Caracterització dels plàstics: constitució, classificació, propietats, aplicacions, processos d'identificació i fabricació, cicle de vida i reciclatge.

1. ELS PLÀSTICS Glòria García García

2. HISTÒRIA DEFINICIÓ PROPIETATS CLASSIFICACIÓ PLÀTIC COM A RESIDU ACTIVITATS PROCEDIMENTS IDENTIFICACIÓ BIBLIOGRAFIA ÍNDEX CONSTITUCIÓ FABRICACIÓ

3. HISTÒRIA  1869 - el cel·luloide  1897 - la caseïna  1909 - la baquelita  1922 - els polímers  1927 - cautxú sintètic  1929 - acetat de cel lulosa  1930 - plexiglàs  1933 - polietilè  1.935 niló. La paraula mòmia deriva del terme "mummiya", que significa betum que és una resina natural.  El plàstic va ser el primer material sintètic creat per l'home.  1938 politetrafluoretilè (tefló)  1941 - Polièsters  1942 - Silicones  1943 - PVC  1953 - millora de la polimerització (Premi Nobel)  1953 - 1999 - període d'expansió

4. QUÈ SÓN? Els plàstics són compostos orgànics polimèrics a on els seus principals àtoms són els de C,O i H. Químicament són macromolècules (compostos de cadena molt llarga, molècules gegants) anomenades polímers . S’obtenen principalment per síntesi química i en menor mesura es poden trobar directament a la natura.

5. Els plàstics s'obtenen mitjançant polimerització de compostos derivats del petroli i del gas natural. La polimerització és una reacció química mitjançant la qual un conjunt de molècules de baix pes molecular monòmers s'uneixen químicament per formar una molècula de gran pes polímers tras l’aplicació de T, pressió o catalitzadors. ETILÈ

6. La polimerització CH 4 (metà) Etilè MONÒMER Polietilè POLÍMER C H H H H

7. TIPUS DE POLIMERITZACIÓ POLIADDICIÓ: els monòmers es van unint consecutivament formant llargues cadenes. Homopolímers i copolímers. POLICONDENSACIÓ: s’uneixen els monòmers normalment polifuncionals i s’alliberen petites molècules ( aigua, ClH...). Exemple els plàstics termoestables.

8. CONSTITUCIÓ DELS PLÀSTICS POLÍMERS: Naturals Artificials Sintètics ADDITIUS

9. TIPUS DE POLÍMERS POLÍMERS NATURALS: Cautxú que s’obté d’arbres tropicals. POLÍMERS ARTIFICIALS: per transformació dels polímers naturals. Exemples: ebonita per vulcanització del cautxú, galatita de la caseïna. POLÍMERS SINTÈTICS: es sintetitzen a partir de derivats del petroli i gas natural, són la majoria dels plàstics.

10. ADDITIUS Pigments Estabilitzants : mantenen invariables les propietats dels plàstics devant per exemple de la radiació ultravioleta de la llum. Lubrificants : faciliten la fabricació. Plastificants : augmenten la plasticitat. Extensors : augmenten el volum. Antiestàtics : augmenten la conductivitat elèctrica evitant que es carreguin estàticament.

11. CLASSIFICACIÓ DELS PLÀSTICS Tenint en compte el procés de polimerització: Addició Condensació Enllaços d’entrecruament En funció de l’estructura: Amorfs: no tenen una ordenació intramolecular i són transparents. Cristal·lins: ordre molecular, més densos i són opacs. En funció de la disposició de les molècules.

12. CLASSIFICACIÓ DELS PLÀSTICS Segons la disposició de les molècules que formen el polímers es distingeixen tres grups de plàstics: Termoestables Termoplàstics Elastòmers Les macromolècules estan disposades lliurement sense entrellaçar. Tenen la propietat d'estovar-se amb la calor, adquirint una forma que conserva al refredar-se. Les seves macromolècules s'entrecreuen formant una xarxa. A causa d'aquesta disposició només se'ls pot donar forma un cop. Un segon escalfament produiria la seva degradació. Les macromolècules estan ordenades formant una xarxa de pocs enllaços. Recuperen la seva forma i dimensions quan la força que actua sobre ells cedeix.

