Materiales Sintéticos.

Muy buenas a tod@s, en esta entrada vamos a ver y explicar los Materiales Sintéticos.


Historia:

Todo comenzó en el año 1860 con la aparición del celuloide. Dicho material se creó a partir de la modificación química de las moléculas de celulosa las cuales se encuentran en las plantas.

Su utilización más conocida se dio en el cine y la fotografía, de ahí viene el nombre de "el mundo del celuloide" que se refiere al "mundo del cine". 

Un problema que tiene, bueno mejor dicho un gran problema de este material era su extremada inflamabilidad y sensibilidad a la luz.

En 1862, Alexander Parkes había creado un material duro que podía ser moldeado (Parkesin). Primer material semi-sintético.

En 1906 Leo Hendrik Baekeland creó un material sintético que al contrario de todos los plásticos, en vez de derretirse, se endurecía (la Baquelita).

Después de la Primera Guerra Mundial, se comenzó a crear materiales sintéticos derivados del petróleo.

El polimetilo de metacrilato ó más famosamente llamado "Plexiglás", fué uno de los materiales más conocidos de esa época.
 
Al comienzo de la Segunda Guerra Mundial, se dió a conocer el Politetrafluoroetileno, más comúnmente llamado "Teflón".

Ls diferentes características físicas de los materiales sintéticos son muy conocidas en la vida cotidiana. Por ejemplo, una bolsa plástica se derrite a altas temperaturas, mientras que una cuchara de madera permanece intacta.

También conocemos materiales que mantienen su forma aún cuando se les aplica fuerza, mientras que otros pueden ser estirados y luego vuelven a su forma original.

Estas característcas básicas también se utilizan para clasificar a los materiales sintéticos:

• Termoplásticos: materiales térmicamente deformables.

Tubos de PVC

•  Termoendurecibles: materiales resistentes al calor. 

• Elastómeros: materiales elásticos.

 A todo esto hay que decir que los materiales sintéticos no se encuentran en la naturaleza, sino que los seres humanos son los que los fabrican, es decir, que son materiales artificiales.

¿Qué es un material sintético?:

Un material sintético es aquel material que está hecho de polímeros sintetizados o de pequeñasa moléculas. Los compuestos usados para realizar este tipo de material vienen de químicos derivados del petróleo o petroquímicos.

La mayoría de los materiales sntéticos están fabricados de químicos que provienen de polímeros, por lo que son más fuertes y resistentes.

Envases de plástico

Existen distintos tipos de métodos para fabricar materiales sintétios, los cuales componen casi la mitad de todos los elementos utilizados en todo los campos de la tecnología textil, pero el más común es el torneado en estado de fusión. En este proceso, se usan altas temperaturas para cambiar y moldear la forma y las dimensiones de los materiales sintéticos.

Una de las características más comunes son materiales resistentes al agua, resistentes a las manchas y que se puedan estirar.

Estas características son posibles debido a que las fibras naturales son sensibles a los elementos y tienden a quebrarse con el paso del tiempo, esto quiere decir que son biodegradables.

Las fibras naturales tienen tendencia a ser dañadas por plagas, como por ejemplo las polillas que se alimentan de la lana y de la seda.

En cambio las fibras sintéticas son inmunes a dichas plagas y no sufren daños por la exposión al sol, agua o aceite. Los más comunes son el nylon, la fibra de carbono, el poliéster y la licra.

Fibra de carbono.

Dentro del coche estos materiles nos los podemos encontrar en la carrocería, las defensas, los faros, los pasos de rueda... gracias a eso conseguimos reducir bastante el peso del vehíulo y también la capacidad de absorción de los impactos.

También encontramos materiales sintéticos en las gomas de las puertas, bajo el capo, como por ejemplo el conducto de admisión, los manguitos, la funda de los cables, tuberías de plástico... y por supuesto como olvidarnos de las ruedas, en las que todos los neumáticos se fabrican de caucho.

 
¿A qué nos referimos cuando hablamos industrialmente de los materiales sintéticos?:

Según sus características los podemos dividir en 3 tipos distintos de sintéticos, los cuales los hemos mencionado arriba: Termoplásticos, Termoestables y Elastómeros.

- Termoplásticos: 

Si este tipo de material  sintético se calienta, las moléculas pueden deslizarse unas sobre otras, y el objeto se deforma. Cuando se enfría, el material sintético se endurece y toma una nueva forma.

• El PVC: se usa en tuberías de desagüe, canalones, o a veces también en guantes, para unirlos se utiliza un pegamento especial, que parece silicona, es pegamento para pvc y se suele utilizar para hacer los desagues.

• El Poliestireno: Se usa para aislar y también para recubrir piezas frágiles cuando se transportan, es normal verle dentro de una caja envolviendo el objeto, es el típico que le forman bolitas blancas.

