MATERIALES SINTÉTICOS II

MACROMOLÉCULAS, MONÓMEROS Y POLÍMEROS:

  El término macromolécula se aplica a sustancias que tienen una gran masa molecular, esto se debe a que son, en términos específicos, un conglomerado de más de cien átomos y pueden hasta alcanzar millones de uma (unidades de masa atómica)

Las macromoléculas pueden ser tanto de orden orgánico como inorgánico, y también se pueden clasificar como macromoléculas naturales o macromoléculas sintéticas, ejemplo:

-Macromoléculas naturales:

-Caucho

-Celulosa

-Almidón

-Proteínas y los ácidos nucleicos (ADN y ARN)

-Macromoléculas sintéticas:

-Plásticos

-Fibras textiles sintéticas

-Poliuretano

-Baquelita

-LDPE (polímeros de baja densidad)

-HDPE (polímeros de alta densidad)

Las macromoléculas y polímeros son términos con significado similar y todo depende del punto de vista desde el cual se les considere, por ejemplo, un polímero orgánico es un compuesto formado por la unión de dos o más unidades moleculares carbonadas que reciben el nombre de monómeros, la unión de dos monómeros da lugar a un dímero, la de tres a un trímero, y así sucesivamente.
Cuando los polímeros contienen cientos o miles de monómeros constituyen moléculas gigantes a las cuales, por su tamaño, se les da el nombre de macromoléculas.

Al observar el diagrama anterior, las propiedades físicas y químicas de los monómeros, su peso molecular y su estructura, determinan en gran medida las propiedades de los polímeros que con ellos se forman

Cuando los monómeros, por ejemplo, poseen un alto grado de entrecruzamiento, el polímero resultará mucho más difícil de fundir que aquellos que están formados por monómeros sin cruzamiento

Los polímeros pueden clasificarse de muchas maneras:

-Por su origen

-Por su mecanismo de polimerización, etc.

¿QUÉ ES UN PLÁSTICO? (VS UN POLÍMERO)

Algo que comúnmente ocurre en la vida cotidiana es hablar de plástico y polímero como dos cosas completamente iguales ¿Pero realmente lo son? ¿Qué es exactamente un plástico o un polímero? Bueno, la verdad es que usar estos términos como sinónimos es un error en el que se incurre muchas veces, pero entonces ¿cuál es la diferencia?.

Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas (casi siempre a través de enlaces covalentes) llamadas monómeros. Los polímeros no son más que unas sustancias formadas por una cantidad finita de moléculas que le confieren un alto peso molecular que es una característica representativa de esta familia de compuestos orgánicos.

La diferencia radica en que los plásticos son un tipo de polímero si hablas desde el punto de vista del uso que se le otorgue a este, entonces podemos clasificar los polímeros en:

• Elastómeros: se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo.
• Plásticos: Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. 
• Fibras: Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. 
• Recubrimientos: Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión. 
• Adhesivos: Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

PLÁSTICOS Y ELASTÓMEROS

 •Plásticos termoplásticos:  Se caracterizan porque se ablandan con el calor y se pueden moldear para darle una gran variedad de formas ,sabiendo que al enfriarse volverá a endurecerse manteniendo sus características iniciales .

Este proceso de ablandamiento y endurecimiento puede volverse a repetir cuantas veces se quiera sin que el material modifique su aspecto o sus propiedades.

                       EJEMPLOS:

-Polietileno.

-Poloprileno.                                                                   

-PVC(Cloruro de Polivinilo)

-Acrílicos.

-Nailon.

-Polietileno.

• Plásticos termoestables:

Al calentarlos por primera vez el polímero se ablanda y se le puede dar forma bajo presión. Debido al calor comienza una reacción química en la que las moléculas se enlazan permanentemente. Esto se conoce como degradación. Consecuencia: el polímero se hace rígido  permanentemente y si se calienta no se ablandará si no que se romperá.

                      EJEMPLOS:

-Baquelita(Resinas Fenólicas).

-Melamina(Formaldehído).

-Poliéster.

• Plásticos elastómeros:

Sustancias naturales o sintéticas dotadas de gran elasticidad, las macromoléculas tienen una disposición de arrollamiento, que permite estirarse cuando se le aplica una fuerza de tracción que cuando para recobra  su forma inicial.

