocupa el prime r Illg;:r en volumen de consumo n;:ciollal y mundial.

Su telllperatura de fusin Tf, se encuentra entre 110 ) 135C. Su baja temperatura de transicin vtrea (Tgl cst asociada con ulla bucna retencin de propiedades me,;{lnicas incluyendo I1c.\ibil idad)" I'cslslencw al impacto a bajas temperaturas.

l.os Polict ilcnos se c lasifican scgn su densidad, propiedad que es un buen ind icador de l nive l de cristalillidad, 1.'1 cllal a su vez afecta en fOfma

directa lll uchas prop iedades. ta les como tenacidad, permeabil idad a gases y resistencia a grasas.

Los grados de Polieli leno tamb in se c lasifican de acuerdo a su ndice de flu idez. prop iedad que refleja su peso molecular. Esta propiedad es particularme nte importante para su procesamiento, ya que los diversos mtodos exigen diferentes nd ices de flu idez. Por ejemplo, e l Illoldeo por inyecci n requ iere de grados de alto flujo m ientras que la extrusin y termofonnado requieren de grados de flu idez baja.

Para su t ransformac in y uso es importante considerar que se pueden ut ilizar numerosos ad itivos para cambiar considerablemente a lgunas de las propiedades de los pol ietilcnos. Por ejemp lo, las elevadas temperaturas y la rad iacin UV, provoca n la oxidacin de la mo lcu la de l Polieli leno que se refleja ell una aparlene1a amarillenta en el prod ucto, la cual puede reducirse con la ad icin de absorbed ores de radiaciones l}V y antioxidantes. La flamabilidad puede controlarse a tr

Poli.::tilcno de Aha Densidad (I-!DP E)

Tiene una estructura ramificada y es cristalino, presenta una menor flexibilidad que el de baja densidad debido a su mayor peso molecular, por lo que se dasifica C01110 un plastico serni~rgido. Su rango de densidad es de 0.941 a 0.965 g/cm 3,

Los arlkulos fabricados con este tipo de Pol ictileno son ense res domsticos. como cubetas, tinas y reCipientes de cocina, botellas para jugos, SIHllllpOOS. productos qumicos y aceites indWitnales. as como cajas para refrescos. tarimas. juguetes. tapas )' tubera para conduccin de lquidos a alta presin.

l)ol ict ilc lIO Lin c:1! (LLOrE) El bajo grado de crista linidad del Polit:tilc llo convencional de Baja Densidad es atribuido a las

frecu~1Hcs ramificaciones cortas y largas la s cuales se fo rman durante la polimerizac in del eti leno baJo alta presin.

Recientemente UIl lluevo lipo de Polietileno denollllllado Polietileno Li nea l de Baja Densidad Illc rCmenta su popularidad debido a sus propiedades superiores al Polictilcllo convencional de Baja Densidad.

Su c~trll ctllra lineal se logra median te un proceso de polimerizacin de baja presin en presencia de c

20 CAPIT ULO I

El Polipropileno es uno de los plsticos conocidos como "Cofllodifies" por su alto volumen de consumo, es en muchos aspeclOs muy parecido al Polietilcno de Alta Densidad.

Su elevado punto de fusin de 175C proporciona una mejor resistencia trmica, que permite su uso en productos que requieren esterilizacin o pasteurizacin por calor como lo so n las jeringas desechables o envases para alimentos.

Presen ta una densidad menor del rango de 0.89 a O.91g1cm', En contraste al Polict ilcno. no ex iste variacin significat iva en 1

f i f t ! J l j

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Su comportamiento a la tlama no difiere mucho de las dClll:. poholefinas, c:\.cepto que desprende un o lor a vinagre duran te la combustin.

7.1 .2. V/NILlCOS

Aunque este grupo csl formado por un nmero importante de polmeros que presen tan cierta sim ilitud en su e~tructllra qumica. el ms importante es el Pol ic!orUfO de Vini!o. que ser descrito en esta 5l:ccin ,

(1) Polic/omro de Villilf1 (PVC)

H H 1 1 r e-e

n H el

Este pl:>tico conoc ido ms cOllllmmente por sus siglas como PVC, es UIlO de los polmeros denominados comodities y se cons idera tambin como e l IlUb verst il debido a su posibilidad de formulac in con d is tintos tipos de aditivos que pueden alterar sus propiedades considerablemente dando lugar [l 11ll

22 CAP ITVLO I

e) Policloruro de Villilo Flexihle (PVC-F)

El compuesto d~ PVC Flexible se logra mezclando la resina de PVC COI1 plastificantes que consisten en cierto tipo de aceites que confieren flexibili dad al producto. al igual que otros aditivos que se eligen dependiendo de la apl icacin fina l. Los artculos resultan tes pueden ser transparen tes, translcidos ti opacos.

Su densidad promedio es de 1.3 g/cm), puede ser fOI"nHdado COI1 agentes cspu l11antes que disminuirn este valor, C0l110 en el caso de las boyas marinas.

Este com puesto de PVC se utiliza para fabricar pelculas transparentes para envolt ura de carnes y a limen tos. para la confeccin de diversos arlclllos como bolsas, impermeables, juguetes nOables y la fabricacin de caLwdo ten is y sandalias.

