Tema 1.1. Desarrollo Histórico de los Plásticos. Salud y Seguridad PDF

TEMA 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD BLOQUE TEMÁTICO I. MATERIALES POLIMÉRICOS  2 BLOQUE TEMÁTICO I. MATERIALES POLIMÉRICOS 1.1. Desarrollo histórico d...

TEMA 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD BLOQUE TEMÁTICO I. MATERIALES POLIMÉRICOS  2 BLOQUE TEMÁTICO I. MATERIALES POLIMÉRICOS 1.1. Desarrollo histórico de los plásticos. Salud y Seguridad 1.2. La naturaleza química de los polímeros 1.3. Estados de agregación de los polímeros 1.4. Relación entre el estado de agregación y las propiedades 1.5. Polímeros Termoplásticos, Termoendurecibles y Elastómeros 1.6. Aditivos 1.7. Procesado de polímeros 1.8. Mecanizado y procesos de unión en polímeros 1.9. Adhesivos 1.10. Tratamientos superficiales y acabados de aplicación a productos industriales 1.11. Consideraciones sobre materiales, diseño de moldes y fabricación de piezas y productos plásticos 1.12. Reciclado de materiales poliméricos Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  3 TEMA 1.1. Desarrollo histórico de los plásticos. Salud y seguridad 1. Introducción 2. Introducción histórica de los plásticos 2.1. Plásticos naturales 2.2. Primeros materiales poliméricos naturales modificados 2.3. Primeros plásticos sintéticos 2.4. Plásticos sintéticos comerciales 3. Clasificación de los polímeros 4. Salud y seguridad 4.1. Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  4 1. INTRODUCCIÓN Vieja visión de los plásticos → baratos y sucios Papel esencial de los polímeros en la vida diaria: Aislantes eléctricos, en neumáticos, y como envoltura para alimentos, por mencionar sólo tres aplicaciones. No hay otra clase de material que sea capaz de sustituirlos. Alimentación: Plástico vs. vidrio, papel u hojalata. Ropa, calzado, transporte, tuberías y muchas otras aplicaciones,... La palabra plástico tiene ciertas connotaciones negativas en el lenguaje usual: “pan de plástico” o una “sonrisa de plástico”, o simplemente cuando se dice con cierto desdén “esto es de plástico”. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  5 1. INTRODUCCIÓN La raíz de esa aparente contradicción es más bien psicológica: 1. En primer lugar, el hecho de que los plásticos sean relativamente modernos y que han sido concebidos como sustitutos hacen que sean considerados como “inferiores” a los otros “materiales reales”: o Históricamente, fueron desarrollados como imitación de otro material. Por ejemplo, la imitación de mármol, el césped artificial de polipropileno o las lámparas de mesa de imitación de ónice, tejido, vidrio, muebles, … o Sin embargo, ¿qué tipo de sustituciones esenciales han posibilitado los plásticos? Precursor prótesis dentales, Prótesis de cadera parcialmente de plástico, férulas, adhesivos, etc. o También, hay un gran número de sustituciones que, si no son esenciales, mejoran mucho las ventajas. En la automoción: la sustitución de las aleaciones de metales por los plásticos ha producido grandes mejoras en seguridad, reducción de ruidos, peso, comodidad y economía de combustible. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  6 1. INTRODUCCIÓN 2. La segunda causa principal del rechazo a los plásticos: amenaza para el medio ambiente. o Presencia de botellas y objetos de plástico en parajes naturales, playas, “mar de plástico”, microplásticos, etc. o La industria del plástico parece tener un papel importante en el aumento del consumo mundial de petróleo (1960 era 1,5%, en 1990 un 7% y más recientemente, 4-5%). Demanda de petróleo crudo y su empleo en industria química. No obstante, los plásticos pueden ser reciclados y los que no, pueden revertir su energía al ser aprovechado como combustible. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  7 1. INTRODUCCIÓN 3. La tercera causa principal del antagonismo a los plásticos ha sido su mal diseño. o El desconocimiento sobre los plásticos ha dado lugar a su empleo en aplicaciones y con funciones no adecuadas a su naturaleza. Por ejemplo: emplear poliestireno (PS) para aplicaciones en las que se requiere cierta tenacidad. o Así, un fallo de la pieza de plástico mal diseñada → "el material es un plástico", en vez de recaer esta crítica sobre el diseñador. o Por el contrario, si un acero suave es mal empleado en un ambiente corrosivo y falla, en un lugar donde el empleo de un acero inoxidable hubiera sido lo recomendado, → “mal diseño”. Por último, esta imagen negativa como “sustituto” no es aplicada igualmente a las gomas o elastómeros y termoestables. – Las gomas comenzaron a usarse mucho antes (finales del siglo XIX), dando lugar a nuevas aplicaciones hasta entonces imposibles (neumáticos de automóvil). – Sin embargo, las gomas y resinas son parientes de la familia de polímeros al igual que los plásticos, pero no se suele relacionar su gran parentesco. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  8 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS o Mucho antes del desarrollo de los plásticos comerciales, algunos materiales existentes presentaban características singulares parecidas. En la actualidad estos materiales se denominan plásticos naturales y constituyen el punto de partida de la historia de los materiales plásticos. o En este apartado se proporciona información sobre las ventajas de los primeros plásticos y las dificultades que suponía su fabricación. Se presentan los materiales empleados y sus procedimientos de fabricación, sin olvidar la poderosa influencia que ejercieron los pioneros en la industria de los plásticos. El desarrollo de este apartado se divide en: ✓ Plásticos naturales ✓ Materiales plásticos naturales modificados ✓ Primeros polímeros sintéticos ✓ Plásticos sintéticos comerciales Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  9 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.1. Plásticos naturales ◘ En la Edad Media, muchos apellidos (segundos nombre o apodos) indicaban, a menudo, el oficio. Herrero, Carpintero, Tejedor, Sastre y Carretero, Tonelero, Astero (Horner). ◘ La artesanía del asta natural no es irrelevante en absoluto para la industria de los plásticos, y trabajan el cuerno, pezuñas y, en ocasiones, conchas de tortuga. Más tarde, las propiedades únicas del cuerno inspiraron la búsqueda de sustitutos. Materiales resistentes, translúcidos, ligeros y/o moldeables Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  10 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.1. Plásticos naturales Asta natural ◘ Cucharas, peines y faroles son algunos de los objetos cotidianos que hacían los trabajadores del cuerno (asteros) en Europa durante la Edad Media. ◘ Propiedades: No se corroían, eran flexibles, suaves y brillantes. Traslúcido. Se doblaban sin romperse y resistían cierto impacto. ◘ Ningún otro material proporcionaba esta combinación de características. ◘ Mucho antes, en la época de los faraones de Egipto (año 2000 a.C.), fabricaban ornamentos y utensilios con caparazones de tortuga. ◘ Proceso de trabajo: Ablandar + prensar hasta conseguir formas planas + embutición en molde para crear una forma útil. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  11 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.1. Plásticos naturales Asta natural Peines ◼ Falta de consistencia dimensional y escasa "fluidez" del cuerno → búsqueda de sustitutos. El desperdicio implícito en la forma del asta motivo más que favoreció el interés por otras alternativas. Botones ◼ Los botones no requerían propiedades físicas muy especiales. Suficientemente gruesos para mostrarse resistentes y carecían de púas frágiles. Lo que impulsó a investigar nuevas alternativas fue el propio trabajado del cuerno. La extracción de la masa de tejido y la limpieza de la membrana viscosa del interior del cuerno eran tareas sucias que estaban asociadas con los fuertes malos olores de los cuernos hervidos. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  12 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.1. Plásticos naturales Goma laca ◘ Marco Polo, ~1290, la encontró en la India, donde se había usado durante siglos. ◘ Un insecto, una pequeña chinche llamada lac, se alimenta de la savia que extrae de la planta invadida y exuda un líquido espeso que se seca lentamente. ◘ La secreción endurecida tiene propiedades únicas. Cuando se limpia, se disuelve en alcohol y, si se aplica sobre una superficie, produce un recubrimiento brillante, casi transparente. En inglés, shellac, es muy descriptiva, ya que se refiere a la concha (shell) de la chinche lac. ◘ Además de servir de recubrimiento protector para muebles y suelos, la goma laca sólida es moldeable. Con calor y presión puede fluir por los intersticios de moldes con complicados detalles. Se moldeaban botones, pomos y aislantes eléctricos. Hacia 1870, se había establecido la actividad del moldeo con goma laca. Fue impulsada enormemente por la fabricación de los discos del fonógrafo. ◘ Las piezas de este material mantuvieron su posición en la floreciente industria de los primitivos plásticos hasta 1930. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  13 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.1. Plásticos naturales Gutapercha ◘ Gutapercha: polímero natural con propiedades llamativas. Procede de los árboles Palaquium gutta originarios de Malasia. El material se ablandaba en agua caliente y después se moldeaba por presión manual hasta conseguir la forma deseada. Condujo al nacimiento de la Gutta Percha Company, que se mantuvo activa hasta 1930. ◘ A temperatura ambiente se solidifica. Aunque se deforma, no se rompe fácilmente. Es inerte y resistente al vulcanizado. Su resistencia ante el ataque de productos químicos la convirtió en un excelente aislante para cables y conductores eléctricos. ◘ El éxito del primer cable telegráfico bajo el agua que logró cruzar el Canal de la Mancha desde Dover hasta Calais, se debió al aislamiento con gutapercha. La gutapercha sirvió, asimismo, para proteger el primer cable trasatlántico, que se tendió en 1866. ◘ No fue superado como material aislante hasta que no empezaron a desarrollarse los plásticos sintéticos en las décadas de 1920 y 1930. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  14 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.2. Primeros materiales poliméricos naturales modificados ◘ La recolección, recuperación o purificación de polímeros naturales era complicada. El uso de estos materiales en los procesos de fabricación resultaba difícil. Prácticamente cualquier material que tuviera potencial como sustituto del asta natural, de la goma laca o de la gutapercha era objeto de atención. ◘ Muchos materiales constituyeron un rotundo fracaso. Otros, no servían en su estado natural, pero resultaron útiles tras su alteración química. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  15 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.2. Primeros materiales poliméricos naturales modificados Caseína La caseína, material obtenido del suero de la leche, tuvo cierto valor como cuerno artificial. La tentativa no estaba exenta de problemas, ya que los artículos moldeados se disolvían al mojarse. La caseína no constituyó un rival significativo al cuerno hasta 1897. En aquel año, un impresor alemán, Adolf Spitteler, descubrió cómo endurecer la masa de la caseína con formaldehído. La caseína endurecida fue bautizada como GALATITA, que significa piedra láctea. Se trataba de un plástico moldeable para fabricar botones, mangos de paraguas y otros objetos pequeños. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  16 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.2. Primeros materiales poliméricos naturales modificados Caucho ◘ El caucho natural es un látex natural → savia o jugo de muchas plantas o árboles (Hevea Brasiliensis). En comparación con la gutapercha, tenía poca importancia a nivel industrial. Es muy sensible a la temperatura en condiciones climatológicas cálidas; si se calienta se ablanda y, a una temperatura ambiente fría, se vuelve rígido. ◘ En 1839, Charles Goodyear descubrió que la combinación de azufre en polvo con caucho mejoraba enormemente sus características (vulcanización) → caucho vulcanizado. Con cantidades superiores de azufre, hasta un 50%, se producía ebonita, un caucho duro pero frágil como el vidrio. Tras la Exposición Universal de Londres en 1851, Goodyear convenció a muchos de que el caucho vulcanizado encerraba un inmenso potencial comercial. ◘ Los asteros estaban especialmente interesados en el caucho duro como sustituto del asta natural. Sin embargo, el aspecto del caucho no ofrecía ninguna ventaja (negro o marrón oscuro y olor a azufre). Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  17 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.2. Primeros materiales poliméricos naturales modificados Celuloide ◘ Para obtener el celuloide, se sometía la celulosa en forma de hilos de algodón a una serie de modificaciones químicas. Una de las alteraciones consistía en convertir el algodón en nitrocelulosa. En 1846, el químico suizo C. F. Schönbein descubrió que una combinación de ácido nítrico y ácido sulfúrico transformaba en explosivo al algodón. La nitrocelulosa explosiva está altamente nitrada. La celulosa moderadamente nitrada no es explosiva, pero resulta útil en otros sentidos. ◘ Esta se denomina piroxilina, un material que se disuelve en varios disolventes orgánicos. Cuando se aplica sobre una superficie, se evaporan los disolventes, quedando una capa fina transparente. Dicha película se denominó colodión. Su uso se extendió cada vez más como vehículo para materiales fotosensibles. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  18 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.2. Primeros materiales poliméricos naturales modificados Celuloide ◘ Un americano, John W. Hyatt, se empeñó en conseguir un material sólido a partir de piroxilina. En 1870, patentó un proceso para la obtención de un nuevo material, al que llamó CELULOIDE. Para ello, mezcló piroxilina en polvo con goma de alcanfor pulverizada. El celuloide era un buen sustituto del asta natural. Podía imitar fácilmente al marfil, a la concha de tortuga y al cuerno. ◘ El celuloide no resultaba adecuado para la mayoría de las aplicaciones industriales. Pero sí satisfacía las necesidades de una importante aplicación: las películas fotográficas. Ningún otro material se equiparaba en propiedades, hasta que se inventó una película de seguridad en la década de 1930 que constituyó el sustrato fotográfico que eliminaba el peligro de incendios. