Rediseñando en plástico

Desde hace más de 50 años existen cantidad de artículos fabricados en plástico, de todo tipo, a nivel de calidad y ámbito industrial. A pesar de todo, para una gran parte de la sociedad, continúan siendo objetos que sustituyen el real hecho de cerámica, madera, metal, etc.

Muchos diseñadores continúan subrayando este carácter de sustitución ya que al realizar un determinado bien en plástico, lo único que hacen es trasladar “calcando” el mismo sin tener en cuenta ni las propiedades ni características de los plásticos, ni tan siquiera el proceso de producción de los mismos.

El porqué se piensa en el plástico como sustitución, es debido a muchas razones de las que se puede apuntar:

  1. Disponibilidad de polímeros.
  2. Objetos de función decorativa o de envoltura.
  3. Objetos con poca demanda mecánica y de poca duración

La mejora en la aplicación de los plásticos en ciertos sectores y la sofisticación de los procesos de producción ha motivado contemplar el plástico con otra perspectiva, como es el caso de automoción, juguetes, etc. y el diseño destinado a una “vida larga” por las enormes cualidades de los plásticos para conseguir bienes de equipo de gran resistencia, duración y estética de forma, gracias a sus propiedades lo que los hacen insustituibles.

Diseño de bienes de equipo de vida larga

A excepción de juguetes y envases, los bienes duraderos, se fabrican con materiales tradicionales, tales como, acero, aluminio, madera, cristal; intentar sustituir estos productos por plástico, fabricando pieza a pieza, no tiene sentido ya que los ratios de precio y propiedades mecánicas son favorables netamente a los productos tradicionales. Con esta diferencia, puede parecer imposible hacer bienes de equipo con material plástico; sin embargo, eso es posible, si se abandona la filosofía de la sustitución pieza a pieza en favor de un desarrollo global del producto.

Tal filosofía, conlleva cuatro campos de actividad:

  • Diseño, como arte de concebir una pieza teniendo en cuenta las características del material, opción de fabricación e ingeniería.
  • Análisis: predecir la calidad del producto en función de las herramientas de cálculo en ingeniería.
  • Ciencia de los materiales: conocimiento del comportamiento de los materiales en la vida real y en laboratorio.
  • Proceso de fabricación: conocimiento de la transformación de materia prima con toda la maquinaria y equipamiento utilizado.

Esta cultura hay que aplicarla al plástico.

Estructura de un producto tradicional

Un bien está compuesto normalmente por numerosas piezas que cumplen una función durante un período de tiempo. TV, telefonía, electrodomésticos, aviones, automóviles, barcos, etc., son conjuntos de piezas ensambladas; por ejemplo, un avión consta de aproximadamente 250.000 piezas.

Una primera pregunta que surge a las primeras de cambio es el porqué de tantas piezas; esto es debido porque el diseño está basado en materiales tradicionales que se encuentran en el mercado en tamaños y formas normalizadas. Se pueden adquirir láminas de acero en distintos espesores, anchuras y longitudes, vigas de geometrías sencillas. Pero en el momento en que se solicita irregularidad, placas de doble curvatura, etc., es cuando se necesita un material sin restricciones en la forma, como le ocurre al plástico. El coste muchísimo más elevado de los materiales tradicionales en transformación, montaje fiable, planta o taller, transporte y manutención, almacenamiento, empaquetado y acabados, son gastos a considerar en un proceso de diseño con materiales tradicionales en donde un fallo de uno solo, supone el fallo de todo el producto.

Las versiones en plástico de las mismas piezas, pueden rendir la misma propiedad funcional de la misma, como por ejemplo, materiales compuestos, fibra de vidrio, resinas, etc. y un fallo en una pieza, no solo no supone el fallo del producto, sino, que se vuelve a reutilizar y con propiedades para la fabricación, a veces mucho mejores en máquina que la materia prima original o virgen.

 Tipos de plásticos
  • Termoplásticos: son aquellos plásticos que al ser calentados a temperaturas entre 50 y 200° C alcanzan un estado de plasticidad que les permite ser moldeados. Esto permite recuperar los plásticos de desecho para ser remodelados y formar nuevos objetos. Estos plásticos son flexibles y resistentes a los golpes.
  • Termoestables: una vez moldeados por el calor, ya no pueden recuperar su forma primitiva. Una vez endurecido por el calor, ya no es posible que vuelva a adquirir una forma maleable. Son duros aunque frágiles. Si se calientan, se hacen carbón pero no se ablandan.
  • Elastómeros o cauchos: son muy elásticos. Permiten grandes deformaciones sin rotura recobrando su forma inicial. No se pueden fundir de nuevo.
  • Fibras: corresponden a una horma comercial de los plásticos termoestables. Sus moléculas tienen una dirección preferencial de ordenación. Es resistente a la tracción, se puede lavar fácilmente y ni se arruga, ni se encoge.