El recubrimiento de alambre y cab le para bajas frecuenc ias es de pve nexible, as como las mangueras para uso mdico y jard inl:ria. La industria dril juguete util iza este plst ico en grandes proporciones. Las telas y pieles s i nttica~ para tapicera de mueb les y as ien tos automotrices son tambin de este tipo de PVC.

El rvc pucde presentarse en fo rma lquida como el1l ul siones C0l11 0 suspensio nes de partculas en plastificantes. A estos compueslo~ se les denomi na Plastl!>ules ~ Organosole.\.

7.1.3. ESTIREN/CaS

EII este grupo se clasifican una gran variedad de Ilomopolllleros y copo lmcros de simi lar estructura qUl11lC:l c uya peculiaridad es la presenCia del anillo aromtico bencen ico, pro .. en iente del monmero de est ireno que es la base de e llos.

a) Poliestirello (PS)

H H I I

--fe-e-I I - n H@ Es uno de los plasticos denomI nados cOlllodilies.

Como la mayora de los plsticos, ste se encuentra disponible en una amplia variedad de grados que corresponden a diferentes mtodos de fabri cacin y formulncin con d iversos tipos de aditivos.

Basicameme, ex isten tres ti pos de poliestireno:

Poliest ireno Crista l

Poliestireno Impacto

Poli estireno Expansible

Polieslircno CriS1a1

Se trata del hOl11opolimero que se obtiene d irectamente de la polimerizacin de l estire no. Es de estruc tura amorfa, se cons idera uno de los plsticos de mayor transpare ncia y brillo superficial. Sin cmbargo, tambin presenta alta rigidez y frag ilid.:ld.

Es cons ider.:ldo tamb in como uno de los plsticos de ms fcil proccsam ien to. No requiere secado) presenta mnimas contracc iones de mo ldeo.

Se fabrica n piezas de diseos complicados por el mtodo de inyeccin y, por extrusin. se producen perfiles y lmina para termoformado o cancelera.

Sus aplicaciones se dirigen a campos donde no se requiera de estabilidad a la imemperie )

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Sus usos ms comunes so n los estuches para audio casseUe:., envases)' vaj illas desechables, algunos juguetes. canceleria para in teriores y joyera de fantasa.

l'olicslircllo Impacto

Debido a la fragilidad del hOlllopolmcro de estircllo sin modificar. se desarrollaron grados con mayores ndices de resistencia al Impacto, a traves de la copol imcrizacin del estireno con polmeros eJastomricos, principa lmente polibutadieno.

Esta modificacin se efecta por el mtodo de copolimeriL.acin al azar, provocando una reduccin de la transparencia dependiendo de la cantidad de poli butadieno que se utilice. que puede ser desde 2% hasta 9%, que a su vez: genera otfa subclasificacin:

Poliestireno Medio Impacto (2% a 5%) Poliestireno Alto Impacto (5% a 9%)

El Poliestircno :v1edio Impacto es traslcido y se emrlca prcticamcnte en las mismas aplicaciones del Poliestireno Cris tal donde la transparencia no es importante> se req uiere de una mayor resistenc ia al impacto. por ejcmplo en el cuerpo de l cassette taMO de audio como video.

El Poliestireno Alto Impacto presenta apanenc13 opaca por su alto con tenido de butadieno y es empleado en la fab ricacin de algunas carcazas de uso ligero .

Para aumentar la resistencia al impacto si n modificar la transparencia original del Poliestireno Cristal. se debe utilizar el metodo de copo limeri zacin en bloque. de manera que las pH1clllas c lastomricas logren una d ispersin muy fi na) no arecten la Tg. de l polmero base. Con este llllOdo se rueden alcanzar lliH~les de hast:l 30 % de Butadieno sin afectar la trans parencia. Este copolmero se denotnllla ESlircno-Butad ieno (SIl).

EL MUNDO DE LOS PLASTICOS 23

PotieSl ireno Expansible (E PS) Cuando durante la pol imerizacin del monmero de esireno se incorpora un agente expansor como el n-pentano se logra obtener un producto que puede ser espumado cuando se somete a un procesamiento que involucra el uso de vapor saturado.

La espuma de Poliestireno presenta excelentes prop iedades de aislamiento trm ico y acstico, tiene muy baja densidad, utilizndose en construccin de viv iendas. edificios, aislante de depsitos frigorficos, vasos desechables del tipo trmico, empaques para uso agrcola, pesca y artculos frgiles q ue requieran proteccin contra los golpes. Se distingue como un producto blanco muy ligero y de estructura cel ular q ue puede desmoronarse.

h) ESfirello AcrilOllifrilo (SAN) La copol imeri zacill al azar de 20 a 30% de unidades repeti tivas de acrilonitrilo con Po liestireno permite p lsticos que tienen Illuchas de las propiedades ti les del Poliestircno, como son la transparencia. brillo su pertlcial y facilidad de proce!.amiento. favo recidos por las prop iedades que imparte el acrilonitrilo que son resistencia trmica y qumica. El S\N es COl11llll en aplicaciones de enseres domsticos. como \asos de licuadora. vaji llas y capelos protectores de di ... crsos aparatos elctricos.

e) Acri/oll;frilo- BuUidiello- ESfirellQ (A BS)

Como indica su nombre. el ABS es el resu ltado de la combinac in de tres Illonmeros que o riginan un plastico que se presenta en una gran variedad de grados depend iendo de las proporciones utilizadas de cada uno.