• El Metacrilato: Es una imitación plástica del cristal de vidrio, los "cristales" (son plásticos) de los faros suelen estar hechos de metacrilato, y ademas se usa en coches de competición para aligerar peso sustituyéndoles por los cristales.

- Termoestables:

Estos a diferencia de los termoplasticos, después de calentarlos, se vuelven blandos y se les puede dar forma, pero cuando se enfrían se quedan duros y no se pueden volver a hacer blandos, sino que se funden directamente.

Estos tienen la ventaja de que resisten mejor los impactos, a los disolventes y a la temperatura que los termoplasticos.

Dentro de este grupo podemos encontrar:

• El epoxi: es una resina termoestable, que se utiliza como pintura, por ejemplo en los suelos de los garajes o en los suelos de los talleres también, se puede utilizar como pegamento también, para endurecerle hay que mezclarle con un catalizador, ya que por si solo no se solidifica.

• La melamina: se utiliza muy a menudo para recubrir las tablas de cumen o contrachapado y darlas un aspecto como de madera noble, por así decirlo, con vetas y nudos, o para darlas color, se puede ver en suelos, en multitud de muebles que se encuentran en casa, también se utiliza para hacer cucharas y vasos.

• El Poliuretano: se usa para aislar las paredes de las casa, o también se puede ver en botes que se le echan a la hora de poner las ventanas, por los marcos, para que selle la entrada de humedad y frío.

 

• La fibra de vidrio: son resinas instauradas de poliester (se utiliza para hacer la fibra de vidrio, es decir, el conjunto resina-fibra), pero como sin la fibra no se utiliza para casi nada debido a que se rompe muy fácil, lo pongo como el conjunto.
  
  Con la fibra de vidrio podemos hacer cosas rígidas, gracias a que la podemos utilizar de "esqueleto" para reforzar plástico, y así formar lo que aquí se llama fibra de vidrio, que es formado por varias capas de fibra de vidrio a las que se interpone entre si plástico líquido que luego se endurece y queda rígido gracias a la fibra que se a intercalado a modo de armazón interno.

- Elastómeros:

Pueden recuperar la forma de origen después de hacerlos sufrir solicitaciones mecánicas menos la cizalladura, es decir, son elásticos y soportan muy bien las deformaciones.

Se usan principalmente para hacer cierres herméticos, adhesivos y partes flexibles hasta para hacer los neumáticos de los vehículos.

Dependiendo de como se comporten cuando les aplicamos calor, se pueden dividir en 2 grupos:

• Elastómeros termoestables: al calentarlos no cambian de forma y siguen siendo sólidos hasta que, por encima de una cierta temperatura, se queman.

• Elastómeros termoplásticos: cuando los calentamos los podemos hacer moldeable, pero, si se les hace muchas veces sus propiedades cambian.

Hitos históricos qu marcaron la vida de los materiles sintéticos:

Todo comenzó cuando nuestros antepasados descubrieron que las resinas que salían de los arboles se podían utilizar para hacer objetos, como por ejemplo el caucho para hacer las suelas de los zapatos, la goma de mascar (chicle).

Este caucho se conoce desde hace mucho tiempo, podríamos estar hablando de unos 500 años, más o menos, en los que ya se sabía extraer el caucho de los arboles y utilizarle.

Pero ese caucho no era muy estable, ya que cuando hacía frío se rompía y cuando hacía calor se volvía pegajoso, por lo que sus aplicaciones eran un poco limitadas.

 

Árbol del Caucho - Hevea brasiliensis

Os dejo aquí un video de como lo extraen.

 

Pero lo que desconocían es que era necesario sintetizar el caucho, es aquí donde entran los materiales sintéticos.

En el año 1839 Charles Goodyear por suerte o equivocación, deicidió tirar un poco de caucho natural a las brasas de su chimenea, y al día siguiente, cuando fue a tirar las cenizas, vio que el trozo de caucho que había tirado rebotó, entonces observó que el caucho había cambiado, que ahora era más resistente a los esfuerzos mecánicos y soportaba mucho mejor los cambios de temperatura, ya no se volvía pegajoso con el calor, ni se rompía con el frío.

 

Lo que hizo fue mezclar caucho natural con azufre y calor, esto llevó a cabo una reacción química y con eso creó el primer compuesto sintético conocido, a este procedimiento químico se le llamo Vulcanizacion. Sería años más tarde cuando le pusieron su nombre a los famosos neumáticos Goodyear, por inventar la vulcanización que hizo posible crear dichos neumáticos.

 

  

En 1860 se desarrollo el celuloide, este compuesto químico se creo a través de la celulosa de las plantas y alcanfor, se descubrió al igual que el vulcanizado por casualidad, el hombre se corto un dedo y cuando fue a curarselo, se le cayeron dos frascos que se juntaron y vio que la sustancia que se hizo era pegajosa, hay que decir que el celuloide es muy inflamable. 