IDENTIFICACIÓN DE ELEMENTOS PLÁSTICOS EN EL AUTOMOVIL:

ABS

Nombre del plástico: ACRILONITRILO BUTADIENO ESTIRENO.

Tipo: Termoplástico.

Información: Al calentar en la zona agrietada, se libera la tensión y suelen aparecer otras grietas que con anterioridad no se apreciaban.

Estructura rígida.

Éste plástico a temperatura de fusión, produce hervidos en la superficie y es muy deformable.

Con temperaturas inferiores a 10° se agrietan los contornos de la soldadura, por lo que es preciso calentar previamente la pieza.

Permite se recubrimiento con una capa metálica. Pero también existe la soldadura química, cuyo proceso es bastante mas sencillo y fiable.

Ejemplo:

Con una pieza de ABS se rascan virutas ,y se unen en un recipiente adecuado con acetona.

El resultado es una pasta de plástico ABS que se puede aplicar en cualquier tipo de zona con una paleta o incluso un destornillador.

Lo que se consigue una vez evaporada la acetona es de una solidez mayor a la de la pieza del plástico original.

Temperatura de soldadura: 300º 350º.

Arde: Bien.

Humo: Muy negro.

Color de la llama: Amarillo anaranjado.

ABS - PC

Nombre del plástico: ABS POLICARBONATO ALPHA.

Tipo: Termoplástico.

Información: Estructura más rígida que el plástico ABS.

Buena resistencia al choque.

Éste plástico a temperatura de fusión, produce hervidos en la superficie y es deformable.

Temperatura de soldadura: 300º 350º.

Arde: Bien.

Humo: Negro.

Color de la llama: Amarillo grisáceo.

EP

Nombre: RESINA EPOXI.

Tipo: Termofusible.

Información: Estructura rígida o elástica, en función de las modificaciones y agentes de curado.

Excelente adherencia en cualquier plástico, excepto los olefínicos.(PP,PE)

Se puede reforzar con cargas. (La típica fibra de vidrio).

Presenta baja contracción de curado y alta estabilidad dimensional.

Tiene buen comportamiento a temperaturas elevadas, hasta 180°.

Posee buena resistencia a los agentes químicos.

Su manipulación exige la protección del que lo manipula y siguiendo la forma de uso del fabricante.

Muy utilizado en el tuning para fabricar y reparar faldones, parachoques, taloneras, spoilers, alerones, etc.

Temperatura de soldadura: --------.

Arde: Bien.

Humo: Negro.

Color de la llama: Amarillo.

PA

Nombre del plástico: POLIAMIDA.

Tipo: Termoplástico.

Información: Se alea fácilmente con otros tipos de plásticos y admite cargas de refuerzo.

Se fabrican en varias densidades, desde flexibles,como la goma, hasta rígido, como el nylon.

Presenta buenas propiedades mecánicas y facilidad de mecanizado.

Buena resistencia al impacto y al desgaste.

Éste plástico se suelda con facilidad.

Temperatura de soldadura: 350º 400º.

Arde: Mal.

Humo: No.

Color de la llama: Azul.

PC

Nombre del plástico: POLICARBONATO.

Tipo: Termoplástico.

Información: Presenta muy buena resistencia al choque entre –30° y 80°.

Muy resistente al impacto, fácil de soldar y pintar. Soporta temperaturas en horno hasta 120°.

Al soldar se deforma con facilidad y produce hervidos.

Éste plástico en estado puro se distingue por su gran transparencia.

Temperatura de soldadura: 300º 350º.

Arde: Mal.

Humo: Negro.

Color de la llama: Amarillo oscuro.

PC - PBT

Nombre del plástico: POLICARBONATO POLIBUTUILENO TEREFTALATO.

Tipo: Termoplástico.

Información: Estructura muy rígida y de gran dureza.

Buena resistencia al choque entre -30° y 80°.

A temperatura de fusión, éste plástico produce hervidos en la superficie y es fácilmente deformable.

Temperatura de soldadura: 300º 350º.

Arde: Bien.

Humo: Negro.

Color de la llama: Amarillo grisáceo.

PE

Nombre del plástico: POLIETILENO.

Tipo: Termoplástico.