De manera geneml. ~e puede cOllsiderar q ue cada mon ll1cro participa en el polmero imparti endo las siguien tes propiedades:

'UnpJ:-

24 CAPITULO J

Ac rilonitrito. - Resistencia qumica y t rmica

Olltadicl1o.- R~sistcllcia al illlpacto Esti rcllo.- Brillo) procesabi lidad

El A BS es un plstico rnu)' versti l t!n sus ap licac iones. las cuales incluyen princIpalmente carcazas para diversos aparatos elctricos ) domsticos, siendo la tn:lS tipica la de los eltonos.

Otra aplicacin importante son las cubiertas internas de las puertas de refrigeradores ~ crtrcazas de computadoras. Se pucde utilinr tambin para In fabricacin de tubera sanitaria como sustitu to del PVC y por su caraclenslica de ser CfOIllUblc se utiliza ampliamente en la industria automotr;.

7. /.4. ACRIUCOS

Existe un gran I1l1!l1ero de polmeros formados con unidades repet itivas de tipO Acr lico. Sin embargo. e l Pol imetil-Met:.crilato es el nico polmero de toda la serie, que tiene suficiente temperatura de transicin vtrea para formar un plstico moldeable. Los dems tipos d~ poll11eros acrlicos sc cmplean como ad hes ivos y pinturas o bien COIllO e lastmeros.

o) Polilllel il M efrtcrillllo (PMJ-IA)

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La mas conocida y 50bresal i~nt~ propiedad del PMMA, m~Jor conocido como "Acrlico" es su e:-.:ce lente transparencia . Esta caracteristica est soportada en su buena rigidez, a(.;epwble resistencia al impacto, gran resislencia a\ intempcrismo )"

buena resistencia qumIca, exccpto para algunos sohcntes orgnicos.

A drerencia de la mayora de los tennop lsticos, es ms comn obtener este p lstico en forma de Illlinas hecha~ mediante un proceso de vaciado conocido como "castlllg", aunque tambin se presen ta en fo rma de grn ulos o pellets para procesarse por in) eccin yexrrllsin.

El Acrilico se puede lIsar en forma transparcme nat ural o co loreado para diversos articu las que van dcsde domos, pie.!as decorativas. luminarias. anuncios luminosos. rcflectores de automvil. Como lmina opaca se lisa para la fabricacin de muebles de baIlO. por ejemplo las tinas de 'jacuu i",

7.1.5. POLlA MIDAS

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El grupo de la!'> Po liamidas tambin conoc idos COIll O "~y loJls" es uno de los ms variados. se caractenLa n por contener cadenas con unidades repetitivas de tipo Amida.

Son co nsideradas como Plsticos de Ingeniera ), depend iendo de l proceso util izado para la ob tenci n ) del tipo dt;: mntcrias primas, se pueden lograr innumerables grados dc cstos polmeros.

Aunque pueden ser clasificadas de muchas formas, la divisin ms comull cs por e l tipo de rl!acc in utilizada para Sll obtenCIn:

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Por Adicin, - Utiliza lactamas de estructura cclica, donde la materia prima ms comn es la caprolactama. que or ig ina la denominada Poliamida 6, por contener seis lomos de carbono en su estructura molecular como unidad repetitiva.

Por Condensacin,- Utiliza diaminas y cidos grasos. Dependiendo del nmero de carbonos de c

26 CAPITULO I

permeabilidad a gases tales corno CO2, oxigeno y nitrgeno, aunada a su resistencia qumica y mecnica.

Existen tambin pelculas que se uti lizan en el envase de alimentos, genemlmente en combinacin con otros plsticos en laminacioncs y coextrusiones, au nque su aplicacin mas importante es para pelculas fotogrficas y cintas magnticas para audio, video y cmputo, as corno pa ra aislami ento elctr ico.

Otra aplicacin muy importante del PET, es que existen grados que permi ten su uso como plstico de ingeniera para productos donde la resistenc ia trm ica y die lctrica, as como su aparienc ia superficial de alto brillo son importantes, por ejemplo, carcazas de planchas para el hogar, tapas de distrib uidor del automvi l y diversos dispos iti vos para uso elctrico sustituyendo gra n parle de las aplicaciones de las resinas fcnlicas .

Los grados de ingeniera generalmente se fo rmulan con adit ivos retardantes a la nama, fib ras y cargas que imparten mejores propiedades de resistencia trmica y mecnicas al polmero.

La pro pi edad mas singu lar del PET, es que deb ido a que muestra una baja temperatura de transicin vtrea (Tg=70 oC), Se puede controlar el grado de cristal inidad del polmero median te el proceso de transformacin, es decir, que SI se en fra razonablemente rp ido desde su estado fu ndido, arriba de 270 oC, ha: ta una temperatura menor ti la de transicin vtrea, so lidifica en estado arnorfo obtenindose UIl producto de apanencla tra nspare nte.