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  19 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.3. Primeros plásticos sintéticos Baquelita ◘ El químico e investigador Dr. Leo H. Baekeland, en junio de 1907, mientras trabajaba sobre la reacción química del fenol y formaldehído, descubrió un material polimérico al que llamó baquelita. ◘ El uso de la baquelita se extendió rápidamente y, en contraposición con el celuloide, enseguida encontró aplicaciones más allá de la moda y los accesorios. Otras empresas empezaron a producir materiales fenólicos, que son plásticos semejantes a la baquelita. ◘ En 1914, se comenzó a utilizar resinas fenólicas para auriculares de teléfono, y las cámaras fotográficas las empleaban para sus cubiertas. En 1916, Delco empezó a utilizar fenólicos para las piezas moldeadas aislantes en sistemas eléctricos de automóvil. ◘ Con la baquelita comenzó una nueva era para los plásticos. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  20 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.4. Plásticos sintéticos comerciales Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  21 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.4. Plásticos sintéticos comerciales Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  22 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.4. Plásticos sintéticos comerciales Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  23 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS 2.4. Plásticos sintéticos comerciales Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  24 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS HISTORIA DE LOS POLÍMEROS Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  25 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  26 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  27 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  28 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  29 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  30 2. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA DE LOS PLÁSTICOS HISTORIA DE LOS POLÍMEROS https://www.studocu.com/es-mx/document/universidad-tecnologica-de-altamira/integradora/historia-de-los- polimeros/15663152 Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  31 3. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Clasificación según su origen: Los polímeros naturales son aquellos que proceden de seres vivos. Se usan desde hace siglos: caucho, algodón, seda, cuero, lana, … Otros polímeros naturales como las proteínas, enzimas, ADN y ARN, tienen gran importancia en los procesos biológicos. La investigación científica ha permitido el desarrollo de polímeros sintéticos, que se sintetizan a partir de moléculas orgánicas: hidrocarburos (gas a T y P ambientales) en presencia de un catalizador y en condiciones apropiadas de P y T, se transforman en materiales poliméricos sólidos. Ejemplo: el Nylon, PVC, PE. Los polímeros semisintéticos son los obtenidos por la transformación química de los polímeros naturales, sin que se destruya de modo apreciable su naturaleza macromolecular. Ejemplo: caucho vulcanizado. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  32 3. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Clasificación según la escala de fabricación y el tipo de aplicación: Los plásticos de uso general (“Commodity plastics”) son de consumo masivo a pesar de constituir un grupo reducido. Tienen un precio bajo y propiedades buenas. Entre éstos figura el Polietileno de Baja (LDPE) y Alta Densidad (HDPE), el Poliestireno (PS), Polipropileno (PP), Policloruro de Vinilo (PVC), Polietilentereftalato (PET), etc. Polietileno Polipropileno Los Plásticos técnicos o de ingeniería. Grupo de plásticos que su precio es alto y se consumen poco. Presentan importantes aplicaciones y propiedades específicas. Entre estos destacan las poliamidas (PA), policarbonato (PC), poliacetal (POM), etc. Poliamida Policarbonato Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  33 3. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Clasificación según la escala de fabricación y el tipo de aplicación: Los adhesivos sintéticos son sustancias capaces de mantener unidas las superficies de contacto de dos sólidos (ya sean del mismo o de distinto material). Estos adhesivos sintéticos de tipo polimérico (procesos de encolado) han sustituido en ocasiones procesos clásicos de soldadura y remachado. Destacan las resinas de urea-formaldehído, epoxi, poliéster, vinílica, caucho sintético, derivados de la celulosa, etc. La materia prima para elaborar un polímero puede provenir de: fuentes naturales, carbón, gas natural y petróleo. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  34 3. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Clasificación según la estructura interna y propiedades (comportamiento mecánico y temperatura): Termoplásticos - Presentan estructura lineal o ramificada sin reticulaciones Elastómeros - Presentan estructura ligeramente reticulada o entrecruzada (casi lineales) Termoestables o termoendurecibles - Presentan estructura fuertemente reticulada o entrecruzada en tres dimensiones Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  35 3. CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS Clasificación según la estructura interna y propiedades (comportamiento mecánico y temperatura): Termoplásticos - Presentan estructura lineal o ramificada sin reticulaciones Elastómeros - Presentan estructura ligeramente reticulada o entrecruzada (casi lineales) Termoestables o termoendurecibles - Presentan estructura fuertemente reticulada o entrecruzada en tres dimensiones Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  36 4. SALUD Y SEGURIDAD Los riesgos a que están sometidos los trabajadores de la industria son diversos y se pueden clasificar en tres grupos: físicos, biomecánicos y químicos. Riesgos físicos ❖ Entre los riesgos físicos se incluyen: movimiento de las máquinas, sistemas eléctricos, sistemas de presión neumática e hidráulica, ruido, calor, vibraciones y otros riesgos potenciales. Comprende también radiación ionizante, ultravioleta, de microondas y térmica. ❖ Para resguardarse contra los peligros físicos, el personal de seguridad debe garantizar que las máquinas cuenten con dispositivos de seguridad apropiados, guardas y sistemas de aviso. ❖ La protección frente al ruido, las vibraciones y la radiación puede consistir en equipos de protección individuales (EPI), como son mascarillas, gafas de seguridad, auriculares y diversos tipos de pantallas protectoras. ❖ También, deberán instalarse controles dobles para asegurar que las manos del operario no estén cerca de cuchillas cortante, barras móviles, hojas de cizalla o superficies calientes. Industria del plástico. Plástico Industrial, Richarson & Lokensgard, Ed. Thomson, 2007 Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  37 4. SALUD Y SEGURIDAD Riesgos biomecánicos ❖ Suelen estar relacionados con movimientos repetitivos. La ergonomía es la ciencia que se dedica al estudio de este tipo de acciones que, aunque no suponen en sí mismas un peligro inmediato, pueden provocar accidentes si se repiten durante días, semanas o meses. La reducción o eliminación requiere el empleo de herramientas y diseños adecuados, buena visión y calidad del aire. La fatiga generada por unas condiciones deficientes puede traducirse en accidentes. Además de daños físicos, pueden aparecer problemas psicológicos y mentales. Algunos de ellos producen ansiedad, irritabilidad o drogadicción. Riesgos químicos ❖ Aunque la industria del plástico supone peligros físicos y biomecánicos, el mayor riesgo es de tipo químico. Muchos de los compuestos y procesos aplicados en esta industria son potencialmente peligrosos. La inhalación de sustancias tóxicas y la absorción a través de los pulmones suman el 90% de los casos de intoxicación dentro de este sector. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  38 4. SALUD Y SEGURIDAD Fuentes de peligros químicos Teniendo en cuenta que: Los materiales más utilizados son: HDPE, LDPE, PVC, PP, PS, poliuretano, fenólicos, y poliéster. Los procesos de fabricación más utilizados son: Extrusión, moldeo por inyección, moldeo por soplado, producción de espuma de poliuretano, aplicación adhesiva de fenólicos, expansión de poliuretano. Los materiales y procesos dominantes indican que los plásticos peletizados sólidos constituyen la forma básica de presentación por lo que las cuestiones de salud y seguridad girarán en torno a los pellets o granzas. Las poliolefinas (familia del PE, PP, etc.) suponen un riesgo mínimo, al igual que el poliéster termoplástico (PET). El problema asociado a estos materiales es el uso de aditivos y sus posibles efectos tóxicos. Sin embargo, los dos tipos de polímeros termoestables, poliuretanos y fenólicos, exponen potencialmente al ser humano a subproductos de la polimerización que son peligrosos. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  39 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad ◼ Toda adquisición de materia prima industrial peligrosa va acompañada de una hoja de datos de seguridad del material (MSDS = Material Safety Data Sheet). ◼ Cuando un cliente compra de forma repetida el mismo material, se le envía una MSDS con el primer pedido anual. Ej. https://docplayer.es/17829850-Hoja- de-datos-de-seguridad-msds-material-safety-data-sheet-controlador.html Sección I: Información general Sección II: Composición Sección III: Propiedades físicas Sección IV: Datos sobre peligro de incendio y explosión Sección V: Datos sobre riesgos para la salud Sección VI: Datos sobre reactividad … Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  40 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección I: Información general  Nombre del producto  Identidad del fabricante  Marca registrada  Familia del material  Nombre químico  CAS (Chemical Abstracts Services Registry) ◼ Las empresas químicas proporcionan sus materiales con marcas registradas, como LEXANO. Para saber si éste es químicamente idéntico al MERLON, un policarbonato de Miles Chemical Company, basta con comparar los números CAS. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  41 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección II: Composición ◼ Contiene información sobre componentes peligrosos (sólo). ◼ Además de los constituyentes principales, en esta sección aparecen todos los aditivos, cargas y colorantes que estén considerados como nocivos. La tabla siguiente corresponde a una sección II de un ABS (Acrilo-Butadieno-Styrene) comercial. CAS Nombre Unidades Unidades químico OSHA PEL ACGIH TLV 7631-86-9 Sílice 0,05 mg/m3 0,05 mg/m3 100-42-5 Estireno 50,0 ppm 50,0 ppm 1333-86-4 Negro de 3,5 mg/m3 3,5 mg/m3 humo Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  42 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección II: Composición OSHA (Occupational Safety and Health ACGIH (American Conference of Administration) Europa Governmental Industrial Hygienists) USA (Administración de Seguridad y Salud Laboral) (Conferencia Nacional norteamericana de especialistas en higiene industrial) TWA (Time-Weighted-Average) TWA (Time-Weighted-Average) (Exposición media ponderada en el tiempo) (Exposición media ponderada en el tiempo) PEL (Permissible Exposure Limits) TLV (Threshold Limit Value) (Límite de exposición permisible: Nivel de (Valor límite del umbral para una jornada de 8 exposición aceptable para una jornada de 8 horas y 40 horas a la semana) horas y 40 horas a la semana) [mg/m3]: cenizas, polvos y fibras [mg/cm3]: cenizas, polvos y fibras ppm: gases y partículas ppm: gases y partículas submicroscópicas Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  43 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección II: Composición STEL (Short-Term Exposure Limit) STEL (Short-Term Exposure Limit) (Límite de exposición a corto plazo) (Límite de exposición a corto plazo) máximo de 15 minutos y durante la máximo de 15 minutos y durante la jornada de 8 horas, aunque la TWA para jornada de 8 horas, aunque la TWA para un día se encuentre dentro de su límite) un día se encuentre dentro de su límite) - TWA < PEL < STEL - TWA < TLV < STEL - Esto se ha de especificar con claridad, - Esto se ha de especificar con claridad, así por ejemplo: así por ejemplo: No superiores a 15 min No superiores a 15 min No más de 4 veces al día No más de 4 veces al día - La segunda categoría de STEL es un - La segunda categoría de STEL es un valor máximo, que no debe superarse en valor máximo, que no debe superarse en ningún momento de la jornada ningún momento de la jornada Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  44 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección II: Composición ◼ En el ejemplo anterior (ABS), la sílice y el negro de humo son polvos o partículas muy finas. ◼ Sin embargo, el estireno es peligroso como gas, por lo que las unidades PEL o TLV aparecen en ppm (partes por millón). ◼ Conviene distinguir claramente entre los niveles de PEL o TLV y el porcentaje de un componente en peso. El ABS utilizado como ejemplo contenía un 3% de negro de humo, un 0,2% de monómero de estireno residual y un 5% de sílice. El monómero de estireno residual es un material que, sin llegar a combinarse para producir moléculas de polímero, permanece atrapado en éste. ◼ Dado que el negro de humo y la sílice son materiales sólidos en polvo, están encapsulados en plástico y es muy improbable que se den en forma libre. Por consiguiente, valores TLV y PEL tienen una escasa aplicación práctica. ◼ En cambio, el estireno monomérico puede escapar a la atmósfera como un gas a las temperaturas de tratamiento, por lo cual sus límites TLV y PEL tienen especial valor práctico. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  45 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección II: Composición Riesgo del estireno para la salud ◼ La importancia del estireno dentro de la industria del plástico requiere una atención especial. Su posición preponderante viene dada por tratarse de un material básico para la obtención de termoplásticos de estireno, entre los que se incluyen poliestireno (PS), poliestireno de impacto (HIPS), SAN, ABS y otros. Por otra parte, el estireno aparece en las resinas de poliéster para moldeo. ◼ Sin embargo, en las resinas termoplásticas estirénicas, el estireno monomérico constituye un componente menor. Algunos plásticos de ABS contienen menos de un 0,2% de estireno monomérico. Además del monómero residual, los plásticos estirénicos comerciales producen estireno durante la degradación termooxidante. Al combinarse estas fuentes en los tratamientos de moldeo y conformado de termoplásticos se puede desprender estireno. Según un estudio, en la atmósfera de una planta de moldeo por inyección de poliestireno puede haber de 1 a 7 ppm de estireno (Ver Tabla 4.1, TLV = 50 ppm). Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  46 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección II: Composición ◼ Los peligros potenciales del estireno de los termoplásticos son mínimos en comparación con el riesgo que suponen las resinas termoestables de poliéster. En particular, las operaciones a molde abierto son habituales en la producción de barcos, cascos de yates, tanques o tuberías grandes, bañeras, duchas y carrocerías de camiones o tractores. ◼ Sea cual sea el tipo de proceso aplicado, el trabajo a molde abierto expone al trabajador a los vapores de estireno. Las resinas de poliéster tienen, aproximadamente, un 35% en peso de estireno. A pesar de que las normas de seguridad recomiendan que el personal «evite respirar estos vapores», esto se consigue únicamente con una máscara especial. Algunas compañías proporcionan a sus empleados el equipo necesario. Sin embargo, otros muchos fabricantes se conforman únicamente con los sistemas de ventilación. ◼ La eficacia de los sistemas de ventilación es variable, según los casos. Si estos sistemas no son adecuados, las concentraciones de estireno pueden superar el valor umbral actualmente admitido de 50 ppm (Tabla 4.1). Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  47 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección II: Composición ◼ En las operaciones de molde cerrado o a presión se producen exposiciones menores. En las fábricas con molde a presión se manejan exposiciones comprendidas entre 15 y 26 ppm. Para reducir este índice, algunas empresas están reconvirtiendo todas las operaciones en técnicas de molde cerrado. Si la ACGIH rebaja el TLV de estireno, el incentivo para eliminar los moldes abiertos será mayor. ◼ La ACGIH y la OSHA también publican listas de materiales carcinógenos o agentes que producen cáncer. La calificación asignada a sustancias cancerígenas confirmadas para el ser humano es A1, las presuntamente cancerígenas se designan con la calificación A2, y A3 se reserva a los productos cancerígenos para los animales (Véase Tabla 4.1). Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  48 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección III: Propiedades físicas ◼ Material como sustancia (no ingredientes por separado). Velocidad de evaporación, punto de fusión y ebullición, peso específico, … Sección IV: Datos sobre peligro de incendio y explosión ◼ La mayoría de los plásticos en granza o peletizados no son explosivos. Esta sección se centra básicamente en la lucha contra incendios. ◼ La mayoría de los plásticos arden. Muchos, en cambio, son incombustibles o retardadores del fuego. Así, todos los plásticos termoestables son incombustibles. El vidrio y otros refuerzos inorgánicos pueden reducir la inflamabilidad. Muchas normativas recomiendan el agua como medio para la extinción de fuegos. Advierten además sobre la formación de sustancias químicas peligrosas durante la combustión, como negro de humo, monóxido de carbono, cianuro de hidrogeno y amoníaco. ◼ Las muertes provocadas por incendios responden a varias causas. El monóxido de carbono supone uno de los mayores peligros. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  49 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad ◼ La combustión produce a menudo subproductos tóxicos. En la Tabla 4-2 se ofrece información sobre la toxicidad relativa de polímeros y fibras concretos en caso de incendio. Curiosamente, dos materiales naturales como la lana y la seda al arder son los materiales más tóxicos. ◼ Un gran número de plásticos comerciales tienen puntos de inflamabilidad tan altos que la normativa MSDS registra el punto de inflamabilidad como. El punto de inflamabilidad es la temperatura mínima a la que se desprende una cantidad de vapores suficiente para formar inmediatamente una mezcla inflamable de vapor y aire sobre la superficie del fundido o líquido (Tabla 4.4). ◼ En contraposición con los puntos de inflamabilidad de los plásticos comerciales, muchos líquidos presentan implicaciones de interés práctico. Un líquido inflamable es cualquier material que tenga punto de inflamabilidad < 38ºC. Los líquidos combustibles son aquellos que poseen puntos de inflamabilidad a 38ºC o más. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  50 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección V: Datos sobre riesgos para la salud ◼ En esta sección se tratan las posibles vías de entrada de sustancias tóxicas en el ser humano. ◼ Las más comunes son: ingestión, inhalación, piel y ojos. ◼ Además de la toxicidad esta sección ofrece información sobre los efectos crónicos y cancerígenos. Ingestión ◼ La ingestión de pellets o granza (es poco probable). ◼ En lo cálculos de toxicidad se utiliza la expresión LD50 o LD-50.  