HISTORIA

El primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860 en los Estados Unidos, cuando se ofrecieron 10.000 dólares a quien produjera un sustituto del marfil (cuyas reservas se agotaban) para la fabricación de bolas de billar. Ganó el premio John Hyatt, quien inventó un tipo de plástico al que llamó celuloide.


El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. Con él se empezaron a fabricar distintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y película cinematográfica. Sin el celuloide no hubiera podido iniciarse la industria cinematográfica a fines del siglo XIX. El celuloide puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplástico. En 1907 Leo Baekeland inventó la baquelita, el primer plástico calificado como termofijo o termoestable: plásticos que puede ser fundidos y moldeados mientras están calientes, pero que no pueden ser ablandados por el calor y moldeados de nuevo una vez que han fraguado. La baquelita es aislante y resistente al agua, a los ácidos y al calor moderado. Debido a estas características se extendió rápidamente a numerosos objetos de uso doméstico y componentes eléctricos de uso general.


Los resultados alcanzados por los primeros plásticos incentivó a los químicos y a la industria a buscar otras moléculas sencillas que pudieran enlazarse para crear polímeros. En la década del 30, químicos ingleses descubrieron que el gas etileno polimerizaba bajo la acción del calor y la presión, formando un termoplástico al que llamaron polietileno (PE). Hacia los años 50 aparece el polipropileno (PP). Al reemplazar en el etileno un átomo de hidrógeno por uno de cloruro se produjo el cloruro de polivinilo (PVC), un plástico duro y resistente al fuego, especialmente adecuado para cañerías de todo tipo. Al agregarles diversos aditivos se logra un material más blando, sustitutivo del caucho, comúnmente usado para ropa impermeable, manteles, cortinas y juguetes. Un plástico parecido al PVC es el politetrafluoretileno (PTFE), conocido popularmente como teflón y usado para rodillos y sartenes antiadherentes. Otro de los plásticos desarrollados en los años 30 en Alemania fue el poliestireno (PS), un material muy transparente comúnmente utilizado para vasos, potes y hueveras. El poliestireno expandido (EPS), una espuma blanca y rígida, es usado básicamente para embalaje y aislante térmico. También en los años 30 se crea la primera fibra artificial, el nylon. Su descubridor fue el químico Walace Carothers, que trabajaba para la empresa Du Pont. Descubrió que dos sustancias químicas como el hexametilendiamina y ácido adípico podían formar un polímero que bombeado a través de agujeros y estirados podían formar hilos que podían tejerse. Su primer uso fue la fabricación de paracaídas para las fuerzas armadas estadounidenses durante la Segunda Guerra Mundial, extendiéndose rápidamente a la industria textil en la fabricación de medias y otros tejidos combinados con algodón o lana. Al nylon le siguieron otras fibras sintéticas como por ejemplo el orlón y el acrilán. En la presente década, principalmente en lo que tiene que ver con el envasado en botellas y frascos, se ha desarrollado vertiginosamente el uso del tereftalato de polietileno (PET), material que viene desplazando al vidrio y al PVC en el mercado de envases.

PROCESOS

Para poder obtener las diferentes clases de productos plasticos se tienen que utilizar diferentes procesos para moldearlos y los mas utilizados son:

MOLDEO POR SOPLADO

El moldeo por soplado ofrece una serie de ventajas sobre otros procesos de gran serie, como la inyección, en tanto que permite contrasalidas, posibilidad de variar el espesor de pared y, en función de las bajas presiones utilizadas (0,2-1,0 MPa), bajas tensiones residuales. Presenta, al mismo tiempo, factores de coste favorables.

El proceso permite utilizar plásticos con un peso molecular más elevado que, por ejemplo, la inyección, por lo que es posible obtener paredes más delgadas y resistencias más elevadas a igualdad de peso, y mejor comportamiento a los agentes ambientales y productos químicos que producen fisuración por tensiones.