13. CLASSIFICACIÓ PLÀSTICS TERMOPLÀSTICS: Moldejables per calor sense modificació química. Reciclables. Cadenes moleculars lineals o molt poc ramificades. Ex: PVC, Polietilè, Poliestirè. TERMOESTABLES: Moldejables per calor amb modificació química irreversible. NO reciclables Ex: Baquelita, resines fenòliques, silicones. ELASTÒMERS: Emmotllables amb tècniques de la indústria del cautxú. Cadenes formen xarxes d'estructura àmplia i pocs enllaços transversals, bona elasticitat. Ex Polisoprè, cautxú nitrílic, cautxú fluorat, ...

14. Plàstics Termoestables Termoplàstics Elastòmers Resina de polièster Resina epoxi Baquelita Poliestirè PVC Niló Polietilè Polipropilè Cautxú Neoprè Silicona Melamina

15. TERMOESTABLES Estructura tridimensional: gran rigidesa, estabilitat física i mecànica. En escalfar-se no fonen i s'endureixen. No es poden reciclar. Cremen malament i són relativament fràgils. Exemples: Resines fenòliques - PF (baquelita) Resines d'urea - UF Resines de melamina - MF Resines de polièster - UP Resines epoxi - EP Poliuretà - PUR

16. TERMOESTABLES Resina de polièster (UP): Es comercialitza en dos envasos separats, un per a la resina i un altre per el catalitzador, que es barregen en el moment d'emprar. Aplicant capes successives sobre un motlle es fan piscines, carrosseries per a cotxes, etc. Resina epoxi (EP) : Té gran duresa tant com el polièster. S'utilitza com a adhesiu en construcció, com fonamentació per a les bancades de màquines i per a la fabricació de pintures que repel·leixen la pols.

17. Baquelita: És dur i molt resistent als àcids. Bon aïllant de la calor i de l'electricitat. Melamina: És més resistent als cops que la baquelita, es comercialitza en forma de xapes amb les que es fabriquen taulers per a taules i mobiliari de cuina. TERMOESTABLES

18. TERMOPLÀSTICS Els més utilitzats (4 de cada 5 plàstics). Gran varietat de propietats: Es poden reciclar. Es sintetitzen principalment per poliaddició. Inconvenient: poca resistència mecànica al ↑ T. Exemples: Policlorur de vinil - PVC: rígid o flexible Polietilè - PE: baixa (tou) o alta densitat (dur) Poliestirè - PS: dur o expandit Polimetacrilat - PMMA Poliamides - PA Fluorats - PTFE /Polipropilè – PP/ Polièster-PET

19. TERMOPLÀSTICS Poliestirè (PS): La forma rígida s'utilitza per fabricar estris de la llar, joguines, regles cole, pilots d'automòbil ... És transparent, amorf, rígid i dur. La forma escumada s'empra per la fabricació d'aïllants tèrmics i com a element de protecció per a embalatges. És l'anomenat suro blanc o porexpan. És aillant tèrmic i acústic. Polivinil (PVC): És molt resistent als agents atmosfèrics, de manera que s'utilitza per fabricar tubs i canalons de desguàs, portes, finestres, fils conductors,impermeables i paviments. És transparent, amorf, dur i rígid.

20. Poliamida (PA) o Niló: És un material molt dur, resistent a la torsio i tracció i gran resistència al trencament. S'utilitza per fabricar fil de pescar i com que ofereix molta resistència al desgast i poca al fregament s'utilitza per fabricar peces de màquines com lleves i engranatges. En la indústria tèxtil es fa servir per a la fabricació de tot tipus de teixits. Polipropilè (PP): És el termoplàstic que poseeix major resistència a l'impacte, és més dur que el polietilè però menys que el poliestirè. És el més lleuger i pot suportar temperatures de 175 º C. És un bon dielèctric. S'utilitza per fabricar para-xocs d'automòbils, joguines, tubs, ampolles ... TERMOPLÀSTICS

21. Polietilè: D’alta densitat (HDPE) és dur, fràgil, rígid i té més resistència al trencament i pot resistir temperatures properes als 100 º C. És un plàstic molt resistent a l'atac d'àcids pel que s'empra per a fabricar dipòsits, canonades i envasos de qualsevol tipus. També joguines. El de baixa densitat (LDPE) és més tou, flexible, menys rígid i admet temperatures properes als 70 º C. TERMOPLÀSTICS Es fabriquen bosses, cablejat elèctric, envasos i embalatge .

