MATERIALES SINTÉTICOS

1. ¿QUÉ ES UN MATERIAL SINTÉTICO?. (¿Qué es sintetizar materiales?)

La palabra plástico deriva del griego plastiko que significa moldeable. Los plásticos son polímeros (del griego poly, muchos; meros parte, segmento). Los plásticos pueden definirse como un conjunto de materiales de origen orgánico, sólidos a temperatura ambiente, fácilmente moldeables mediante calor y de elevado peso molecular.

• ¿Qué es sintetización?

Proceso industrial por el cual se consigue crear piezas que son complicadas de obtener por otros procedimientos como el forjado o el mecanizado. Consiste en reducir el material base a polvo para luego comprimirlo en un molde a una determinada presión y calentarlo a una temperatura controlada.

• ¿Cómo se sintetizan los materiales elásticos?

La fuerza impulsora de la deformación elástica es un parámetro termodinámico llamado entropía, que mide el grado de desorden del sistema. La entropia aumenta al aumentar el desorden. Al aplicar un esfuerzo a un elastómero las cadenas se alargan y alinean: el sistema se ordena. 

A partir de este estado, la entropía aumenta al volver las cadenas a su original enmarañamiento.

Este efecto en trópico origina dos fenómenos. En primer lugar, al aplicar un esfuerzo al elastómero, este aumenta su temperatura; en segundo lugar, el modulo de elasticidad aumenta al incrementar la temperatura, comportamiento contrario al de otros materiales.

• Composición química:

Los materiales sintéticos están formados por moléculas gigantes (macromoléculas). Estas moléculas se forman por reacciones en las que se unen muchas unidades de otras moléculas pequeñas (monómeros ) formando largas cadenas (polímeros).

Estas reacciones se llaman de polimerización que es el primer paso en la fabricación de un plástico. Los dos métodos básicos de polimerización son

1. las reacciones de condensación y
2.  las de adición. 

Estos métodos pueden llevarse a cabo de varias maneras. En la polimerización en masa se polimeriza sólo el monómero, por lo general en una fase gaseosa o líquida, si bien se realizan también algunas polimerizaciones en estado sólido. Mediante la polimerización en disolución se forma una emulsión que se coagula seguidamente. En la polimerización por interfase los monómeros se disuelven en dos líquidos inmiscibles y la polimerización tiene lugar en la interfase entre los dos líquidos.

Según su origen pueden ser:


1.- Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc.

2.- Polímeros artificiales: son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc.


3.- Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc.


Los materiales sintéticos presentan todos la misma estructura, ya que están formados por cadenas de carbono. La diferencia que existe en cada uno de los materiales se debe a los aditivos que son introducidos a estos, que les dan una serie de propiedades o contrarrestan otras.

• Propiedades físicas:

Las propiedades que presentan los materiales sintéticos, no son iguales en todos, ya que las propiedades van a variar con determinados aspectos como los aditivos que presentan.


Según las propiedades físicas de los materiales sintéticos encontramos:


TERMOPLÁSTICOS

Como su propio nombre indica, estos plásticos se vuelven deformables (plásticos) por acción del calor, de manera que se les puede volver a dar forma muchas veces. Esto es debido a que las cadenas moleculares no están unidas entre sí y al calentar el material pueden deslizarse unas respecto a las otras adquiriendo nuevas posiciones de manera que el conjunto puede tomar una nueva forma que se mantiene al solidificarse.
tienen las siguientes propiedades:

• Se deforman con el calor.

• Solidifican al enfriarse.

• Pueden ser procesados varias veces sin perder sus propiedades. Es decir, son reciclables.

La temperatura máxima a la que pueden estar expuestos no supera los 150 °C, salvo el teflón, que se utiliza como recubrimiento en ollas y sartenes.

TERMOESTABLES
A los plásticos termoestables también se les llama resinas, y su estructura es una malla fuertemente unida en todas direcciones. Esto significa que los plásticos termoestables siempre son rígidos, y el calor no les funde, sino que los carboniza. La fabricación con ellos consiste en mezclar una sustancia base con un catalizador que provoca la reacción. A esta reacción se le llama curado de la resina, y después de producirse, la forma con que quede la mezcla es inalterable.Se les da la forma aplicando presión y calor. Durante este proceso, las cadenas de polímeros se entrecruzan, dando un plástico rígido y más resistente a las temperaturas que los termoplásticos, pero más frágiles al mismo tiempo. No pueden reciclarse mediante calor. 

ELASTÓMEROS

Son materiales macromoleculares, que en un amplio margen de temperaturas, pueden sufrir, sin rotura, deformaciones considerables bajo la acción de fuerzas relativamente pequeñas y recuperar posteriormente su longitud primitiva. Sus macromoléculas, tridimensionalmente reticuladas (entrelazadas), no pueden volver a ser moldeadas. Forman una red de malla abierta y los plásticos que se obtienen son elásticos como la goma. 

                                          

      

  

                                                       

2. ¿A  QUÉ NOS REFERIMOS CUANDO HABLAMOS    

    INDUSTRIALMENTE DE MATERIALES SINTÉTICOS?

