Amovibles 2016: Materiales Sintéticos II

Muy buenas chiquitines, seguimos con los Materiales Sintéticos parte II, vamos a ver los tipos de plásticos, los tipos de identificación y de reparación de los automóviles. Empezamos:

Macromoléculas, monómeros y polímeros:

Aprendimos en la anterior entrada de los materiales sinteticos que para obtener materiales plásticos debemos sintetizar la materia, aún así os refresco un poco la memoria,
para sintetizar el material tenemos que separar sus componentes a nivel de los elementos más simples, es decir, los átomos.
Despué de esto los sintetizamos, los reconstruimos añadiéndo elementos hasta conseguir un nuevo material, el cual tiene distintas características.

- Macromoléculas:

Son un conjunto de monómeros (los expicaremo más adelante) unidos entre sí por enlaces covalentes, esto hace que tenga una masa elevada. La unión de varias macromoléculas forman los polímeros.

Se llaman macromoléculas cuando la unión de los monómeros supera un peso de 10000 dalton (se define como la doceava parte (1/12) de la masa de un átomo). Pueden ser orgánicas, o inorgánicas, en las orgánicas nos encontramos los plásticos.

- Monómeros:

Es una molécula que tiene muy poco masa, los monómeros normalmente suelen estar unidos a otros mediante a enlaces covalentes, es decir, entre un no metal y un no metal compartiendo electrones.

- Polímeros:

Los polímeros al igual que las macromoléculas son uniones de miles de monómeros,por lo que podemos decir que todos los polímeros son macromoléculas, pero no os lieis, porque no todas las macromoléculas son polímeros, ojo cuidao con esto.

Normalmente estos elementos son orgánicos, por ello el almidón, la seda, el ADN, son ejemplos de polímeros naturales, pero también hay alguno sintético, como puede ser el nylon, el polietileno y la baquelita.

Dicha unión de los monómeros para formar polímeros o macromoléculas, hay que someterla a procesos industriales:

Polimerización.
Policondensación.
Poliadicción.

Polimerización: es el proceso de polimerización de los monómeros para formar polímeros, se basa en la unión de varias moléculas individuales y homogéneas de un compuesto y con dicha unión de estas moléculas formamos una cadena con múltiples monómeros enlazados entre si.

Generalmente para polimerizar un material, se necesita algo que acelere la reacción, como es un catalizador (es una sustancia que acelera o retarda una reacción química), hay principalmente dos tipos de catalizadores, los positivos, que aceleran las reacciones, y los negativos,los cuales deceleran y paran las reacciones; pero los catalizadores no se pueden añadir en el prceso de cualquier forma, sino que tiene un tiempo de agregación en elproceso, el cual se divide en tres partes:

1º) Se añade el catalizador positivo, donde se empiezan a producir moléculas en cantidades necesarias para que comience la reacción.

2º) Es el inicio de la cadena, en la que se van uniendo a ella los monómeros y se empieza ya a formar el polímero.

3º) Esla fase en la que la polimeración va perdiendo fuerza, por lo que es más difícil que los monómeros se unan a la cadena polimérica, por lo que poco a poco se estabiliza, en esta se introduce el catalizador negativo.

Policondensación: en este proceso, dos moléculas diferentes reaccionan entre sí, dando lugar a uniones entre ellas mediante las que se forman macromoléculas y a la vez obteniéndose unos subproductos no polimerizables, como por ejemplo, agua.

Según los monómeros empleados, se obtiene materiales (plásticos) termoestables, o termoplásticos.

Poliadicción: con este método se pueden obtener productos con mejores propiedades físicas y mecánicas cuando se polimerizan simultáneamente dos o más monómeros.
Estas reacciones se desarrollan liberando también grandes cantidades de calor. Por este procedimiento se obtiene poliuretanos y resinas epoxicas.

¿ Qué es un plástico? (vs un polímero):

Se llamaba plástico al material que tenía mucha facilidad para adquirir froma y que tenía muy poca movilidad.

Pero actualmente los plásticos son aquellos materiales que, están compuestos por proteínas, resinas y otras sustancias, que son fáciles de moldear y pueden modificar su forma de manera permanente a partir de una cierta compresión y temperatura.