Información: Estructura muy elástica, con buena recuperación al impacto.

Plástico con aspecto y tacto ceroso.

Resistente a la mayor parte de los disolventes y ácidos.

El periodo elástico y plástico es mayor que en otros plásticos.

Poca resistencia al cizallamiento.

A partir de 87° tiende a deformarse.

Muy buenas cualidades de moldeo".

Plástico muy usado el la fabricación de parachoques.

Temperatura de soldadura: 275º 300º.

Arde: Mal.

Humo: No.

Color de la llama: Amarillo claro y azul.

PP

Nombre del plástico: POLIPROPILENO.

Tipo: Termoplástico.

Información: Plástico que posee características muy similares a las del polietileno y supera en muchos casos sus propiedades mecánicas.

Rígido, con buena elasticidad.

Aspecto y tacto agradables.

Resiste temperaturas hasta 130°.

Admite fácilmente cargas reforzantes(fibras de vidrio, talcos ,etc..) que dan lugar a materiales con posibilidades de mecanizado muy interesantes.

Es uno de los plásticos mas usados en la automoción en todo tipo de elementos y piezas.

Temperatura de soldadura: 275º 300º.

Arde: Bien.

Humo: Ligero.

Color de la llama: Amarillo claro.

PP - EPDM

Nombre: ETILENO PROPILENO CAUCHO POLIPROPILENO.

Tipo del plástico: Termoplástico.

Información: Estructura elástica, con buena recuperación de la deformación por impacto.

Su aspecto y tacto es ceroso.

Se suelda con facilidad.

Resistente a la mayoría de los disolventes.

Se daña fácilmente al cizallamiento.

A partir de 90° tiende a deformarse.

En el desbarbado de la soldadura tiende a embotarse con facilidad.

Éste plástico presenta una mayor elasticidad y resistencia al impacto que el PP puro.

Temperatura de soldadura: 275º 300º.

Arde: Bien.

Humo: Ligero.

Color de la llama: Amarillo y azul.

PPO

Nombre del plástico: OXIDO DE POLIFENILENO.

Tipo: Termoplástico.

Información: Sin datos para este plástico.

Temperatura de soldadura: 350º 400º.

Arde: Bien.

Humo: No.

Color de la llama: Amarillo claro.

PUR

Nombre: POLIURETANO.

Tipo: Termofusible (*).

Información: * Se puede presentar como termoestable, termoplástico o incluso elastómetro.

Estructura rígida, semirrígida y flexible.

Resistente a los ácidos y disolventes.

Soporta bien el calor.

Las deformaciones existentes en elementos de espuma flexible pueden corregirse fácilmente aplicando calor.

Las reparaciones pueden efectuarse con adhesivos de PUR, y con resinas epoxy.

Se pueden reforzar mediante la adicción de cargas.

Temperatura de soldadura: --------.

Arde: Bien.

Humo: Negro.

Color de la llama: Amarillo anaranjado.

PVC

Nombre del plástico: CLORURO DE POLIVINILO.

Tipo: Termoplástico.

Información: Admite cantidad de aditivos, que dan lugar a materiales aparentemente distintos.

Alta resistencia al desgaste.

Estructuras desde rígidas a flexibles.

Este plástico se suelda bien químicamente.

Temperatura de soldadura: 265º 300º.

Arde: Mal.

Humo: Negro.

Color de la llama: Amarillo y azul.

REPARACIÓN DE ELEMENTOS TERMOPLÁSTICOS:

  

      Los termoplásticos se comportan de forma reversible a la temperatura, son soldables y se pueden conformar y deformar con calor tantas veces como se precise, por lo que admiten la reparación por soldadura y conformación, no obstante también se pueden reparar por adhesivos.

          Reparación de los termoplásticos.

