Tecnología de las Materias Plásticas

Cuando nos adentramos en las Tecnologías de la Manufactura, nos topamos con un área super importante como lo son las materias plásticas, dichas sustancias son orgánicas de producción sintética con características físico químicas particulares, análogas a las resinas naturales; también se denominan resinas artificiales. Después de la II Guerra Mundial, la industria química comenzó a producir gran número de materias plásticas cuyo empleo ha tenido una enorme gama de aplicaciones.

Las materias plásticas han superado la fase de productos sucedáneos o auxiliares para adoptar, cada vez más frecuentemente, el papel de materia prima. En todas las ramas de la técnica y de la industria se emplean por sus propiedades de ligereza y fácil manipulación, así como por su bajo coste. De las múltiples aplicaciones que tienen cabe citar, entre las más importantes, la producción de laminados plásticos de fibras artificiales y sintéticas, de pinturas y barnices, de recipientes, la ventajosa sustitución de los metales, del vidrio, de la cerámica, de los materiales de construcción, etc.

Composición Química

Cualquier sustancia (elemento, compuesto o conglomerado) está formada por agrupaciones de moléculas, las cuales, según su conformación estructural, determinan la naturaleza y las características de la sustancia misma. La molécula es la menor parte de la sustancia que conserva sus propiedades fisicoquímicas; es la unidad fundamental de la materia y su peso resulta de la suma de los pesos de los átomos que la componen.

Las moléculas de un cuerpo se mantienen unidas por la fuerza de cohesión, que se ejerce en diversas direcciones y con diferente intensidad. Las moléculas de una sustancia simple, o de un compuesto de sustancias diferentes, puestas en con- tacto en condiciones particulares pueden reaccionar entre sí y originar productos de reacción. Por ejemplo, el carburo cálcico sumergido en el agua da origen al acetileno y cal apagada según la reacción siguiente:

La reacción mediante la cual las moléculas de una sustancia se unen entre sí espontáneamente, o con el empleo de un catalizador, para originar un producto de la misma composición centesimal, pero de peso molecular múltiplo, se denomina producto de polimerización, o polímero, por cuanto repite cierto número de veces (incluso por millares) la estructura molecular de partida (monómero).

En general, la polimerización se verifica entre moléculas que contienen radicales (grupos atómicos) con enlaces dobles, como en el grupo =C=C= (los pequeños trazos representan las valencias). Existen otros radicales de idéntica estructura en los que un átomo de carbono del radical citado está sustituido por un átomo de oxígeno, nitrógeno o azufre:

=C=O; =C=N-; =C=S-

La polimerización es siempre una reacción en cadena y generalmente se activa y regula con el empleo de catalizadores de naturaleza química o física. Los principales activadores químicos están constituidos por radicales oxidantes (peróidos, persales y perácidos) y por haluros inorgánicos (sales de estaño, de antimonio, de aluminio, de boro, de titanio y otras). Su actividad puede regularse graduando la intensidad o la concentración hasta inhibir la reacción y estabilizar los productos de ésta en la fase intermedia. Así mismo, la polimerización puede tener lugar entre monómeros de una misma estructura química o entre monómeros de estructura diversa, originando en cada caso polímeros homogéneos (isopolímeros) o heterogéneos (copolimeros). Por ejemplo: el acetato de vinilo, obtenido del acetileno y del ácido acético:

se polimeriza con la siguiente configuración estructural, repetida n veces en el polímero:

El copoiímero cloroacetovinílico, resultante de la plimerización simultánea del cloruro y del acetato,tiene la siguiente formación estructural, repetida n veces en el polímero:

La reacción mediante la cual las moléculas reaccionan entre sí espontáneamente o con el empleo de un catalizador, dando lugar a productos de estructura química distinta de los productos de partida, se llama condensación. Por ejemplo, la reacción entre un ácido y un alcohol da lugar a un éster con eliminación de agua:

El estado físico de las materias plásticas

La materia se presenta bajo forma y consistencia diferentes según las fuerzas de cohesión molecular de cada sustancia. Se producen así sustancias en estado sólido, líquido o gaseoso. Cuando intervienen determinadas variaciones en el ambiente, las sustancias pueden adoptar estados sucesivamente diversos en los que las fuerzas de cohesión molecular se modifican y adquieren valores intermedios que caracterizan un particular comportamiento de la materia. El hielo, el agua y el vapor de agua son tres estados distintos de una misma sustancia en la que las fuerzas de cohesión adquieren valores diferentes a causa del calor.

La plasticidad, la fusión, la coagulación, la dispersión y la difusión son aspectos particulares y específicos de la materia.

Se denomina rozamiento interno o viscosidad al sistema de fuerzas que obstaculizan ese movimiento. El coeficiente de rozamiento interno de un cuerpo en estado líquido resulta de la relación entre una fuerza aplicada a un estrato del cuerpo y el aumento de velocidad impreso a ese mismo estrato con respecto al estrato contiguo en reposo. Tal relación, indicada generalmente con la letra griega η se denomina ley de Newton y viene dada por la ecuación:

Dónde:

Δ A = rozamiento aplicado a cada uno de los elementos de la superficie de desplazamiento.

η = es el cociente de viscosidad

δv/δη = es el gradiente de velocidad.