Generalmente, los plásticos son polímeros, que se moldean a partir de la presión y el calor. Una vez que alcanzan el estado que caracteriza a los materiales que solemos denominar plásticos, resultan bastante resistentes a la degradación y son muy ligeros (son poco densos, es decir, pesan poco en relación a su volumen), y gracias a eso los plásticos pueden emplearse para fabricar una amplia gama de productos.

Dichos materiales poseen durante un cierto intervalo de temperaturas, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlos y adaptarlos a diferentes formas y aplicaciones.

Plásticos y elastómeros:

Un elastómero es un polímetro que cuenta con la particularidad de ser muy elástico y puede incluso, recuperar su forma una vez deformada. Debido a estas características, los elastómeros, son el material básico de fabricación de otros materiales como algunos productos adhesivos y para la goma, ya sea natural o sintética.
A modo más específico, dicho material, es un compuesto químico formado por miles de moléculas denominadas monómeros, los que se unen formando enormes cadenas. Es gracias a estas grandes cadenas que los polímeros son elásticos ya que son flexibles y se encuentran entrelazadas de manera muy desordenada.

La diferencia entre un elastómero y un plástico es que cuando un elastómero es estirado, sus moléculas se alinean, permitiendo que muchas veces tomen un aspecto cristalino. Sin embargo, una vez que se suelta, rápidamente, vuelve a su estado original de elástico desorden y los plástcos una vez que se estiran cogen un aspecto cristalino, y después no vuelven a su estado natural.

Algunos elastómeros se pueden modificar añadiendo otro elementos comoel cloro, obteniendo así el neopreno utilizado en los trajes para bucear.

Termoplásticos y Termoestables:

Anteriormente ya hemos hablado de que los plásticos se pueden dividir en tres grupos los elastómeros, los termoestables y los termoplásticos, a continuación hablaremos un poco sobre estos dos últimos.

- Termoestables:

Los termoestables no sufren ninguna variación en su estructura al calentarlos, por tanto no se reblandecen o se hacen "líquidos", siempre que no se llegue a una temperatura de descomposición (es decir que o pasan de estar completamente sólidos o al aplicarles calor se descomponen)

Entre ellos se encuentran las resinas fenólicas, resinas de poliéster no saturadas, resinas epoxícas, etc.

La tapa del motor suele ser termoestable

- Termoplásticos:

Los productos termoplásticos están formados por macromoléculas lineales, es decir no están entrelazadas unas con otras. En general son duros en frío y al calentarlos se reblandecen y fluyen (al contrario que los termoestables).

Sus propiedades mecánicas dependen en gran medida del grado de polimerización y del proceso mecánico de su preparación (trefilado, extrusión, etc) en el que se puede alinear y orientarse moléculas para conseguir asociaciones regulares y orientar en un determinado sentido de la fibra.

El proceso de calentamiento para darles las forma y su posterior enfriamiento para que endurezcan con la forma deseada, puede repetirse prácticamente de forma ilimitada.

Son termoplásticos: el polietileno (PE), el PVC (cloruro de polivinilo), el poliesterol (PS), polipropileno (PP), etc.

Métodos de identificación de elementos plásticos en el automóvil:

Para reparar los materiales termoplásticos, es muy importante saber bien que tipo de plástico es y por tipo de plástico me refiero a el material base, más los aditivos que le podamos añadir, ya que si no tenemos dichas informaciones es difícil soldarlos y que queden correctamente unidos, ya que para soldar un plástico es necesario que la aportación que se le añada sea exactamente del mismo material, porque si no quedaran soldaduras muy débiles, o incluso no agarrarían bien.

Además debemos de saber también que tipo de material es y así saber la temperatura necesaria para soldarlo.

La industria del automóvil ha introducido un código en todas las piezas de plástico, es una forma muy fácil y útil de poder identificar un plástico.

