M&T: Polímeros

Indice:
I. Propiedades y Clasificación de los polímeros
II. Modelado de plásticos
III. Termoplásticos
IV. Termoestables
V. Otros plásticos

I. Propiedades y Clasificación de los Polímeros

Plástico:

Los materiales plásticos son muy modernos y proceden de la industria petroleoquímica. El uso de los plásticos surge fuera del contexto de arquitectura y se usa principalmente en diseño e interiorismo. Fue a partir de la introducción del plástico en el mercado, cuando el color transforma la pintura, los textiles, lacados, etc...
El primer plástico que se 'inventó' era termo-resistente y se llamó `Baquelita´. Fue inventado por Leo Backelad (1863-1944, químico estadounidense de origen belga) en 1907; tiene una dureza 2-3 en la escala de mosh.
En general todos los plásticos tienen de bueno que pueden ser a la vez flexibles y rígidos, transparentes, traslúcidos y opacos. Se le puede dar cualquier forma y son muy económicos. De esta manera podemos diseñar el objeto sin pensar en absoluto en el material que lo vayamos a hacer, una vez lo tengamos diseñado ya nos preocupamos de buscar el plástico adecuado.
El único inconveniente es que no son reciclables y son materiales muy consumistas ya que son de usar y tirar.


El plástico tiene unas cualidades estéticas muy bajas aunque los materiales modernos como el pvc, el nailon o el polipropileno añaden al mundo del plástico nuevas estéticas y funcionalidades.

Propiedades:

• Densidad: 0,2 - 0,8 gr/cm al cubo
• Resistencia mecánica: > o = a 1 Mpa
• Dureza:

1. Termo-estables: resisten mal los impactos, son más frágiles, más duros y si se deforma el material se rompe.
2. Termo-plásticos: pueden sufrir grandes deformaciones, ya que son más dúctiles y más blandos.

• Resistencia al calor: 

1. Termo-estables: no se reblandecen ni se funden con el calor, y solo por debajo de su temperatura de fusión se observa la pérdida de nitidez.
2. Termo-plásticos: al aplicar un calor disminuye su nitidez, de manera que si aplicamos más calor aumenta la materialidad del plástico. Cuando están expuestos a Tª de -20ºC se vuelven frágiles.

• Resistencia química: los plásticos no reaccionan con los materiales inertes. 
• Impermeabilidad: los plásticos son impermeables al agua y al gas.
• Resistencia al fuego: los plásticos son combustibles y arden por encima de los 150ºC. Sólo algunos plásticos termo-estables soportan el fuego porque son auto-extinguibles. Por ejemplo: Corian.
• Resistencia a la intemperie: los plásticos soportan bien el mal tiempo, pero el sol si les afecta. El único plástico que si soporta la radiación ultravioleta es el metraquilato.

Los plásticos se pueden clasificar en tres grupos:

• Termo-plásticos: no son resistentes al calor, se derriten a 60-80ºC y son reciclables. Un ejemplo sería el polipropileno, el polietileno o el polimetraquilato.
• Termo-resistentes: son resistentes al calor porque tienen enlaces resistentes que se queman a los 100ºC y son muy contaminantes. Un ejemplo sería la melamina o la formica.
• Elastómeros: son poco resistentes, son elásticos ya que vuelven a su forma inicial, se queman a una Tª por encima de los 100ºC. Un ejemplo sería el caucho de las ruedas de los coches o el neopreno.

Los polímeros o plásticos pueden ser:

• Naturales: termo-resistentes (cuero), termo-plásticos (celofan) y elastómeros (caucho).
• Artificiales: termo-plásticos (polietileno), termo-resistentes (resina epoxi), elastómeros (isopreno) y mezclas de polímeros (polietileno con fibra de vidrio).

Los polímeros pueden ser: PE-LD (baja densidad), PE-HD (alta densidad) y PET (tereftalato).

II. Modelizado de plásticos:

Polimerización:

Proceso mediante el cual las moléculas simples, iguales o diferentes, reaccionan entre sí por adición o condensación y forman otras moléculas de peso doble o triple.

Clases de polimerización:

1. La primera polimerización se realizó en 1910 y se llamó 'Polimerización por condensación', con ésta aparecían subproductos que se debían eliminar para seguir produciendo la reacción química. Ejemplo: Resinas fenólicas, Nylon, Poliamidas, Poliester, etc.
2. La segunda polimeración se realizó en 1930 y se llamó 'Polimerización', con ésta se conseguía una reacción química a Tª ambiente que a partir de moléculas de doble enlace se crearon cadenas moleculares largas donde todos los monómeros reaccionan sin crear subproductos. Ejemplo: Polietileno, Polipropileno, Policloruro de vinilo, etc.
3. La tercera polimeración se realizó en 1937 y se llamó 'Polimerización por adicción', con ésta se utilizan grupos de carbonos moleculares muy reactivos, con pequeñas cantidades de alcohol o aminas. Ejemplo: Poliuretano, Resinas epoxi, etc.