22. TERMOPLÀSTICS Politerftalat d’etilè o polièster (PET): molt rígid i resistent al trencament. Aplicacions: ampolles de begudes gasoses, fibres tèxtils, components electrònics, cinturons de seguretat...

23. TERMOPLÀSTICS Politetrafluoretilè o teflò (PTFE): resisteix T altes 300ºC i molt baixes -75ºC, repel·leix l’aigua, antiadherent, resistència al trencament petita, densitat molt elevada, no és rígid, molt elàstic i resisteix productes químics i dissolvents. Aplicació: protecció de peces, aillament de motors, coixinets, paelles.

24. TERMOPLÀSTICS Polimetacrilat de metil (PMMA): és el termoplàstic més rígid juntament al niló, és tenaç, transparent. Es fon a T molt baixa 60ºC i pot ser dur o semidur. Aplicacions: substitució al vidre, fars, rètols.

25. TERMOPLÀSTICS . Celofà: - Transparent (amb o sense color) -Flexible i resistent -Brillant i adherent - Aplicacions: embalatge, envasat, empaquetat.

26. ELASTÒMER O TERMOESTABLE . Poliuretà (PUR): . Segons la proporció dels seus components polièster + benzol. . Rígid i dur com el niló. . Tou, elàstic i flexible. Escuma per farcits, matalassos. . Escuma rígida com aïllant tèrmic i acústic: habitatges, vaixells… . Tous: pintures. . Antiadherent: aplicació en terres.

27. ELASTÒMERS Cautxú: El cautxú natural (latex) no es massa plàstic, s’oxida i es sensible als agents externs. El cautxú vulcanitzat és més voluminós, més rígid i més resistent a l’abrasió. El cautxú artificial s'utilitza per fabricar pneumàtics de cotxes, mitjançant un procés de vulcanització (3-20%S) . Si la quantitat de S és molt elevada s’obté l’ ebonita que es massa rígida. El cautxú sintètic és més resistent a l'atac d'agents químics i és millor aïllant tèrmic i elèctric. S'empra per a fabricar soles de sabates, mànegues de reg, corretges de transmissió ...

28. ELASTÒMERS Neoprè: a causa de la seva impermeabilitat s'utilitza per fabricar vestits d'immersió. Absorbeix molt bé les vibracions per la qual cosa s'utilitza en fonamentacions d'edificis, suport per a grans bigues ...

29. Silicona (SI): És molt resistent a l'atac d'agents químics i atmosfèrics, resisteix fins a 600ºC, insoluble en dissolvents, té una gran elasticitat i repel·leix l’aigua. A causa de les seves múltiples propietats té usos tan diversos com el segellat de juntes, adhesius, aïllant elèctric o en pròtesis mamàries. ELASTÒMERS

30. PROPIETATS Les propietats dels plàstics varien segons: Grau de polimerització: a mesura que és més gran també ho és el pes molecular i es milloren les propietats mecàniques. Compostos químics (monòmers i additius): la propietat d’un mateix plàstic varia segons l’additiu que s’afegeix. Grau de cristal·lització: quan més alt més densitat i més gran és la resistència a l’atac a productes químics i a la calor i més resistència mecànica. Estructura molecular: la xarxa tridimensional dels termoestables ofereix molta rigidesa. L’estructura reticulada dels elàtomers dóna un gran elasticitat.

31. PROPIETATS Resistència mecànica elevada: Els permet suportar tensions i pressions sense trencar ni desgastar. Baixa densitat: El plàstic és un material molt lleuger. Químicament inert: La majoria dels plàstics resisteixen l'atac dels àcids, àlcalis i pels agents atmosfèrics. A causa d'aquesta propietat es fan servir per les canonades que transporten l'aigua, per els dipòsits que contenen àcids ...

32. Conductivitat tèrmica: Són molt dolents conductors de la calor, per la qual cosa es fan servir com a aïllants tèrmics. Facilitat de coloració: Permeten variar el color l'acabat. Alguns plàstics són transparents pel que poden utilitzar com a substituts del vidre. Elasticitat: Recuperen la seva forma original amb facilitat. Sobre tot el grup de elastòmers. A causa d'aquesta propietat es fan servir per soles de sabates, vestits de bus, gomes ...

