¿Qué son los termoplásticos?

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Los termoplásticos se definen como polímeros que pueden fundirse y refundirse casi indefinidamente. Se funden cuando se calientan y se endurecen al enfriarse. Sin embargo, cuando se congelan, los termoplásticos se vuelven vítreos y se rompen. Estas características, que dan nombre al material, son reversibles, por lo que el material puede recalentarse, remodelarse y congelarse repetidamente. Por ello, los termoplásticos son mecánicamente reciclables. Algunos de los tipos más comunes de termoplásticos son el polipropileno, el polietileno, el cloruro de polivinilo, el poliestireno, el polietileno-teraftalato y el policarbonato.

¿Cuál es la materia prima básica de los termoplásticos?

Los plásticos se fabrican a partir de materiales naturales como la celulosa, el carbón, el gas natural, la sal y el petróleo crudo mediante un proceso de polimerización o policondensación.

El petróleo crudo es una mezcla compleja de miles de compuestos y necesita ser procesado antes de poder ser utilizado. La producción de plásticos comienza con la destilación del crudo en una refinería de petróleo. En ella se separa el crudo pesado en grupos de componentes más ligeros, llamados fracciones. Cada fracción es una mezcla de cadenas de hidrocarburos (compuestos químicos formados por carbono e hidrógeno), que se diferencian por el tamaño y la estructura de sus moléculas. Una de estas fracciones, la nafta, es el compuesto crucial para la producción de plásticos.

Para producir plásticos se utilizan dos procesos principales: la polimerización y la policondensación, y ambos requieren catalizadores específicos. En un reactor de polimerización, monómeros como el etileno y el propileno se unen para formar largas cadenas de polímeros. Cada polímero tiene sus propias propiedades, estructura y tamaño en función de los distintos tipos de monómeros básicos utilizados.

Propiedades de los termoplásticos

Los termoplásticos tienen una estructura molecular simple que comprende macromoléculas químicamente independientes. Al calentarse, se ablandan o funden, luego se moldean, se forman, se sueldan y se solidifican al enfriarse. Pueden repetirse múltiples ciclos de calentamiento y enfriamiento, lo que permite su reprocesamiento y reciclaje.

Aplicaciones de los termoplásticos

Los termoplásticos existen desde hace mucho tiempo y son un componente importante de la vida cotidiana actual. Por ejemplo:

El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un termoplástico que se utiliza para fabricar

  • Equipamiento deportivo.
  • Juguetes (por ejemplo, bloques LEGO®).
  • Diversas piezas de automóviles.

El policarbonato se utiliza para fabricar:

  • CDs y DVDs.
  • Botellas para beber
  • Recipientes para almacenar alimentos
  • Lentes de gafas.

El polietileno es probablemente el termoplástico más común y se utiliza para hacer

  • Botellas de champú.
  • Bolsas de plástico para la compra.
  • Chalecos antibalas.

Principales tipos de termoplásticos ¿Cuáles son y para qué se utilizan?

Existen muchos tipos de plásticos, que pueden agruparse en dos grandes familias de polímeros:

  • Los termoplásticos (que se ablandan al calentarse y vuelven a endurecerse al enfriarse).
  • Los termoestables (que nunca se ablandan una vez moldeados).

Algunos de los principales tipos de termoplásticos son los siguientes:

PET (polyethylene terephthalate)

El tereftalato de polietileno o PET pertenece a la familia de los poliésteres. Se utiliza ampliamente en artículos de uso cotidiano y es fácilmente reciclable. Tiene una forma semicristalina cuando es estable. Entre sus aplicaciones más comunes se encuentran los envases rígidos y flexibles, ya que es muy ligero.

El PET es uno de los plásticos que forman parte de la vida cotidiana. Este polímero se utiliza en envases, tejidos, películas y piezas moldeadas para la automoción y la electrónica, entre otros. Para todas las aplicaciones que exigen un material ligero y resistente a los impactos, el PET es su elección. Además, no hay que olvidar que el PET es uno de los termoplásticos más reciclados.

Además, se han realizado continuos esfuerzos para adaptar las propiedades del PET para mejorar su rendimiento con perfiles de coste beneficiosos para satisfacer las demandas de las aplicaciones de gama alta.