Contrariamente. si el polimero se calienta por arriba de la Tg, entonces toma ra lugar la cristal izacin ) como consecuenc ia ef producto moldeado sera opaco.

Para muchas aplicaciones, el PET se procesa primeramente en estado amo rfo y despus se le

proporc Iona una orientacin uniaxial cuando se fab rican fibras, cintas y lmina, o biax ia l para pe lcu las, botellas y tarros.

Mediante el proceso de moldeo por ll1ycccin se pueden obtener objetos transparentes, si e l molde utiliza temperaturas menores a 20 oC, o piezas cr ista linas de buenas prop iedades mecnicas que son opacas cuando el molde se mantiene alrededor de 120 Oc.

b) Polibutiln Te fef Ut/ato (PBT)

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La estructura qumica de este t ipo de Polister est conformada con grupos (C H2)4, que son mas largos y flex ibles q ue los del PET, por lo que e l PST puede crista lizar ms rpido y norma lmente no se encuentra amorfo en estado slido.

Las propiedades del PST son si m ilares a las del PET en estado cristalino, y solamente se utiliza como plstico de ingeniera, transformndose principalmen te por el mtodo de inyeccin.

Presenta elevada res istenc ia trm ica. y excelentes propiedades mecnicas y dielctricas , as como un brillo superficial sobresa liente.

Sus pr incipales aplicacio nes se encuentran en la sustitucin de plasticos termofijos como la Resina Fen lica, en partes que deben soportar altas temperaturas como son carcazas de planc has y tapa de punteras para motores de automvi les.

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7.1.7. POLlCARBONA TO (Pe)

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Los Policarbonatos pueden ser considerados como Po1isteres de cido carbnico. Presentan una estructura amorfa y una baja tendencia a la cristalizacill.

Las caractersticas sobresa lientes del Policarbonato son su tenacidad y resistencia al impacto, las cuales son superiores a las de la mayora de los plsticos rgidos, transparentes y sin modificar, razn por la cual son considerados como plsticos de ingeniera. La naturaleza no cristalina del pe. tiene como consecuencia una baja contraccin de moldeo que permite tolerancias dimensionales pequeas. La estabilidad dimensional de piezas moldeadas es muy buena y presenta baja absorcin de agua.

El pe de uso general es autoextingu ible y existen tambin grados especiales conside rados como no flamables. Al igual que otros plsticos, se puede modificar con fibras y cargas minerales que proporcionan gran variedad de grados.

La resistencia qumica de este plstico no es particularmente buena. Los hidrocarburos, steres, cetonas, aminas y bases fuertes pueden afectar severamente sus caractersticas fsicas.

Entre las numerosas aplicaciones del Policarbonato, muchas involucran la combinacin de transparencia y tenacidad. Las ventanas de seguridad de lugares pblicos, domos, mamparas, luminarias de I::l va pblica y faros automotrices son algunos ejemplos de stas.

Debido a que es un matcrial atxico, se han abierto sus aplicaciones al sector de envase de alimentos, como son las botellas retornables para agua y leclte,

EL MUNDO DE LOS I'LASTlCOS 27

as como diversas aplicaciones de uso domstico, por ejemplo, biberones y recipientes para uso en hornos de microondas y finalmente en artculos para uso mdico, ya que es un material que soporta diferentes tratamientos de ester ilizacin.

Su resistencia al impacto y a la flama son requeridas en la fabricacin de carcazas de aparatos y herramiemas de uso rudo. Tambin se usa en cuerpos de cmaras fotogrficas , conectores, capacitares y pelculas donde la estabi lidad dimensional es muy importante.

7.1.8. I'OLJOXIDO DE METlLENO (POM)

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-E I -; e-o-I - n H

Este grupo de polmeros se caracterizan por la presencia de unidades repetitivas ter -0- en su estructura qumica)' estn considerados como los plsticos de mayor cristal inidad, en consecuencia opacos. Se les conoce como "Acetales".

Existen bas icamente dos tipos de Acetales:

Homopolimeros

Copolmeros

Los homopolmeros presentan una densidad de 1.4 g/cm). Esta elevada densidad comparada con la mayora de los termoplsticos refleja el empaquetamiento compacto de sus cadenas molcculares de tipo lincaL

La copolimerizacin tiende:1 dismi nuir ligeramente la densidad y la temperatura de fusin.

28 CAPIT ULO T

Ambos tipos de Acetales presen tan excelentes propiedades mec n icas que los disting uen en tre los mejores p lsticos de ingeniera.

Las aplicaciones de los Acetales cons iste n en partes pequei13s

generalme nte que deben

desem pef.ar una importante funci n mecnica. requ ieren de estrec has to lerancias de estab ilidad d im ensional. movimiento continuo, y friccin, por 10 qut! pueden sustituir a aleaciones de alum inio, bronce y acero.

l.a ind ustria automotriz. por ejemp lo, hace uso de los Acetales en engranes, cojinetes, rodam ientos, levas y e mbragues. Su resistencia a la gaso lina justifica su uso en partes del carburador y de la bomba de l co mbustible .