Modelizado:

Modelizado de termo-plásticos: partimos de un material granulado al cuál le vamos a dar forma añadiéndole colores.

• La primera técnica: se utiliza la extrusión para darle forma, consiste en el secado (por unas horas) antes de meterlo en un horno a 115ºC, seguido a ésto se le añaden los colorantes y lo vertimos sobre la torva. En la 1ª fase el plástico recorre todo el cilindro, fundiéndose por la acción del tornillo y la calefacción del cilindro. En una 2ª fase se le hace pasar por una maya (de 40-80 micrómetros). Y en una ª fase en la boquilla va saliendo el plástico laminado dándole forma.
• La segunda técnica: se utiliza el calandrado para darle forma, consiste en aplicarlo al resultado de la extrusión obteniendo una película de una superficie continua pulida (en caso de que los rodillos estén pulidos). Si los rodillos tienen alguna textura se produce el estampado de los motivos que tuvieran los rodillos sobre la película continua convirtiendo el plástico en mate traslúcido. Ejemplo: mamparas de ducha.
• La tercera técnica: se utiliza el colado para darle forma, consiste en aplicar un termo-plástico a un molde. Se puede partir de una masa fundida que se deposita en un molde o se puede partir de una lámina de extrusión que se pone encima del molde y se mete en el horno. El resultado de una colada es un material más fácil de adaptar a la obra.

Modelizado de termo-estables y termo-plásticos: partimos de un molde ya hecho de monómeros que después se van a polimerizar con éstas técnicas:

• La primera técnica: es la compresión y consiste en introducir el monómero en un molde metálico a 120 - 160ºC, después con un embolo presionamos provocando la reacción de polimerización y se hace una pieza.
• La segunda técnica: es la de transferencia y consiste en perforar un molde cerrado con monómeros a Tª ambiente. Después se funde y se mete en el molde, por último con presión se inyecta el polímero para dar comienzo a la polimerización.
• La tercera técnica: es la de inyección y se usa para la producción de productos huecos o con formas muy precisas. En esta técnica combinamos compresores y bombas de vacío para controlar las secciones con que los plásticos se depositan en el molde.
• La cuarta técnica: es la de contacto y consiste en hacer el molde con fibra de vidrio del objeto a hacer y se cubre con poliester. Una vez seco se pone más fibra y sale el plástico más reforzado.

Modelizado por contacto: es una forma más artesanal de hacer plástico reforzado con fibra de vidrio u otro material. Ejemplo: PRFV (Corian). Consiste en la aplicación de varias capas de material impregnadas con una resina y consolidadas con rodillo o brocha para que no tenga burbujas.

Acabados:

Son muy variados, partiendo de que los plásticos se pueden mecanizar con herramientas de madera. Se le pueden dar forma con calor. Se puede imprimir o pintar y se le aplican varias capas con un grosor >1mm que producen efectos de color. 

Con todos estos acabados la industria sólo sabe copiar materiales auténticos.

III. Termo-plásticos:

Tienen la capacidad de cambiar de forma por acción del calor y la presión, pero sin cambiar su composición química.

• Polietileno (PE): fue uno de los primeros plásticos en producirse. Es un material muy tenaz ya que sufre grandes deformaciones hasta llegar a romperse. Es resistente químicamente, aislante y muy económico. Tiene un color blanco y bajo absorción de agua, su Tª de trabajo está entre - 40ºC y 65ºC. Se utiliza en empaquetados alimenticios, depósitos de agua potable, etc.
• Polipropileno (PP): es un termoplástico de baja densidad y un alto grado de cristalización, ya que tiene una alta resistencia y dureza. Tiene un color blanquecino y es traslucido. Soporta una temperatura máxima de 100º y su temperatura de trabajo está entre 0º-100º. Se usa en sistema de desagüe, tuberías de calefacción, carcasas de aparatos eléctricos, etc.
• Policloruro de vinilo (PVC): la mayor ventaja de los vinilos es su barato precio. Se comercializa en planchas onduladas o láminas. Su coeficiente de dilatación es 10 veces mayor que el vidrio. Su temperatura de trabajo oscila entre los 0º y los 60º. Antiguamente los PVC se estabilizaron frente a los rayos ultravioletas añadiendo metales como el plomo, el bario y el cadmio; Actualmente se recubren con pequeñas láminas de metacrilato. El PVC puede ser un 85% transparente, es un material reciclable pero cuando arde es corrosivo. Se utiliza para grifos, láminas, techos transitables, revestimientos, puertas, etc.

• Polimetacrilato (PMMA): este plástico cuenta con las mejores propiedades ópticas. Su transmisión de luz alcanza el 95% (para láminas de 3mm). Este material es resistente a la intemperie y a los elementos. Es maleable y moldeable si le aplicamos una temperatura de 70º. El metacrilato es un material duro, de superficie brillante y fácil de trabajar. Se utiliza en cubiertas, solares, acristalamiento de cuadros, lámparas, etc.
• Policarbonato (PC): es el plástico más resistente al impacto y al rayado. Su temperatura de fusión es de 80º. Se utiliza para revestimientos, discos, etc.