MOLDEO POR EXTRUSION

La preforma se produce en este proceso mediante el calor generado por las fuerzas de cizallamiento del husillo al pasar por la cámara. Se obtiene una preforma contínua o, según el tamaño de la pieza, se transfiere a un acumulador. En este último caso, el flujo de la preforma es cíclico.

Para reducir la historia térmica de la preforma, el diseño del acumulador debe asegurar que el primer material que haya entrado sea el primero en salir cuando el émbolo vacía la cámara, que debe quedar casi vacía a cada carrera.

Cuando sale la preforma o tubo de la hilera y desarrolla una longitud predeterminada, un molde de cavidad partido se cierra alrededor y pinza un extremo. El proceso continúa como se ha descrito antes.

MOLDEO POR INYECCION

Este proceso se efectúa en tres etapas. En la primera se inyecta el fundido en un molde para producir la preforma, que tiene el aspecto de un tubo de ensayo con la boca roscada, la cual será parte del acabado final y precisa una tolerancia estricta.

La preforma se transfiere mediante una barra de núcleo al molde de soplado, donde toma la forma por soplado y se enfría en contacto con la pared fría del molde, habitualmente de aluminio.

En la tercera etapa, la barra de núcleo transporta a la pieza moldeada a la zona de extracción. Algunas áquinas tienen una cuarta etapa, que se utiliza para acondicionar térmicamente la preforma antes del soplado, u otra cuarta etapa antes de la extracción para operaciones secundarias como estampación en caliente o etiquetado. Cuando se trata de grandes volúmenes, el ciclo lo determina el tiempo necesario para inyectar la preforma. Este proceso se utiliza para fabricar contenedores que tengan tolerancias estrictas, cuellos roscados, aberturas de boca grandes, mangos sólidos y formas muy estilizadas, caracterizándose por una buena distribución del material, sin precisar acabado o recortes adicionales.

MOLDEO POR EXTRUSION-SOPLADO

Esta técnica se inició en Europa hacia 1940 para la coextrusión continua de botellas de PVC y en los EEUU para fabricar botellas de LDPE. Este último, muy versátil para su transformación, se utilizaba haciendo una preforma en una variedad de procesos, incluyendo acumuladores, extrusión contínua y husillos recíprocos.

La fabricación en gran escala, con una multitud de moldes de soplado montados en un caroussel, con extrusión contínua de las preformas, se dedicó a productos tales como lejías y detergentes, para los que la rotura de un envase de vidrio plantea problemas domésticos.

El siguiente desarrollo fueron las botellas para leche que dieron lugar al desarrollo de máquinas que utilizan HDPE, con husillo recíproco y moldes estacionarios, que se encuentran hoy en el mercado. Otras son las de cabezal doble, con mayor velocidad, de las que existen ya unas 30.000 funcionando.

MOLDEO POR INYECCION-SOPLADO

Esta técnica permite el uso de PE cristal y un perfecto acabado de la boca roscada, por lo que ha sido adoptada para los frascos de perfumería y farmacia, aprobados por la FDA. Sus limitaciones son las siguientes:

1. Para fabricar piezas de forma oval o cuerpos huecos grandes se precisa conformar la barra de núcleo de modo que se obtenga un grueso inyectado de material diferenciado según el estirado posterior de cada área. Aunque el sistema es efectivo, no lo es tanto como la programación de preforma en extrusión-soplado.

2. Las preformas para contenedores de gran volumen obligan a utilizar inyectoras bastante voluminosas y con una gran fuerza de cierre.

3. La relación cuello a cuerpo viene limitada por el hecho que se debe extraer al final la barra de núcleo y, por tanto, debe ser de menor diámetro que la rosca y, si la barra es demasiado larga crea problemas de manipulación.

4. Los costes de utillaje son más elevados que los de la extrusión-soplado, por lo que se necesitan volúmenes de producción elevados para que el proceso sea rentable.

5. Con algunas resinas y tamaños, los ciclos son más lentos que para los mismos en extrusión-soplado.