Vale estamos hablando del celuloide como si todos los días estuviéramos hablando de ello y seguramente no tengas ni idea de lo que es, bien y si te hablo de los carretes que se usaban en las cámaras de fotos, ahora te haces una idea de lo que es, aunque su primer uso fue para hacer bolas de billar.

 

 

En 1906, Leo Hendrik Baekeland (químico belga), desarrolló el primer material completamente sintético, llamado “Baquelita”, dicho componente en vez de hacerse blando cuando se calienta, se hacía dura, es por eso por lo que desde que se inventó se sigue utilizándose en infinidad de cosas, por ejemplo en los coches, hay algunos carburadores que se han fabricado en baquelita.

 

 

Después de esto, comenzamos con la revolución de los plásticos.

El siglo XX se le considera el inicio de la "era del plástico" ya que desde esta fecha no se ha parado de avanzar en nuevos materiales sintéticos o en mejorar los que ya había. 

Desde el año 1920 hasta el 1930, se desarrollaron los procesos para la fabricación de materiales sintéticos derivados del petróleo, como el PVC.

 

Se obtuvieron materiales con una gran variedad de características, como la resistencia térmica, la maleabilidad o la conductividad eléctrica.

Años después, en 1935 se descubrió el polimetilo metacrilato, se conocía comercialmente “Plexiglás”, es uno de los materiales sintéticos más conocidos, el cual es transparente como el cristal, pero es 15 veces más resistente, es un buen aislante, es ligero y se puede moldear bastante bien, este plástico es el que comúnmente se llama metacrilato.

Año 1938 se inventó el politetrafluoroetileno, y fue vendido bajo el nombre de Teflón a partir de 1943.

 

Refiriéndonos a los coches, en 1957 la industria española del automovil utilizó 1.1 kg de plástico por coche, sin contar el caucho de los neumáticos. Después de 13 años en los coches se montaban más de 50 kg.

 

Materias primas para la producción de materiales sintéticos:

Los materiales que utilizamos de base para crear los materiales sintéticos provienen de la naturaleza, no hay otro sitio de donde sacarlos, por lo que a estos materiales los denominaremos materias primas.

Las materias primas pueden ser de distintos tipos de origen:

- De origen vegetal:  

Son materiales que vienen de los vegetales, plantas,árboles, etc, como puede ser la celulosa, la madera, la resina...

• Lignina: se encarga de hacer que los árboles tengan el tallo leñoso, se extrae la lignina para hacer plásticos.

• Celulosa: al igual que la lignina se encuentra en la madera, y con ella podemos hacer papel, cartón y distintas materias sintéticas.

• Madera: es la parte sólida y rígida situada bajo la corteza de árboles y arbustos, formada por fibras de celulosa, dichas fibras son una sustancia que constituyen el esqueleto de los vegetales y la lignina, la cual es una sustancia que le proporciona rigidez y dureza.

 

• Resina: con ella se pueden hacer caucho, es la base de muchos pegamentos y de siliconas.
  La resina es la sabia del árbol, que circula por dentro de los tallos de las plantas y actúa como la sangre, transporta los nutrientes a todas las partes de la planta.

 

- De origen animal:

 

Lo más sintetizables es la leche, de la cual se pueden hacer plásticos simples, como puede ser calentándola y mezclandola con vinagre, o plásticos más complejos mediante procesos químicos.

 

 

 - De origen fósil:

 

Es sin duda la materia prima más utilizada para crear materiales sintéticos, dentro de ellos podemos encontrar el carbón, el petróleo y el gas natural.
El carbón, el petróleo y el gas natural se encuentran en la corteza terrestre de la Tierra.

El carbón se extrae por minería, y el petróleo y el gas natural mediante perforación del subsuelo.

Estos combustibles se utilizan para producir calor y se les llama combustibles fósiles porque se formaron hace millones de años a partir de la estratificación y compactación de organismos vivos que se fosilizaron bajo el suelo.

 

 

Reciben el nombre de hidrocarburos porque se componen, de diversas cantidades, de carbono e hidrógeno.

 

La materia prima utilizada para fabricar plástico y goma sintética es de tres tipos:

• Hidrocarburos: los cuales contienen hidrógeno y carbono que salen del petroleo, del gas natural o del gas que se desprende del petroleo en las refinerías, del carbón y también de la madera.

• Sustancias minerales: como la sal, azufre y calizas son extraídas de minas o canteras y suelen utilizarse generalmente para obtener otros elementos o para utilizarlos junto con otros para proporcionar características especiales a dichos elementos.

• Gases: como por ejemplo el cloro, que también se obtiene del petróleo, carbón o de productos químicos.

 

Y esto es todo amigos, espero que os haya gustado y lo hayais entendido. 😘