Reparación mediante soldadura:

      La reparación por soldadura consiste en la unión del material mediante la aplicación de  calor y un material de aporte exterior. Una vez alcanzada la temperatura de soldadura,  los materiales se funden y se produce la unión del material base de la pieza con el  material de aporte exterior. Las pautas principales a cumplir son dos: los materiales de  la varilla de aporte y de la pieza han de ser de la misma naturaleza, y la temperatura de  soldeo debe ser la adecuada. Una temperatura inferior da lugar a uniones de escasa  resistencia y una temperatura superior puede degradar el material, por lo que el soplete  de aire caliente se regulará en función del tipo de plástico de la pieza.  El equipo básico para acometer este tipo de reparación es un soplete de aire caliente,  taladro con broca y fresa, lijadora y las varillas de diferentes materiales plásticos  para soldar. La resistencia mecánica conseguida en la unión es óptima, por lo que es  conveniente utilizar este método siempre que las condiciones lo permitan y se trate de  plásticos termoplásticos.

Reparación mediante adhesivo:

      La reparación por adhesivos consiste en unir las superficies mediante la aplicación de un adhesivo con afinidad a los sustratos, de forma que se produce su anclaje a las superficies. En esta reparación el aspecto fundamental es la idoneidad del adhesivo utilizado, así como la preparación de las superficies a unir, ya que los plásticos son materiales de baja tensión superficial y por lo tanto de difícil pegado. Los sistemas de reparación del mercado suelen llevar varios adhesivos para adaptarse mejor a cada tipo de sustrato y a los diferentes grados de rigidez que pueden presentar los materiales. Para que la unión mantenga cierta continuidad, el adhesivo ha de tener una rigidez lo más parecida posible al sustrato que está uniendo. Los adhesivos suelen ser en base a poliuretano, a resinas de epoxi, o de poliéster, y junto a ellos los fabricantes suelen suministrar unos productos específicos para plásticos, limpiadores e imprimaciones, que se utilizan para mejorar la adhesión a los sustratos. Los componentes básicos del equipo de reparación por adhesivos lo forman el adhesivo y productos complementarios, más un taladro con broca y fresa, lijadora y espátulas para la aplicación de los adhesivos. La ventaja de este método es su versatilidad, pudiéndose utilizar para todos los tipos de plásticos, termoplásticos, termoestables y elastómeros.

Refuerzos a las reparaciones y soldaduras:

      Dependiendo de las características, localización y esfuerzos que vaya a soportar la pieza, podrá ser necesario reforzar la zona reparada para proporcionar mayor resistencia a la unión. El método más utilizado consiste en aplicar una serie de cordones transversales por el interior o cara no vista de la pieza. Otro método con el que se obtienen buenos resultados es la inserción, en la propia pieza, de una malla metálica de acero o aluminio, a modo de refuerzo. Se inserta por la parte interna o zona no vista de la pieza. Para ello, se calienta la zona y, presionando la malla, se introduce en la pieza. Posteriormente, también se pueden aplicar unos cordones de soldadura transversales, consiguiéndose un aumento adicional de la resistencia.

Reparación mediante soldeo de grapas:

      El equipo de soldeo de grapas, es un sistema que mediante resistencia térmica funde diferentes grapas metálicas en la zona a reparar del plástico, no siendo necesario identificar el tipo de plástico que se quiere reparar.

      La grapa metálica se calienta por el efecto de la resistencia eléctrica que opone al paso de la corriente de la pistola y mediante una suave y controlada presión, que se realiza empujando la pistola, se provoca que la grapa se introduzca en el interior de la zona dañada del plástico, en la fisura, consiguiendo que la zona quede más reforzada. Se pueden colocar grapas de diferentes tipos y grosores y en cantidad determinada, según el daño que presente la pieza.

      La grapa metálica, durante la fase de soldadura, puede llegar a alcanzar una temperatura cercana a los 500ºC, por ello es conveniente utilizar guantes de protección durante el trabajo.

       

Reparación de termoplásticos mediante el método de la acetona:

      El método químico de reparación, también conocido como soldadura química, se emplea en la restauración y reparación de piezas de materiales termoplásticos, principalmente ABS, SAN, ASA, PS, PC, PMMA Y PPE.

      Este tipo de reparaciones son apropiadas para pequeñas fisuras, desprendimiento de patillas, pequeñas roturas con falta de material, etc. El método de trabajo a seguir variará, dependiendo del tipo de daño.

      Por ejemplo, las grietas o fisuras se reparan utilizando una jeringuilla, introduciendo una cantidad de disolvente, bien sea acetona o cloroformo, apropiada para interaccionar con los bordes de la grieta, quedando éstos conpletamente unidos tras la evaporación del disolvente.