Familias de plásticos

  • Termoplásticos
    • Policarbonato PC
      • Se obtiene del ácido carbónico
      • Es transparente
      • Permite el paso de la luz
      • Tiene una gran resistencia mecánica, tenacidad, y rigidez
      • Se utiliza para cámaras fotográficas, cascos de seguridad…
    • Cloruro de polivinilo PVC
      • Se obtiene del acetileno y del ácido clorhídrico
      • Tiene gran resistencia mecánica
      • Se comercializa en dos formas
        • PVC rígido: tuberías, ventanas…
        • PVC plastificado: recubrimiento de cables, mangueras…
    • Polipropileno PP
      • Se obtiene por la polimerización del propileno
      • Es de los mas baratos
      • Tiene una dureza y flexibilidad aceptables
      • Se utiliza para maletas, césped, bolsas para alimentos…
    • Polietileno PE
      • Se obtiene por polimeracion del etileno
      • Su color es transparente
      • Tiene dos formas de comercialización
        • De alta densidad HDPE: tiene resistencia mecánicas se utiliza para juguetes, tuberías…
        • De baja densidad LDPE: tiene menor resistencia mecánica y se utiliza para bolsas, sacos de dormir…
    • Polimetacrilato PMMA
      • Se obtiene del acetileno
      • Son transparentes
      • No se decoloran
      • Aplicaciones: pilotos de automóviles, gafas protectoras…
    • Poliestireno PS
      • Se obtiene del benceno y del etileno
      • Resistente a los agentes externos
      • Se comercializa de dos formas
        • Poliestireno duro: transparente. Se usa para filmes de película. Cintas de video…
        • Poliestireno expandido: se utiliza en aislamientos, hueveras…
    • ABS acrilonitrilo-butadieno-estireno
      • Es de la misma familia que PS
      • Se obtiene por copolimerizacion
      • Es muy resistente
      • Y se utiliza para carcasas de televisores, ordenadores…
  • Termoestables
    • Resinas fenolicas PF
      • Se obtienen del fenol y del formol
      • El olor del fenol se mantiene
      • Se le añaden cargas
      • Se utiliza en carcasas de motores, manivelas…
    • Resinas úricas
      • Proceden de la urea y del formol
      • No tienen olor
      • Se obtienen platos, vasos…
    • Resinas melaminicas MF
      • Se fabrican a partir de melamina y formol
      • No desprenden olor ni sabor
      • Se utiliza para el recubrimiento de tableros
    • Resinas de poliéster UP
      • Se obtiene del alquitrán de la hulla y del estirol
      • Son incoloras
      • Resisten temperaturas de hasta 200º
      • Se emplean en recubrimientos
    • Resinas de epoxi EP
      • Se obtienen del fenol y el acetileno
      • En estado liquido son muy venenosas
      • Son fáciles de trabajar
      • Se emplean en la fabricación de adhesivos, barnices…
    • Poliuretano
      • Se obtiene de un poliéster y un derivado del belzon
      • Se fabrican muchos productos
        • Esponjosos: esponjas, colchones…
        • Barnices
        • Pegamentos

 Propiedades de los plásticos.

A continuación, veremos las propiedades de los plásticos, que los hacen tan especiales y útiles:
  • Son baratos (tienen un bajo coste en el mercado).
  • Tienen una baja densidad.
  • Existen materiales plásticos permeables e impermeables, difusión en materiales termoplásticos.
  • Son aislantes eléctricos.
  • Son aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy elevadas.
  • Su quema es muy contaminante.
  • Son resistentes a la corrosión y a estar a la intemperie.
  • Resisten muchos factores químicos.
  • Algunos se reciclan mejor que otros, que no son biodegradables ni fáciles de reciclar.
  • Son fáciles de trabajar.

Fabricación de objetos de plástico

A continuación, hablaremos del proceso de fabricación de objetos y piezas de plásticos, parte importante en la vida de los plásticos.Se diseña el molde, una pieza normalmente de acero o aluminio que se usa para dar forma al plástico. Este molde es creado por ingenieros mediante el uso de programas de diseño en el ordenador.

  1. El molde suele realizarse usando el método del mecanizado, con una fresadora.
  2. Por último, para fabricar la pieza, se usa plástico en grano, conocido como gránulos de plástico, que proviene, como ya vimos en el punto anterior, de derivados del petróleo. Estos gránulos, se calientan y se adaptan al molde, según el método usado de una manera u otra.

A continuación, veremos esos métodos de fabricación.

  • Compresión: Este método se usa con plásticos termoestables, principalmente. Consiste en colocar el plástico en un molde de acero, que se calienta, para que se vuelva pastoso el plástico. A continuación se aplica presión con una prensa hidraúlica y el plástico adquiere la forma deseada.
  • Extrusión: Consiste en hacer pasar el plástico fundido por una boquilla, que determina la forma final del producto.
  • Inyección: En una máquina similar a la usada en la extrusión, se introduce el plástico, que en vez de salir por una boquilla, es metido a presión en un molde, donde se enfría y adquiere la forma final.
  • -Soplado: El plástico se introduce en un molde, donde por un tubo se introduce aire a presión, dandole forma hueca al plástico, que adopta la forma de las paredes del molde.
  • Conformación por vacio: Se calienta una lámina de plástico, que es presionada por un molde, el cual luego se retira. La lámina habrá adoptado la forma del molde.
  • Calandrado: Se introduce el plástico caliente en una calandradora, que no es más que una sucesión de rodillos que aplanan el plástico. Fundamentalmente, se usa para fabricar láminas de PVC.
  • Rotomoldeo: Se introduce el plástico caliente en un molde, que se gira suavemente. La fuerza centrífuga, hace que el plástico se adapte al molde. Se usa para objetos muy grandes.
  • Moldeo por inmersión: Se introduce el molde en un contenedor con plástico fundido. Luego se saca y se deja secar, sacandolo del molde. Se usa para cosas como guantes y demás formas.