Procesos industriales:

Los procesos industriales para la obtención de estos materiales sintéticos son:


1.- Polimerización: Este ,es un proceso por el cual mediante un catalizador se unen entre sí varias moléculas individuales y homogéneas en un compuesto. Este compuesto se denomina monómero.


Posteriormente estos monómeros se unen entre sí dando lugar a cadenas gigantes llamadas macromoléculas.
El uso de un catalizador en este proceso es necesario para que aumente la velocidad de la reacción sin aparecer restos de él en el producto final.

2.- Policondensación: Por este método se obtienen poliésteres y resinas fenólicas. En este proceso dos moléculas diferentes e unen entre sí, dando lugar a uniones entre ellas mediante las que se forman macromoléculas y subproductos no polimerizables.

3.- Poliadición: A través de este método se pueden obtener productos con mejores propiedades físicas y mecánicas, ya que se polimerizan simultáneamente dos o tres monómeros.
Estas reacciones se desarrollan liberando gran cantidad de calor. por este procedimiento se obtienen poliuretanos y resinas epoxídicas.

3. HITOS HISTÓRICOS QUE MARCAN LA VIDA DE LOS MATERIALES SINTÉTICOS.

• En el año 1832, experimentando con el caucho (primer elastómero conocido), se descubrió que reticulándose (tejido en forma de red) con sulfuro, se vulcanizaba, obteniéndose caucho sintético, cuyas propiedades elásticas eran excepcionales.

• En 1838, el científico francés Victor Renault logró obtener policloruro de vinilo en laboratorio a partir de acetileno, cloruro de hidrógeno, de etileno y cloro. Actualmente, y por polimerización de este cloruro de vinilo, se obtiene el cloruro de polivinilo (PVC), empleando peróxidos como catalizadores. Con aquel descubrimiento, quedaba abierto el camino a la evolución de los plásticos. 

• En 1869, se inició la producción técnica de celuloide por parte de los hermanos Hyatt, un material que fundía a temperaturas muy bajas que no se transformaba bruscamente en líquido, como los metales, sino que daba una masa plástica y viscosa capaz de adoptar las formas más variadas. Ellos patentaron la primera máquina de inyección del mundo. 

• En 1904 se inició la producción de galatina. Siguió en 1905 la producción de resinas felónicas o baquelitas. 

• Otra etapa importante en la historia de los plásticos está marcada por el año 1930, en que se dio un paso decisivo para la verdadera producción en masa de materias plásticas al reconocerse las múltiples propiedades de aplicación. 

• En 1955, se pudo comenzar la producción de polietileno a gran escala y, en 1957, la de polipropileno.

• En 1970, la producción mundial de plásticos se cifró en unos 30 millones de toneladas y en 1980 esta producción se triplicó. En la industria española del automóvil se utilizaron en 1957 aproximadamente 1,1 kg de plástico por automóvil, siendo en 1970 el consumo de más de 50 kg, y en la actualidad, los fabricantes emplean una media de 110 kg por automóvil. Se calcula que para los próximos años, los plásticos utilizados en los vehículos serán aproximadamente el 30% del peso. De este porcentaje, en el interior de los turismos puede llegar al 70%, mientras que en el exterior será del 30%. Así pues, fabricantes y proyectistas, en busca de confort, reducción de peso y de ruidos, emplean cada vez más el plástico en los automóviles. Una simple mirada a los vehículos que hoy en día circulan, nos da una idea de la importancia que ha adquirido la presencia de los plásticos en el automóvil, y cómo han desbancado a los materiales clásicos en aplicaciones impensables hace unos años. Y no sólo en el automóvil, sino en una gran cantidad de productos que actualmente se encuentran en nuestra sociedad.

Los plásticos se elaboran mediante procesos físicos o químicos,y Se obtienen a partir de materiales artificiales, en su mayoría son elaborados en base derivados del petróleo.

Son telas,plásticos, adherentes, recubrientes, pinturas,detergentes, insecticidas, químicos,medicamentos, aceites, grasas, ceras, colorantes,aditivos, y un sin número de substancias que han modificado el mundo.

La elección de un plástico se basa en las solicitaciones a las que va estar sometido dicho material, el coste en la elaboración del material, la resistencia a los agentes atmosféricos, el reciclado,..etc.

  

La elección de un plástico, para ser incorporado a una parte concreta del automóvil, comienza por las solicitaciones mecánicas a las que va a estar sometido, la facilidad de elaboración que influye en los costes, la estabilidad de sus dimensiones, resistencia a los agentes atmosféricos y químicos, conservación de las propiedades estéticas, posibilidad de reciclado, etc. La mayoría de los plásticos se emplean en el interior del vehículo: salpicaderos, pulsadores, paneles, mandos, etc. Asimismo, la aplicación en la carrocería también está muy extendida: paragolpes, portones, capós, elementos de ornamentación como estriberas, spoilers y alerones.
Los materiales plásticos más representativos que suelen incorporar los vehículos son El polipropileno (PP) es el plástico más utilizado, por sus excelentes cualidades y su fácil reciclado.