• Poliestireno (PS): es un material duro y estable de forma. Su temperatura de trabajo oscila entre -40º y 80º. Es un material rígido y transparente, pero también es inflamable y arde bastante bien. Se utiliza en expositores, acristalamiento de cuadros, en formatos de espumas y poliespan, etc.
• Poliamidas (PA): es un plástico muy duro, resistente a la tracción y con un alto grado de absorción de agua. Se utiliza para hacer textiles, para barnices y pinturas acrílicas, etc.
• Polietileno tereftalato (PET): tiene gran dureza y tenacidad. Su temperatura de trabajo oscila entre - 40º y 65º.

IV. Termoestables:

Los polímeros termo-estables (resinas) se caracterizan por adquirir consistencia mediante procesos de condensación o polimerización y no perderla por efectos de las elevadas temperaturas, hasta su descomposición por combustión. Solo se pueden transformar por aserrado, taladrado o cortado con herramientas propias de carpintería.

• Resinas fenólicas o baquelita (PF): se obtiene al reaccionar en grandes calderas metálicas el fenol y el formaldehído en presencia de un ácido como catalizador, formándose así una resina líquida de color amarillo ámbar que cuando se solidifica formando grandes masas llamadas resinoides. Estos resinoides son la materia prima para la fabricación de barnices, madera contrachapada y polvos de moldeo. La baquelita es sólida, ligera y con una densidad igual a 1.26. Es resistente al agua, al calor, al ácido, al álcalis diluidos y a disolventes orgánicos. Se elabora por comprensión, expulsión o inyección en moldes calientes. Ésta se emplea en forma líquida para barnices y pinturas. 
• Resinas ureicas o formica (UF): estos plásticos se preparan con urea sintética, obtenida del amoniaco y anhídrido carbónico, formaldehído y usando un álcali como catalizador. Esta resina que se obtiene se mezcla con rellenos vegetales o minerales y colorantes. Es poco densa y se utiliza en decoración para creaciones artísticas.
  
• Resinas melamínicas (MF): se obtiene con cianamida y formaldehído, se paree a las resinas de urea, siendo más resistentes a la humedad, el calor y frotando. Se utiliza como impermeabilizante de fibras textiles, como pinturas, barnices y esmaltes al horno para capas finales.
• Silicona (S): son polímeros de silicio y oxígeno, formando la transición entre las materias plásticas orgánicas e inorgánicas. Las buenas propiedades de dureza, la gran resistencia al calor y los aislantes eléctricos de los compuestos de silicio se explican porque están formadas por grandes moléculas cuyas estructuras son átomos de silicio unidos entre si por átomos de oxígeno, formando polímeros análogos a los de carbono.
• Poliuretano (PUR): se polimeriza a temperatura ambiente en 24-48 horas, se aplica solo en una capa homogénea generalmente con pistola. Forma parte de pinturas o barnices. En forma de espuma se usa como aislante o como relleno de colchones u cojines. Es un plástico muy combustible y puede producir asfixia.
• Resinas epoxi (EP): tienen propiedades muy adherentes. Son resistentes a la humedad y se puede utilizar en situaciones extremas con sustrato húmedo e irregular. Su uso es como una pintura de calidad.
  
• PRFV: este plástico se fabrica con fibra de vidrio y con poliéster. Son dos componentes baratos. Se moldea mediante varias capas de fieltro, de fibra de vidrio y resinas termoplásticas. Este material se utiliza en fachadas cuando halla riesgo de rotura y no sea necesaria la visión absoluta.
  
• Caucho (NR, IR o CR): es un producto que da muy buenos resultados, ya que es muy resistente al desgaste. Tiene otras propiedades como que es antideslizante, impermeable, antibacteriano, buen aislante acústico y es resistente a quemaduras accidentales. Solamente es débil a las manchas de aceite, gasolina y grasa. La mayoría del caucho en interiores se da en forma de losetas o láminas.
• Linóleo: es un material derivado de productos naturales, está compuesto por: aceite de linaza, resina de pino, corcho molido, harina de madera, piedra caliza molida y pigmentos. Una vez todos esos materiales estén mezclados se deja secar bastante tiempo y se hornea a altas temperaturas, obteniendo un material liso, suave , granulado y antibacteriano. Como características sabemos que es antiestático, antialérgico, cálido, silencioso, cómodo y antideslizante.
• Cuero: es un material polímero natural, procedente de la piel animal. El cuero proporciona una superficie resistente, flexible y cálida. Es un material con un olor sugerente y un tacto sensual,es aislante sonoro y puede envejecer con una pátina.

V. Otros plásticos:

• El corian: este material está formado por un 70% de un mineral arcilloso blanco (ATH) y un 30% de (PMMA). El resultado es un material suave, con dureza 3 en la Escala de Mohs, fácil de trabajar con herramientas usadas para mecanizar la madera, es homogéneo, sin poros y moldeable a una temperatura de 160º. Se suele utilizar para recubrimientos verticales en interiores.