Existen tambien UlI nmero importante de ap licaciones de t ipo domstico como son los cierres, ence ndedo res, hroches y, en plomera, debido a su resistencia a l agua fra y calie nte, v lvulas, llaves, regaderas y coladeras.

Al que marse o exponerse a un sobrecalentamiento durante su procesamiento, se descompone desp rendiendo gas de formaldehdo que tiene un olor irritante. ~o es posible mod ificarlo con aditivos retardu ntes a la flama deb ido a que pueden reaccIOnar con el formaldehdo, ge nerando explos iones dentro de la maqu inaria.

7.2. TERMOFIJOS

La definicin ms simp le de un plstico Te rmotijo es que son mater iales rgidos que tienen una estructura molecu lar co mpleja tipo red, generada por una reaccin no reversiblo;: entre dos o ms co mponentes, la cua l tiene lugar durante el proceso de moldeo.

Las reaccioncs involucradas pueden ser act ivadas por tempe ratura, mezc lado o por cat lisis y los procesos de moldeo son distintos a los procesos de

los termop lsticos. Al que marse sim pl emente carbonizan o se degradan en otras substancias.

Ex isten d iversos t ipos Te nn ofijas o ri entados

de s is temas de Res inas pri ncipa lm ente a las

indust rias de adhesivos, pillturas y recub rimientos. Actua lm ente, su empleo es cada vez meno r debido a q ue so n mater iales no recie lables, son sustituidos por poli meros te rmop lsticos.

7.2.1. SISTEMAS FORMALDEHIDO

Cons isten en una serie de pol m eros termofijos qu e involucran la reacci n del formaldeh do co n tres sustanc ias qu mi cas co n contenido de hidrgeno reacl ivo: Fena l, Urea o Me lamina, que fo rman redes mo leculares tr id im ens ionales .

Las res lll as re lat ivas al formaldchdo frec uentemente se compo nen co n fib ras y cargas ta les como: harina de madera, fibras de a-ce lu losa, s lices y otras cargas mi nera les.

Para propsitos de moldeo, generalmente son abastecidas en forma de polvos u hoj ue las y alg unas veces compactados en for ma de past illas o masillas.

Los sistemas del Fonnaldch do tambin son ut il izados corno res inas aglomerantes, adhesivos y recubrim ientos.

a) Resilla Fefllicll (PF)

Se basa en la reaccin entre el Fenal y el Forma ldehdo. Este fue e l primer plstico existente a nivel comerc ial con la marca de 8akelita".

Sus pro pi edades se basan en una elevada r igidez, estabi lidad d im ensio nal a elevadas temperaturas y baja tlam abil idad. Ge neralme nte son frgiles y solame nte pueden obtenerse en colores obscuros y opacos.

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Las aplicaciones de moldeo incluyen partes para aislamiento trmico de enseres domsticos como asas, perillas, mangos de sartenes y para diversos componentes elctricos, por ejemplo: conectores, enchufes y algunas piezas automotrices tales como las tapas del distribuidor. Sirven como aglutinante de arenas abrasivas para esmeri les y pulidoras, balatas, madera comprimida, moldes de arenn para fundicin de metales o Como adhesivo.

b) Amilloplstico~' Abarca resinas basadas en Urea-Formaldehdo o Melamina- Fonnaldehdo. Tanto la urea como la melamina incluyen el grupo alllino (NH!), de donde se deriva el nombre de este grupo de resinas.

Los Aminoplsticos. de manera contraria a los Fenlicos, pueden ser traslcidos o en colores claros lo cual es adecuado cuando las consideraciones estticas son importantes.

Mclamina-Forma ldchdo (MF) Estas resinas se caracterizan por su excelente resistencia al agua .

Su aplicacin ms comn SOI1 las vajillas para uso domstico y comercial, las cuales pueden decorarse con etiquetas de papel durante el proceso de mo ldeo.

Tambin se uti lizan en las capas superficiales de laminados de madera aglomerada como la formaica. Sirven como adhesivos para pegar madera y en el tratamiento dc papel y textiles, particularmente por su resistencia a la humedad.

Urea-Forma ld ehido (UF) Estas resinas son transparentes y se utilizan prcticamente en las mismas aplicaciones de las resinas Fenlicas cuando los requerimientos de color justifican su alto costo.

EL MUN DO DE LOS PLASTICOS 29

No es muy cOlnn su uso como plstico para moldeo y por lo tanto, es especialmente conocido como resina para pinturas y adhesivos.

7.2.2. SISTEMAS DE POLIESTER INSA TURAIJO (UP)

El principal componente de las resinas de Polister lnsaturado llamadas tambin simplemente "Resinas Polister" consiste en cadenas polimricas relativamente pequeas resultantes de la reaccin controlada entre un cido di funcional o anhdrido y un alcohol de tipo g licol. Los en laces que se forman son de tipo ster de donde proviene su nombre.

Los cidos utilizados son: anhdrido malcico, cido furnrico o anhdrido ftalico, cido isoftlico. cido tereft lico y cido adpico. Los glicoles incluyen el etiln-glicol, dipropiln-glicol y glicerina.

Otro componente principal es un monmero capaz de polimerizar tamb in como reac tivo en las insaturaciones de las molcu las de Polister para fonnar interconexiones y as redes moleculares tridimensionales.