LD significa dosis letal y El subíndice o sufijo 50 significa que esta dosis puede matar al 50% de una población de animales de laboratorio. ◼ El establecimiento de los niveles de toxicidad se suele basar en varias categorías generales. Cuando la dosis letal se sitúa: < 10 ppm o 5 mg/kg, se considera "extremadamente tóxico" 10 a l00 ppm o 5 a 50 mg/kg, es "altamente tóxico" 100 a 1000 ppm o 50 a 500 mg/kg, se considera "moderadamente tóxico" > 1000 ppm o 500 mg/kg, se consideraría "ligeramente tóxico" Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  51 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad ◼ Los valores de toxicidad se refieren al peso total del sujeto. Una norma de seguridad debería aplicar un cálculo similar al siguiente: LD ORAL 264 mg/kg La lectura de esta indicación es que esta sustancia, moderadamente tóxica, elimina al 50% la población de cobayas de ensayo. Si la toxicidad para el ser humano es idéntica a la respuesta que presentan las cobayas, la dosis oral letal para ser humano con un peso corporal de 70 kg debería ser: 264 mg/kg · 70 kg = 18480 mg ó 18,48 g Inhalación ◼ Algunas normas de seguridad contemplan la inhalación de plásticos en granza como improbable por su forma física. Otras aportan los siguientes datos: LC50 INHALACIÓN: NO DESCRITA ◼ La abreviatura LC se refiere a la concentración letal, normalmente referida a un vapor o gas. Las unidades son ppm (partes por millón) a una temperatura y presión normalizadas. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  52 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad ◼ Se han realizado numerosos estudios sobre hasta qué punto el olor puede ser un aviso de posibles peligros.  Son muchos los gases que se detectan con facilidad. Un ejemplo es el acetaldehído, utilizado para la producción de algunas resinas fenólicas.  El PET sobrecalentado libera pequeñas cantidades de acetaldehído, que tiene una STEL de 25 ppm, aunque su umbral de olor en el aire es 0,050 ppm. El olor puede alertar de la exposición a este material.  No obstante, algunos gases no avisan por olor. El cloruro de vinilo, un monómero primario utilizado para la polimerización de PVC, tiene un TLV de 5 ppm y un umbral de olor de 3000 ppm. Está clasificado como A1, es decir, agente carcinogénico comprobado para el ser humano. En este caso, el olor no serviría como indicio de la presencia de este peligroso material. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  53 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad ◼ En la Tabla 4-3 se muestra una lista de sustancias peligrosas por inhalación. Algunas de ellas son también productos de descomposición, que se forman al sobrecalentar determinados plásticos. ◼ La inhalación de isocianatos es uno de los riesgos que se asocian a la fabricación de productos de poliuretano. El poliuretano obliga a la polimerización de TDI (diisocianato de tolueno) o MDI (diisocianato de metileno). Esta polimerización tiene lugar de forma cotidiana durante la fabricación de espumas de poliuretano y en el moldeo por reacción- inyección de productos de poliuretano. En los edificios en construcción, se rocía poliuretano expandido en el interior de muros y tejados. De acuerdo con la ACGIH, el valor TLV para ambos isocianatos es 0,005 ppm, con la restricción adicional de que TDI tiene un valor STEL de 0,02 ppm. Estos niveles son muy bajos, y para conseguirlos y mantenerlos se exige un gran esfuerzo. Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos  54 4. SALUD Y SEGURIDAD Lectura y comprensión de las instrucciones sobre seguridad Sección VI: Datos sobre reactividad Degradación térmica de PVC ◼ El potencial de descomposición del PVC constituye un serio problema si se calienta en exceso y se mantiene durante períodos prolongados a las temperaturas de procesado en el tambor de una máquina. ◼ La secuencia de la degradación de PVC implica:  decoloración inicial y, tal vez, el afloramiento de pequeñas manchas en las piezas.  Si continúa la degradación, pueden «chisporrotear» cenizas y salir emisiones desde la boquilla. Estas contendrán altas concentraciones de cloruro de hidrógeno, un producto altamente tóxico. Si esto sucede, deberá evacuarse inmediatamente a todo el personal y quien permanezca cerca de la máquina de moldeo habrá de llevar una mascarilla de respiración apropiada para vapores y ácidos inorgánicos. ◼ El potencial de degradación del PVC puede multiplicarse por la adición de retardantes de la llama, sobre todo compuestos de zinc. Los fabricantes de retardantes de llama con contenido en zinc instan al usuario a adoptar medidas de precaución para evitar «un fallo catastrófico del zinc». Materiales Avanzados, Tema 1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LOS PLÁSTICOS. SALUD Y SEGURIDAD Poliméricos y Compuestos