HDPE (high density polyethylene)

El polietileno de alta densidad (HDPE) es un polímero termoplástico fabricado a partir del petróleo. Al ser uno de los materiales plásticos más versátiles, el HDPE se utiliza en una gran variedad de aplicaciones, como botellas de plástico, jarras de leche, botellas de champú, botellas de lejía, tablas de cortar y tuberías. Conocido por su extraordinaria resistencia a la tracción y su gran relación resistencia/densidad, el plástico HDPE tiene una gran resistencia al impacto y un punto de fusión.

Además de su uso para aplicaciones alimentarias, puede encontrarse en lugares poco habituales, como compuestos de madera y plásticos, cirugía plástica, concretamente en la reconstrucción del esqueleto y la cara, tablas de nieve, envases de alimentos y bebidas, etc.

LDPE (low density polyethylene)

El polietileno de baja densidad o LDPE pertenece a la rama del polietileno de los termoplásticos. Es suave, ligero, resistente y flexible por naturaleza. Este material termoplástico también es conocido por su compatibilidad con las bajas temperaturas y su buena resistencia a la corrosión. El polímero también cuenta con buenas propiedades químicas y resistencia al impacto, lo que facilita su fabricación o procesamiento. Tiene un punto de fusión de 110°C.

Sus propios nombres pueden descifrar la principal diferencia entre el LDPE y el HDPE. El HDPE tiene una densidad mayor que el LDPE, lo que significa que el primero tiene más masa que su volumen.

PVC (polyvinyl chloride)

El cloruro de polivinilo (PVC o vinilo) es un polímero termoplástico económico y versátil que se utiliza ampliamente en la industria de la construcción para fabricar perfiles de puertas y ventanas, tuberías (de agua potable y residual), aislamiento de cables y alambres, dispositivos médicos, etc. Es el tercer material termoplástico del mundo por volumen, después del polietileno y el polipropileno.

Es un material sólido, blanco y quebradizo, disponible en polvo o en gránulos. Debido a sus propiedades versátiles, como su ligereza, durabilidad, bajo coste y fácil procesabilidad, el PVC está sustituyendo en la actualidad a materiales de construcción tradicionales como la madera, el metal, el hormigón, el caucho, la cerámica, etc. en varias aplicaciones.

PP (polypropylene)

El polipropileno es un tipo de poliolefina ligeramente más dura que el polietileno. Es un plástico básico de baja densidad y alta resistencia al calor. Uno de sus usos habituales es el polipropileno orientado biaxialmente (BOPP) para fabricar bolsas transparentes.

El polipropileno (PP) es un termoplástico resistente, rígido y cristalino producido a partir del monómero de propeno (o propileno). Es una resina de hidrocarburo lineal y su fórmula química es (C3H6)n. Es el polímero más ligero de todos los plásticos básicos, de baja densidad, resistente a las fisuras por tensión y la lista continúa. Es el segundo plástico de mayor volumen de producción después del polietileno.

El PP se ha convertido en un material de elección, especialmente cuando se busca un polímero con una resistencia superior (por ejemplo, frente a la poliamida) en aplicaciones de ingeniería o simplemente se busca una ventaja de costes en el moldeo por soplado de botellas (frente al PET).

Polystyrene PS

El plástico de poliestireno (PS) es un termoplástico naturalmente transparente que está disponible tanto como plástico sólido típico como en forma de material de espuma rígida. El plástico PS se utiliza comúnmente en una variedad de aplicaciones de productos de consumo y también es particularmente útil para el embalaje comercial.

La forma de plástico sólido del poliestireno se utiliza habitualmente en aplicaciones de dispositivos médicos, como tubos de ensayo o placas de Petri, o en artículos de uso cotidiano, como las carcasas de los detectores de humo, el estuche en el que se compraban los CD y, con frecuencia, como contenedor de alimentos, como el yogur, o el vaso rojo «solo» en el que se bebe en una barbacoa.

Nylon

El nylon es una poliamida, es decir, un polímero que contiene grupos funcionales químicos amida (RCONR’R’’) y que presenta propiedades físicas muy particulares, sobre todo en materia de resistencia, elasticidad y transparencia.