La proporcin del monrnero utilizado es del rango de 30% a 50%. Los monmeros de baja viscosidad sirven a su vez como diluyentes de la alta viscos idad que presentan las molculas de Polister. Ejemplos de monmeros incluyen a l estireno, a -Ill etil -estireno, ... inil tolueno y metil - metacrilato.

Los sistemas de Resinas Polister. generalmente son abastecidos con un aditivo inhibidor que previene o retarda el reticulado prematuro. Por el contrario, para que la reaccin se efecte se utilizan aditivos conocidos como iniciadores. acele radores o catalizadores.

Los sistemas de UP pueden subdividirse en dos grupos: aquellos que curan a temperatura ambiente

30 CAP ITULO I

y aquellos qut! requieren altas temperaturas de curado.

En general, las propiedades de los artculos hechos con sistemas de resinas polister dependen de la composicin qumica del sistema .

Las principales aplicac iones incluyen sistemas usados en combinacin con fibra de vidrio para la construccin de embarcaciones, cllasis de autos. tinacos, albercas) diversos artculos ornamentales como macetas y mucble~. En forma natural se utiliza para el encJpsulado de productos. Si se usan cargas minerales se pueden hacer imitaciones de escul turas de tmirrna!. porcelana y piedra.

Al igua l que todo~ l~ termofijos tambin las Resinas Poli0ster se utilian en la industria de pinturas. barn ices, adhesivos y aglomeran tes.

Aunque la naturalcL1 de estos materiales los hace ser fcilmente flamables, es posible formular grados relardanlcs a la flama. Su resistencia qumica es elevada y sus propiedades mecnicas dependen directamente de las caractersticas de las matenas primas empleadas en la formulacin.

7.2.3. S ISTEMAS EPOXICOS

Los s is temas Epxicos son una clase de resi nas termofijas cuyo grupo caracterist ico se conoce como gru po "Epxido", Estas son el resultado de la reaccin c ntre la Epic lorh idrina yAcidos Multifuncionales. Aminas o Alcoholes. La ms co mlI de estas resinas esta basada en Bisfenol-A.

El curado puede llevarse a tcmper3tura ambiente o a temperaturas elevadas e indistintamente requiere de agentes de endu r(;!cimiento o catalizadores.

Las propiedades de las Resinas Epoxi dependen de su composicin qumica y forma de curado, pero son supuiores a otro~ s istemas menos costosos, por ejemplo. los de Resina Polister.

Los productos moldeados COIl sistemas Epxicos pueden ser d uros, tenaces y resistentes a la fat iga. Se conocen por sus excelentes propiedades de adhes in a la mayora de los materiales, incluyendo metales.

Presentan buenas propiedades elctricas con un bajo factor de disipacin y excelclHe resistencia qumica y trmica, Existen grados bromados particularmente resistentes a la flama.

Las aplicaciones incluyen recubrimientos de proteccin a la corrosin de metales, por ejemplo, para lalas de envase de alimentos y pinturas anticorrosivas. Tambin se fabr ican diversos dispositivos elctricos y electrnicos, aglomerantes ) adhesivos.

7.2.4. POLfURETANOS Los sistemas de Poliuretano forman un amplio grupo de materiales po limricos que contienen el grupo qumico "UreuIIJo". Estos incluyen S istemas Termofjos Lquidos y Termoplstieos Slidos.

En trminos simp les la formacin macromolcula de los Po liurelanos ocurre por la reacc in que se gene ra al combi nar un poliol y un isocianato.

El Po!iuretano se conoce por su presentacin como espumas rgidas y fle,,-ibles de diferentes densidades, las cuales dependen del tipo de aditivos ) de la qumica de los reactivos involucrados.

Estas espumas se caracterizan por su alto poder de aislamielHo trmico y su elevada resistencia a la compresin. Su color es blanco para las flexibles y amarillo paja para las rgidas. Las propiedades pueden vaflar a mpliamente , dependiendo del sistema que se milice.

Para ciertas piezas donde la resistencia a la abrasin es importante, se moldean piezas de PoliuretJno de tipo elastomrico conocido tambin

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como TPU o Poliuretnno Tennoplstico. debido a que puede tnoldearse por process convencionales de [os termoplsticos.

Las aplicaciones varan de manera abundante y algunas son espumas para fabricacin de muebles, asientos automotrices, pneles de aislamiento trmico y acstico, calzado, adhesivos y recubrimientos.

7.2.5. SIUCONES

Los silicones son materiales sintcticos constituidos por co mbinaciones del silicio, con una estructura qumica fundamental de silicio-oxgeno.

Existen una gran variedad de productos de silicn que se suministran en forma de aceites, resinas y elastmeros. De stos productos bsicos se derivan otros compuestos corno pastas, agen tes espumantes, grasas, agcntcs de Impregnacin, agentes desmo ldantes, agentes de acoplamineto (silanos) y aditivos para pinturas.