Las principales razones que han llevado a los fabricantes de automóviles a incorporar plásticos de forma masiva han sido:

• La reducción de peso, que puede oscilar del 17 al 50%, consiguiendo con ello aumentar las prestaciones finales del vehículo. 
• Mayor resistencia a la fricción (cojinetes y casquillos). 
• Absorción de impactos sin deformarse (paragolpes y otros elementos de carrocerías). 
• Resistencia a productos químicos y corrosión (depósitos de combustible y de expansión del circuito de refrigeración), etc. 
• Posibilidad de ser pintados. 
• Combinar con otros materiales para mejorar la estética del vehículo. 
• Alta moldeabilidad, que permite conseguir piezas variadas y complejas. 
• Buenas propiedades de aislamiento térmico, eléctrico y acústico.

Evolución de los elementos sintéticos en el automóvil:
En los primeros vehículos que se empezaron a comercializar, el porcentaje de elementos sintéticos que incorporaba era muy bajo. Estos primeros vehículos estaban fabricados en su mayoría por materiales metálicos, lo que les convertía en vehículos muy pesados.





Posteriormente se llegó a a conclusión de que era necesario aligerar la carrocería de los vehículos, para así poder mejorar su comportamiento. Esta situación dio paso a la pareció de las estructuras de aluminio que reducían notablemente el peso del vehículo.
El aluminio le aportaba a la carrocería ligereza, pero era menos resistente que el acero, por lo que se están utilizando ciertas aleaciones de acero que reducían el peso sin perder resistencia.





A lo largo del tiempo se ha seguido investigando sobre el uso de nuevos materiales para incorporar en los vehículos, un ejemplo de materiales que se han introducido en el sector del automóvil son los materiales sintéticos.
Estos materiales ven aumentando su representación dentro del vehículo se pueden encontrar en muchas piezas del automóvil, como: capó, aletas, paneles interiores y exteriores, paragolpes,...etc.
El uso de este material ha ascendido tanto, que actualmente en los vehículos modernos el 20% del peso del vehículo corresponde con materiales sintéticos.





Identificación:


Para diferenciar unos materiales sintéticos de otros podemos utilizar varios métodos:


1.- A través de los gráficos del propio material.
Estos gráficos nos indican el tipo de material que es por medio de unas siglas.




Además del tipo de material también podemos detectar cualquier plástico con alguna modificación especial, que le otorga propiedades especiales.



En el interior del material también encontramos unas siglas que nos indican el tipo de plástico, y las cargas y refuerzos que presenta, así como su porcentaje.
Un ejemplo de este tipo de clasificación es: PE-G H20 Estas siglas nos dicen que se trata de un polietileno con cargas de vidrio y fibra en un porcentaje del 20%.




2.- Otra forma de identificar los diferentes materiales sintéticos es a través de su comportamiento frente agentes externos:
Termoplásticos: este sintético en presencia de un foco de calor se ablanda, y podemos conformarlo y modificar su forma.
Termoestables y elastómeros: estos materiales a diferencia de los anteriores, frente a un foco de calor no se deforman, sino que entran en combustión.

4. MATERIAS PRIMAS PARA LA PRODUCCIÓN DE MATERIALES SINTÉTICOS. (Origen, obtención…

MATERIAS PRIMAS:

 

En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban con resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites (de semillas), derivados del almidón o el carbón. La caseína de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados.

A pesar de que la producción del nylon se basaba originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nylon 11 se fabrique todavía con semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con derivados del petróleo.

Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como abundantes. Dado que las existencias mundiales de petróleo tienen un límite, se están investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificación del carbón.

En general, se considera al etileno, propileno y butadieno como materias primas básicas para la fabricación de una extensa variedad de monómeros, que son la base de todos los plásticos.



PROCESOS PRODUCTIVOS:

INYECCIÓN:
Este es el método más utilizado para la producción de componentes de automóviles. El proceso consiste en calentar el material, e inyectarlo en las cavidades de un molde para que adquiera la forma de este.
La duración de este proceso depende del tipo de resina utilizada y la configuración de la pieza. Sin embargo este proceso se suele realizar con una cierta rapidez. Además salvo en casos especiales las piezas salen ya totalmente terminadas.

EXTRUSIÓN:
El proceso de extrusión consiste en introducir el material en un tornillo sin fin. este material se calentará y saldrá a través de la boquilla con la forma de esta.
A la boquilla la podemos acoplar una cuchilla que vaya cortando el producto final, para darle la forma deseada.

conclusión
Esta industria DEL PLÁSTICO  puede ser objeto de las mas diversas controversias, porque por un lado, produce  objetos sin los cuales, el mundo actual no se entendería, pero, por otro lado, es la culpables de la grave contaminación ambiental que padecemos, ya que no se pueden eliminar fácilmente una vez que son utilizados, tal es el caso, de los plásticos, muchos químicos, y muchas substancias que NO son biodegradables, las cuales ya se acumulan por miles de millones de toneladas, en la tierra y en los mares.
Nos preguntamos, ahora, si el uso de los sintéticos, nos ha traído mas mal o bien a la humanidad siendo algo no natural, no degradable por cientos de años, que ahoga los mares, ríos y lagos.