Cuando se somete a altas temperaturas, se funde disminuyendo mucho su viscosidad. Su punto de fusión es de aproximadamente 263 ºC y es soluble en fenol y ácido fórmico.

El nylon se emple actualmente en líneas y redes de peca, cremalleras para textiles, cuerdas sintéticas de instrumentos, palas de ventiladores, engranajes, tornillos, depósitos de gasolina de automóviles, medias panty, etc.

Moldeo por inyección de termoplásticos

Los termoplásticos han visto un uso común en el proceso de moldeo por inyección, ya que producen piezas que son flexibles, precisas y tienen acabados superficiales estéticamente agradables. Los termoplásticos también se valoran por su capacidad de reciclaje, ya que los productos creados a partir de ellos pueden volver a fundirse y adoptar diferentes formas mediante el proceso de moldeo por inyección. Esto ha llevado a la popularidad de los termoplásticos en las industrias del juguete, el mueble y la ropa, ya que permite reciclar y reformar las piezas después de sufrir daños, desgaste y roturas.

El proceso de moldeo por inyección de termoplásticos comienza con la creación de un molde, normalmente de metal como el acero o el aluminio. A continuación, la resina termoplástica se funde en forma líquida en un barril calentado antes de inyectarla en el molde para que se enfríe como un sólido. Una vez que la pieza ha fraguado y se ha curado por completo, se retira del molde y el proceso se ha completado.

Sin embargo, el moldeo por inyección de termoplásticos requiere un calor y una presión elevados para crear piezas con éxito. Por esta razón, no siempre es una solución rentable, especialmente para los pedidos que requieren la producción de un gran número de piezas. Los termoplásticos tampoco son eficaces para las piezas que se exponen regularmente a un calor extremo o a temperaturas que varían rápidamente, debido a su capacidad para fundirse.

¿Qué son los termoestables?

A diferencia de los termoplásticos, los termoestables (también conocidos como plásticos termoestables o polímeros termoestables) son materiales que permanecen en un estado sólido permanente después de ser curados una vez. Los polímeros del material se entrecruzan durante el proceso de curado para realizar una unión irrompible e irreversible. Esto significa que los termoestables no se funden ni siquiera cuando se exponen a temperaturas extremadamente altas.

Algunos ejemplos comunes de plásticos y polímeros termoestables son el epoxi, la silicona, el poliuretano y el fenólico. Además, algunos materiales como el poliéster pueden presentarse tanto en versión termoplástica como termoestable. A diferencia de los termoplásticos en pellets, los componentes de los polímeros termoestables se almacenan en forma líquida, normalmente en grandes tanques o contenedores.

Los distintos termoestables ofrecen diferentes ventajas cuando se utilizan como material de producción. Por ejemplo, los epoxis son muy elásticos, duros y resistentes a muchos productos químicos, mientras que los fenólicos son muy resistentes a las llamas. Para profundizar en las ventajas de uno de los termoestables más populares, el poliuretano, consulte nuestro artículo aquí.

Ventajas de los termoestables frente a los termoplásticos

Los plásticos y polímeros termoestables ofrecen una serie de ventajas en comparación con otros materiales, incluidos los termoplásticos. La ventaja más obvia en comparación con los termoplásticos es que los termoestables no se funden cuando se exponen al calor. Además, tampoco se deforman, alabean o pierden su forma a temperaturas extremadamente bajas. Esto los hace ideales para cualquier pieza o maquinaria que vaya a utilizarse en climas extremos o en entornos que experimenten variaciones regulares de temperatura.

Sin embargo, ésta no es la única ventaja que ofrecen los termoestables sobre los termoplásticos. Los termoestables son poco viscosos y fáciles de trabajar porque existen en forma líquida a temperatura ambiente, lo que significa que no es necesario aplicar calor. También conllevan un menor riesgo para la salud que los termoplásticos, ya que no se liberan humos potencialmente tóxicos, como el estireno, durante el proceso de moldeo.