Sus propiedades de estabilidad a la temperatura, desde - 100 Oc hasta 250 Oc, repelencia al agua, resistencia a las radiaciones, a los hongos y microorganismos, no txico y su comportam ienro dielctrico, continuamentc aumenten [as aplicacin de estos productos .

han hecho posibilidades

buen que

de

Los silicones tienen gran variedad de campos de aplicac in. Ayudan a resolver prob lemas en las industrias del hule y de los plsticos en general, en la ingc niera elctrica v e lectrnica, en las industrias de la construccin, en la fabricacin de pinturas, papcl, cuero y textiles, en la medicina, as como en la industria qumica en general.

EL MUNDO DE LOS I'LASTICOS 31

8. SEGMENTACION DEL CONSUMO DE PLASTICOS

La segmentacin utilizada se ha definido de acuerdo a la Sociedad de la Industr ia del P lstico (SP!), con el objet ivo de unifurmizar conceptos. Para cada mercado se incluyen las sigu ientes aplicaciones:

8. l .J. ENVASE Y EMPAQUE Es e l sector ms Importante de l consumo de plsticos.

Es importante mencionar la difere ncia que existe entre envase, em paque y em balaje.

Envase

Es e l materia l rgido o flexib le que almacena, protege y est en co ntacto directo con el prod ucto . Incluye: botellas, tarros, vasos, charolas, pelculas flex ibles para hacer bolsas, cubetas, baldes, tapas, blister. clam-shel ls. sacos de raffia, tambores, barriles .

Empaqu e

Su funcin es proteger y transporta r diversos productos envasados. Generalmente son rgidos, por ejemplo, cajas, tari mas, espumas protectoras.

Embalaje

Es e l materia l flexible que sujeta y refuerza al empaque, por ejemplo , flejes, cintas, cuerdas, peliculas para pellet izado.

8.1.2. CONSUMO

El mercado de consumo abarca mu) diversas piezas de uso cotidiano como; Ul1culos para el hogar, cuidado personal, deportes y recreacin, oficina, escuela. acceso nos fotogrficos. el calzado,

32 CAPITULO [

equipaje, tarjetas de crdito, botones, utensilios de jardn.

8.1.3. ADHESIVOS Y RECUBRiMIENTOS

Est compuesto por aplicaciones de plsticos tennofijos, principalmente para fabricacin de adhesivos, tintas para impresin, esma ltes, pinturas y barnices.

8.1.4. CONSTRUCCJON

En Mxico, este mercado ha crecido considerablemente en los ltim os tres aos debido a importantes proyectos de contratistas para la construccin de edificios, carreleras, as como en la moderniLucin de Jos drenajes y duetos para electric idad y tt:lefona.

Sus ap licaciones son: tubos rgidos y flexibles, tanques, pcrfil era para estructuras, pne les, dom os, pisos, puertas, ve ntanas, accesorios para baos, en rejados. cercas y barandales , artcu los para iluminacin, alfombras.

8.1.5. MUEBLES

Este mercado ha sufrido contracc iones debido a la importacin de producto termi nado. Los productos son: sillas, sill ones, telas para tapicera, co lchones, caninas y persianas, lmparas y marcos.

8.1.6. INDUSTRJAL

Incluye partes para lodo tipo de maquinaria como: engranes, bujas, poleas, carcazas, herram ientas, contenedores y tubera para procesos qumicos y alimenticios.

8. 1.7. ELECTRlCO-ELECTRONICO

Es un sector altamente demandado por sus propiedades de aislamiento elctrico: recubri miento de alambre y cable, componentes electrnicos como res istencias, contactares, cintas magnticas, bateras y partes para equ ipos de comunicacin, cmputo, de audio y video.

8.1.8. TRANSI'ORTA CION

Se define como mercado de transportac in, al que agrupa ap licaciones de los plsticos en automviles, camiones, aUlObuses, motocicletas, bicic letas , aviones, vehculos militares, barcos, botes y vehculos rec reativos.

8.1.9. OTROS

Se incluyen aplicaciones para uso agrcola y medicina, disposi tivos de se paracin para procesos antlcon taminantes y resinas intercambiadoras de iones para la puri ficacin de agua.

PROCESOS DE TRANSFORMACION

INSTITUTO MEXICANO DEL PlASTICO INDUSTRIAL, S.C.

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PROCESOS DE TRANSFORMACION INDlCE

l. GENERALIDADES .......................................................................................... .

1 1 HISTORIA. I '2 CLASIFICACION

2. EXTRUSION ...... .......... .. .

'21 DEF'l\ICIO~ .. '2 '2 D/:.St:R1PCION DEL PROCESO 2.3 DESCRlPCI01'J DEL EQUIPO 2.4 PEUCULA Tt:BULAR 'ZJ. EXTRlJSIO/\ DE T1)Un y PERFIL... 2.6. EXTRUSION DE LAMINA Y PELlCt..'LA EN DADO PLANO 27. RECl.BRlMIE:-

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PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LAS MAQUINAS INYECTORAS KRAUSsMAFFEI

MODELO CAAACTEAISTlCA UNIDAD RANCiOS SEAIEC FJE:RZA O!; CI;:RFE T:"! (:";;:0 ;5100 1'00"25 m 170,'21)0 ,sex,

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'EUROMAP 6 " INCLUYE SERIE CM "'ES SERIE MC Mannesmann Pipe & SteeJ Corporation