33. Conductivitat elèctrica: No són conductors elèctrics. A causa d'això s'utilitzen per a recobrir els cables que transporten l'energia elèctrica, per fabricar endolls, interruptors ... Baixa temperatura de fusió: Els plàstics passen d'estat sòlid a líquid a una temperatura molt baixa, de manera que abarateixen els processos de fabricació. Però no poden usar-se per fabricar objectes que necessitin una alta resistència a la calor.

34. PROPIETATS Facilitat de transformació i conformació: productes més econòmics i es poden obtenir formes molt variades. Són combustibles: excepte el tefló. Coeficient de dilatació elevat .

35. PLÀSTIC COM A RESIDU No és biodegradable. La majoria dels plàstics tenen una vida útil molt curta (d’un sol ús). Es generen grans quantitats de residus sòlids que després dels residus orgànics i el paper són els més importants si tenim en compte el volum. Malversació d’energia i de recursos naturals limitats. A vegades contenen productes perillosos com el metall cadmi que s’utilitza com a colorant. Quan s’incineren produeixen contaminació atmosfèrica i el PVC allibera dioxines (HCl).

36. Les restes de material plàstic s'han de separar dels altres residus ja que és possible el seu tractament i reciclatge. En els objectes plàstics solen tenir dos símbols: Ens permeten identificar Indica que l' el tipus de plàstic amb el qual empresa ha estat fabricat. ECOEMBES s'encarregarà del seu tractament i reciclatge PLÀSTIC COM A RESIDU 1 PET Polietilenterftalat 2 PEAD Polietilè d’alta densitat 3 PVC Polivinil de clorur 4 PEBD Polietilè de baixa densitat 5 PP Polipropilè 6 PS Poliestirè 7 ALTRES

37. COM DISMINUIR ELS RESIDUS Reducció del seu ús: menys comoditat i evitar envasos individuals. Reutilització . Recuperació i reciclatge : R. mecànic : termoplàstics. R. químic : recuperació dels constituents químics dels plàstics termoestables mitjançant piròlisi, hidrogenació, gasificació o tractament amb dissolvents per poguer utilitzar-los de nou com a materia primera. R. d’energia per encineració : contaminació d’atmosfera.

38. Què fer amb els residus plàstics? CENTRES RECICLADORS PLANTA DE TRANSFERÈNCIA PLANTA DE CLASSIFICACIÓ MATERIAL CLASSIFICAT ENVASSOS DE PLÀSTIC LLAUNES TETRA-BRICKS

39. RECICLATGE PLÀSTICS http:// www.estrucplan.com.ar /Producciones/ entrega.asp?IDEntrega =1065 http:// waste.ideal.es / plastico.htm http:// www.interempresas.net / plastico / Articulos / Reciclado_y_medio_ambiente /

41. PROCEDIMENTS IDENTIFICACIÓ Assaig de densitat : dissolucions del NaCl (0,9 fins 2 g/cm3). Assaig de solubilitat : els plàstics més polars seran solubles en dissolvents polars. La solubilitat està relacionada inversament amb el pes molecular. Assaig de fusió per calor Assaig de combustibilitat : s’analitza la flama i l’olor.

42. PROCEDIMENTS IDENTIFICACIÓ Assaig de flexibilitat Assaig de fractura Assaig de tracció: amb provetes. Assaig de resiliència

44. FABRICACIÓ DE PRODUCTES 1 .- Conformació per extrusió: El plàstic en grans s'aboca sobre la tremuja i es fa passar per un eix giratori que s'escalfa fins a 250 º C, obtenint una pasta uniforme. El plàstic surt en forma de fil per la boca. Se sol utilitzar aquest mètode amb termoplàstics.

45. EXTRUSIÓ

46. 2 .- Extrusió i bufat: El plàstic que surt de la boca de l'extrusió s'introdueix en l'interior d'un motlle i se li injecta aire a pressió. El plàstic s'expandeix adaptant-se a la forma del motlle. Amb aquest mètode es fabriquen ampolles i altres recipients. Aquest mètode s'aplica amb termoplàstics.

47. BUFATGE

48. 3.- Calandratge: S'escalfa el plàstic en forma de grans fins que adquireixi una densitat pastosa. A continuació es fa passar la pasta obtinguda a través de parells de corrons la separació és cada vegada menor. S'obté una làmina de plàstic que és refredada fent-la passar per un bany líquid o un corrent d'aire. Aquest mètode es pot aplicar tant a termoestables com a termoplàstics.