La marca que identifica el tipo de material utilizado se encuentra en todas las piezas con un peso superior a 50 gramos. Los símbolos pueden colocarse en secuencia horizontal o vertical y cada uno suele estar entre estos símbolos ><. Esta simbología viene regulada por la norma ISO 1043 que permite un reconocimiento delmaterial y su esquivalente española es UNE 53227/92.

En estas tablas podemos ver la simbología que se usa para nombrar los distintos plásticos que se utilizan en el coche, así como sus aditivos o copolitos.

Tabla de los plásticos con sus aditivos

Algunas veces, los materiales traen algún refuerzo, que indican también con una letra el tipo de carga o refuerzo y con una segunda, su forma o presentación. En ocasiones, es posible que aparezca a continuación de esta letra un número que indica el porcentaje de la carga de refuerzo.

Otros métodos de identificación:

Cuando no se puede identificar un plástico mediante su código, ya sea porque este borrado, deteriorado, o porque está inaccesible, por ello debemos de identificarlos mediante otros métodos, como pueden ser:

- Rotura/Flexión:

Identificamos un plástico con tan solo doblarle, o romperle, dependiendo de como se comporte a estas solicitaciones, distinguimos un tipo de plástico u otro, siempre y cuando sepamos como se comportan cada uno de ellos, podemos ver:

Rotura: cuando rompemos un trozo de plástico, podemos ver en la brecha que se forma como es el plástico, en el caso de que sea duro y fibroso, es un plástico termoestable, si por el contrario, es blando y liso, es porque es un termoplástico.

Corte: cuando cortamos un fina tira de plástico con un cúter también podemos identificarles, si la tira después de cortarla se riza, es porque es de un termoplástico y si la tira permanece recta, es porque es termoestable.

- Pirolisis:

Se puede hacer de dos formas, la primera para identificar si se trata de un termoplástico o un termoestable, y la segunda para saber dentro de los grupos, que tipo de plástico es: (PP,PE,ABS...)

Identificación termoestable/termoplástico: para hacer una identificación entre ambos se le debe aplicar calor al plástico, si este se reblandece, es un termoplástico, si en el caso de que no se reblandece, sino que al aplicarle calor, se empieza a descomponer, es porque es un termoestable.

Identificación de distintos tipos de plástico: con la identificación por pirolisis podemos diferenciar los distintos tipos de plástico, para ello solo tenemos que coger una muestra del plástico con un cúter, y nos basamos en su combustión para saber que material es. Cuando sea el momento de la combustión debemos distinguir el olor, el color de la llama, el humo, si arde bien o no... .

Dentro del análisis hay 4 fases, que son:

1º) Se debe de extraer la muestra por una parte no vista de la pieza.

2º) Hay que limpiar la muestra para quitarle la suciedad y la pintura.

3º) Prendemos el extremo del trozo.

4º) Observamos las características de la combustión y la comparamos con una tabla.

Para distinguir los distintos tipos de combustión y los plásticos de los que proceden, se debe de utilizar una tabla en la que viene todos los plásticos y sus combustiones, así, dependiendo de como sea, lo podemos relacionar fácilmente con el plástico y así identificarle.

- Sensibilidad a distintos disolventes orgánicos:

Según la sensibilidad de distintos tipos de disolventes, también se puede identificar los plásticos, ya que algunos se disuelven en ciertas sustancias, y otros no.

Por ejemplo, el ABS es sensible a la acetona, disolviéndose en ella, así por ejemplo es posible soldar con acetona piezas de ABS, ya que al aplicarle gotas de acetona sobre la pieza, esta se deshace y se convierte en pastosa, haciendo así que después al secarse se solidifique y quede unida.

Reparación de elementos termoplásticos:

- Grapado:

Consiste en unir dos piezas de plástico mediante unas grapas, las cuales se insertan en el plástico a base de calor.

Es decir se funden las grapas metálicas en la zona en la que se va a unir el plástico y estas se calientan gracias a una resistencia térmica.

El funcinamiento es simple, se inserta una grapa metalica en la termograpadora, la cual calienta la grapa por la resistencia que esta opone al paso de la corriente, y se posa encima de la grieta de forma perpendicular, de ese modo y mediante una leve presión, la grapa funde el plástico y se introduce en la zona dañada del plástico, haciendo asi que al enfriarse la zona quede reforzada.