Representante/Distribuidor

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CAPITULO 11

PROCESOS DE TRANSFORMACION

1. GENERALIDADES

1.1. HISTORIA

;\ la par del descubrimiento ) snl.;si s de lo~ materiales plsticos, la creatividad del hombre ha ideado fmlllas p

2 CAPITULO 11 En 1935 Pwl Troester, en i\1e111:lniZl. construye una mquina extrusora de termop lsticos, basada el! diseiios anlCl"ion:s pnra e l proceSallllt~nlO de hules. A partir de estas f;chas il11ela el uso ele clectricldad para el calentamIento, que sustituye al vapor. En Italia se gCllcra el cotlcepto dd lISU de husillos gemelos. En 19.3X, se concibe la idea indllsirial de t,;rmofOfl1lado, y en 1940...:1 moldeo por soplado. A la fecha, se cuenta con la eXlstencia de cientos de polmeros patentados; de ellos aproximadamente 30 son imprescindiblcs . Los prodLlctos manufacturados COI1 plsticos, son obtenidos por ms de 20 procesos de moldeo distintos. aproximadamente 10 gobienHlIl la mayor parte del volumen de plsticos transfOrlllados .

1.2. CLASIFICACION Para fac il itar el estudio de los Procesos ele '1 ransforlllacin se clasitic.:lll en:

Procesos para Tc rm ophi sti cos :

Extrusin

Inyeccin Sopl;)do T erm o formado Calandreo Silllerizado Recubrimiento por cuchillas Inmersin

Procesos [lar:! Te rm ofijos: Laminado Transferencia Embobinado de tilamento continuo Pultrusin

Procesos p:l ra Termupl:'is ticus.\' Termufi jos: Vacmcto

RolOl11nlJe Compresin EspreaJo

RlM

Aunque eXiste Ull nlllTlerO mayor de procesos de moldeo de plsticos, los anteriores se pueden encontrar con ms frccucncia.

Qlm clasificacin de procesos de Iran~forlllaci n Se basa en los cambios del estado que sufre el plastico demro de la maquinaria. P'.s, podemos encontrar la siguiente divisin:

Procesos Primarios

Procesos Secundarios

En el primer caso. el plstico es moldeado a travs de un proceso trmico donde el material pasa por el estado lquidu y finalmente se solidifica. mientras que en los procesos secundarios se utilizan medios mecnicos o neumaticos para formar el artculo final sin pasar por la fusin dd plstico.

Con base en estos criterios, los procesos de transformacin principales se clasifican como:

Procesos Prinlll rios

E""\lrusill

Inyeccin

SoplAdo

Calandreo

Inmersin

Rotollloldeo

Compresin

Procesos Sec un darios

Termoformado

Doblado

Corte

Torneado

Barrenado

...

2. EXTRUSION

2.1. DEFDII CION

Es un proceso contLllllO. en el que la resma es fundida por la accin de temperatura) friccin. es for/.ada a pasar por UIl dado que le proporciona una forma definida. ) 1!11rriada finalmente par,: evit,:r ckfoflnaciones r(!rl11anClllcs. ~.: fabrica n por eSlc

proc~so: tubos, pt\rfilcs. pclculas, manguera. (mina, filamentos y pcllclS.

2. / . /. VEN7~IJAS )' RES 711/ CC/OiYES

Presl!nta aha produCli\ dad) es e l proceso m:is importante de obtencin de forma:. p!~licas en \olulllcn de produccin. Su operacin es de las ms s~l1cillas, ya que ulla \el estab lecidas las condiciones de opl!racin. b produccin CO ntina sin problemas siclllpre y cuando 110 eXIsta UIl disturbio mayor. 1:1

4 CAPITULO 11

2.1.3. IMPORTASClA EN EL MERCA DO

LI1 M05:-..:ico. el proceso de extrusin es el m:s importante tomand o el] CUe nl:1 el volumen de plstico transfo rm ado. En 19!)5 . ms del 50'}'o ete todo el plstico moldeado se obtuvo por este proceso, s in considerar que los proceso;; de soplatlo ) lerm o fonnado 1m olucrnn una fase de e:\.lrusin.

2.2. DESCRIPCIO:\ DEL PROCESO Dentro del proceso d~ c\ lru :.in, \arias partes deben identifi carse con el fin de flpl"cndcr ~llS funcione:. pr i!lcipalc~. :.abcr sus caracteri stic3S en el caso de deg ir un CqlUpO ~ detectar en donde se puede genera r un problema en el m01llCnlQ de la operacin.

La .,;:-..trusln. por su \ ersalilidad ) [lInplia aplicacin, dependiendo extrui do.

suele di\ id I r.:;...: en de la fOl'l11a de l dado

var iOS tipos. y del producto

TOLVA

GARGANTA

Asi la t'\[nL::,in puede ser:

De !LIbo ~ perfil De peliculn Illbular De l:Jl1linu) pelicul:t plana Recubrimiento de cable De monofil;J.Ill(."11IO Para pclleUL.1cioll) fabricacin de

com pue"to" (COIll pounding)

Independientemcnte del tipo de exlnlSlon que se quiera analizar. todos guardan sim