49. CALANDRATGE

50. S'introdueix en la tremuja el plàstic granulat, el cargol gira i empeny el material a l'interior d'un motlle refrigerat amb aigua per que el plàstic es solidifiqui. El motlle s'obre i expulsa la peça. Aquest mètode sol aplicar-se amb termoplàstics, per fabricar sèries de peces de formes senzilles. També es pot aplicar a termoestables sempre que es controlin els valors de pressió i T. 4 .-Injecció:

51. INJECCIÓ

52. És un mètode idoni per fabricar, amb termoestables, grans sèries de peces amb formes senzilles. El plàstic és introduït a l'interior d'un motlle calent, amb l'ajuda d'un sistema pneumàtic o hidràulic el plàstic omple per complet el motlle. La peça és desemmotlla un cop freda. 5 .- Compressió:

53. És un mètode similar al de compressió, però en aquest cas el plàstic és empès per un èmbol a l'interior d'un motlle. Per fabricar grans sèries de peces s'utilitzen motlles iguals disposats en forma de raïm. Un canal de distribució és l'encarregat de fer fluir la pasta a tots els motlles . Aquest mètode se sol utilitzar amb termoplàstics. 6 .- Transferència:

54. Es posa una làmina de plàstic amb les mesures desitjades sobre el motlle, amb un llum d'infrarojos s’estova el plàstic i per l'altra cara de la làmina es succiona l'aire creant un buit. D'aquesta manera el material es desplaça adoptant la forma del motlle. És un mètode adequat per a termoplàstics. 7 .- Termoconformació:

55. 8 .- Immersió Es passa l’objecte que es vol plastificar per un bany de solució plàstica. Aplicacions: plastificar teixits, papers, botes, guants...

56. 9 .- Escumeig S’obtenen productes 95% gas + 5% volum de plàstic. Es pot realitzar amb diferents tècniques: Introduir aire en el plàstic per agitació. Insuflació. Afegir un agent escumant dins d’un motlle i per efecte de la calor es dóna una reacció química i s’allibera gas. Aplicacions: productes de baixa densitat i conductivitat tèrmica molt baixa. Embalatges, aïllaments tèrmics i acústics,esponges...

57. ESCUMEIG

58. 10 .- Emmotllament centrífug El plàstic granulat es posa en l’interior d’un motlle de dues parts, es tanca, s’escalfa i a l’hora es fa girar, amb l’efecte de la força centrífuga el material fos es distribueix per les parets del motlle. Aplicacions: canonades de gran tamany, objectes sòlids buits.

59. 11 .- Filatura

60. ACTIVITATS Digas quin tipus de plàstic es fa servir en cada cas: OBJETE TERMOPLÀSTIC TERMOESTABLE ELASTÒMER PLÁSTIC CABLES CORDES FINESTRES JOGUINES TUBS

61. 2.- Quin mètode de conformació de plástics utilitzaries per fabricar els següents objetes? a.- Bosses b.- Ampolla d’aigua c.- Vaixella d.- Tub e.- Màniga 3.- Busca a casa teva cinc objectes de plàstic i identifica el plàstic amb el qual s’ha fabricat llegint el símbol de reciclatge. 4.- Què hem de fer amb els residus de plàstic?.

62. MARCA LA CORRECTA 1. Per quin tipus de molècules es formen els plàstics?: Unimolècules. Macromolècules. Micromolècules. 2. Com emmagatzemen les matèries plàstiques en les grans empreses? En grans blocs amb forma de piràmide. Dins de caixes també de plàstic. En forma de boletes i en petits quadrats.

63. 4. Quines d'aquestes es consideren propietats físiques dels plàstics? La seva feblesa. Absorció de l'energia, resistència als àcids. Absorció de l'energia, resistència a l'impacte. 5. Amb quin problema ens hi trobarem si llencem el plàstic als abocadors sense control? Es desprèn CO 2 . Aquest és un lloc correcte ja que el plàstic pot fer de compost per a la terra. Triga molts anys en desaparèixer i es poden filtrar additius a les aigües subterrànies.

64. BIBLIOGRAFIA www.wikilearning.com www.monografías.com www.librosvivos.net www.aniq.org.mx www.cep - inform.es www.about.org www.sogama.es www.ecoembes.com www.wikipedia.org www.museo.canon.com www.revistaplasticosmodernos.com