Para acabar cortamos con un alicate las puntas sobrantes de las grapas para conseguir un buen acabado y no nos hacemos daño en caso de posteriores reparaciones.

- Soldadura:

Consiste en aplicarle calor hasta que los elementos que se van a soldar, se encuentren en estado pastoso.

Para unirlo bien y que quede con la suficiente fuerza la soldadura, se debe añadir material de aportación, el cual debe de ser de la misma naturaleza que los que se van a unir, o sino que sea compatible.

El método de soldadura es muy parecido al que se utiliza para soldar metal, debemos tener una fuente que suministre calor, un material de aportación e incluso la unión que se prepara de forma parecida al del metal, pero también hay tres diferencias que lo hacen distinto, como son:

1º) Los plásticos tienen un rango más amplio de temperatura de fusión (hay mucha diferencia de temperatura desde el punto en el que comienzan a ablandarse hasta el punto en el que se ponen a arder).

2º) Como los plásticos son malos conductores del calor, cuesta que toda la pieza se caliente por igual.

3º) El material de aportación no se derrite por completo.

Para soldar un plástico debemos tener una pistola de aire caliente, una varilla de aportación y herramientas varias, como por ejemplo, rotalin, lijas, disolvente...

1º) Es identificar el plástico, una vez que sepamos de cual se trata, ya podemos coger su varilla de aportación correspondiente y su punto de fusión adecuado para calibrar la pistola de calor.

2º) Debemos de limpiar la zona a soldar, para ello utilizaremos primeros agua y jabón, y después un disolvente especial para plásticos (ni se os ocurra utilizar disolventes normales ya que podrían atacar químicamente al plástico).

3º) A continuación debemos de hacer un agujero en un extremo de la grieta par liberar las tensiones que se ocasionan en ellas (aproximadamente 3 mm).

4º) Con un rotalín, debemos de realizar a lo largo de la pieza una acanaladura a 90º, comiendo 45º a cada lado de la brecha y a continuación volver a limpiar con disolvente para plásticos.

5º) Una vez hecho esto hay que soldar, en este paso inmovilizamos la pieza y con un soplete la damos calor de forma casi instantánea, más menos 2 segundos, con ello la brecha se nos abrirá un poco, seguidamente, encendemos el soplete de aire caliente y le colocamos a la temperatura adecuada según el tipo de plástico.

6º) Posando la varilla de aportación verticalmente y moviendo de forma pendular la pistola de calor para ir fundiendo a la vez la varilla de aportación con la pieza a soldar, y así avanzamos hasta terminar de unir toda la pieza.

- Adhesivos y rellenos:

En la reparación de los elementos plásticos de la carrocería se utilizan generalmente adhesivos de poliuretanos, o resinas epoxi.

Estos adhesivos, si se juntan con imprimaciones especificas para plásticos, permiten ser utilizados para la reparación de todos los tipos de plásticos, tanto termoplásticos, como termoestables.

Se usan herramientas varias, al igual que con la soldadura, como son útiles para fijar la pieza, lijas, disolventes...

Para reparar con estos materiales debemos de limpiar la parte a reparar con agua y jabón y después aplicarle disolvente para plásticos para limpiar mas en profundidad y después hacerle con un taladro en el extremo de la brecha para aliviar tensiones, y volver a limpiar después, al igual que en la soldadura.

Se debe lijar la zona a reparar y sus alrededores debido a que necesitamos que el adhesivo agarre bien y después, con un rotalín, debemos biselar la rotura a 90º (lo mismo que las soldadura), solo que ahora tenemos que quitar las rebarbas que quedan con una cuchilla en los cantos y lijarlos , para dejar bien la superficie y que el adhesivo agarre con firmeza.

Volvemos a limpiar con disolvente para plásticos la zona y le añadimos la imprimación, dejándola secar el tiempo indicado por el fabricante del producto, después debemos de recortar un trozo de maya de fibra, bastante mayor que la brecha a reparar, para tener superficie de sobra donde agarrar.