El moldeo por inyección con polímeros termoestables puede llevarse a cabo utilizando mucho menos calor y presión que cuando se utilizan termoplásticos. Por ello, el moldeo por inyección de termoestables (que incluye el moldeo por inyección de reacción (RIM) y el moldeo por inyección de fibra larga (LFI)) puede llevarse a cabo a un coste mucho menor. Los moldes para este proceso son rentables y fáciles de fabricar; pueden hacerse de varios materiales, como aluminio, aleaciones de kirksita, níquel, epoxi, silicona y fibra de vidrio.

El moldeo por inyección de reacción con termoestables es un proceso que ahorra tiempo y dinero. Los tiempos de ciclo para la realización de una sola pieza oscilan entre uno y varios minutos. Además, la facilidad de construcción del molde permite que el desarrollo del prototipo se complete rápidamente. Un prototipo funcional de una pieza deseada puede crearse normalmente en un plazo de 3 a 15 días.

Ventajas estructurales

Los termoestables tienen una excelente «fluidez», lo que significa que llenan fácilmente y sin esfuerzo todas las grietas y rincones del molde. Esto permite la creación tanto de piezas generales más grandes como de formas geométricas mucho más complejas y detalladas que cualquier cosa que pueda producirse con metal o termoplásticos. Esta es otra de las formas en que la elección del moldeo por inyección de termoestables le ayuda a ahorrar dinero. En lugar de producir cada pequeña pieza individualmente y unirlas después, como se hace tradicionalmente cuando se utiliza metal, las piezas pueden combinarse en un todo más grande y complejo justo en el propio molde.

Además, los termoestables tienen todo el peso ligero y la flexibilidad que han hecho tan populares a los termoplásticos, al tiempo que añaden fuerza, dureza, durabilidad y resistencia al impacto. Son dimensionalmente estables y estructuralmente sólidos, y experimentan una contracción mínima o nula cuando se desmoldan. Los polímeros termoestables también se refuerzan fácilmente mediante la adición de materiales de refuerzo como la fibra de vidrio, el carbono y el Kevlar.

Las piezas creadas mediante el moldeo por inyección de termoestables pueden tener un grosor de pared variado en una sola pieza, algo que es imposible de hacer con otros materiales y procesos.

Los polímeros termoestables poseen una excelente resistencia a una serie de factores ambientales que van más allá de las simples temperaturas altas y bajas. Los termoestables pueden sobrevivir a la exposición a los elementos sin romperse, deformarse o rayarse. También son resistentes a una serie de productos químicos, incluidos los ácidos orgánicos e inorgánicos. Muchos termoestables, como el poliuretano, también son resistentes al agua, dieléctricos y radiopacos, lo que permite utilizarlos en la creación de embarcaciones, aislamientos, equipos médicos y una serie de otros productos.

El encapsulado de insertos es un proceso sencillo y sin complicaciones con el moldeo por inyección de termoestables.

Ventajas estéticas

Elegir los termoestables no significa sacrificar el acabado de alta calidad por el que tradicionalmente se conocen los termoplásticos.

En el proceso IMP, el molde se rocía directamente con gel coat o pintura antes de la inyección del termoestable. Esto crea uniones irrompibles entre la superficie y la pintura; esta excelente adhesión evita que se produzcan desconchados, descascarillados y grietas incluso en trabajos de pintura expuestos regularmente a los elementos. Esto hace que los termoestables sean una excelente opción para materiales que experimentan con frecuencia condiciones climáticas extremas o de suciedad, como las cabinas de los camiones y la maquinaria de construcción.

Podemos ofrecerle acabados de clase A de bajo o alto brillo directamente del molde, un resultado similar al del metal pintado a una fracción del precio y del tiempo de fabricación. Los termoestables pintados, como el poliuretano, también pueden imitar texturas muy detalladas, como la piedra, la madera y el metal.

El extremo detalle que proporciona la «fluidez» de los termoestables también permite los más pequeños toques estéticos, como la adición de marcas o logotipos en el producto.

En general, aunque los termoplásticos siguen siendo beneficiosos en determinadas situaciones, los termoestables ofrecen un mayor número de ventajas y son útiles para una gama mucho más amplia de productos y piezas.

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