Tipus de plàstics utilitzats en la fabricació de productes de consum i com es fabriquen
El plàstic és un dels materials més comuns a la vida moderna. S'escull perquè és lleuger, resistent, mal·leable, impermeable i relativament barat per produir-lo en massa. Darrere de la diversa gamma de productes de plàstic, des d'ampolles de begudes i envasos d'aliments fins a joguines i components electrònics, hi ha diversos tipus de polímers amb característiques diferents. Aquest article tracta els tipus de plàstic més utilitzats en productes de consum i descriu com es fabriquen, tant pel que fa a la formació de polímers com al procés de fabricació del producte final.
1. PET (tereftalat de polietilè)
Exemples d'ús: ampolles d'aigua potable i refrescos, envasos d'aliments, fibra de polièster (roba), envasos de salsa o oli.
Propietats principals: transparent, fort, resistent als gasos (reté força bé CO₂), lleuger i fàcil de reciclar.
Com es fabrica el polímer: El PET es fabrica mitjançant una reacció de polimerització de condensació entre l'àcid tereftàlic (o tereftalat de dimetil) i l'etilenglicol. Aquesta reacció produeix llargues cadenes de PET i subproductes (com ara aigua o metanol, depenent de la matèria primera). Després, es purifica i es forma en pellets (grànuls) per facilitar el transport i el processament.
Procés de fabricació del producte: Per a les ampolles, els grànuls de PET es fonen i després es converteixen en una preforma (una forma de tub petit com un "cos d'ampolla") mitjançant un procés de modelat per injecció. A continuació, la preforma s'escalfa i es bufa en un motlle d'ampolla mitjançant modelat per estirament-bufat, donant com a resultat una ampolla forta, prima però robusta.
2. HDPE (polietilè d'alta densitat)
Exemples d'ús: bidons, ampolles de xampú/detergent, certes garrafes de diversos galons, canonades, envasos de productes químics domèstics.
Propietats principals: més rígid que el LDPE, resistent als impactes, resistent als productes químics, no s'esquerda fàcilment.
Com es fabrica el polímer: El HDPE es deriva de la polimerització de l'etilè (C₂H₄) mitjançant un catalitzador (com ara Ziegler-Natta o metalocè) que produeix una estructura de cadena polimèrica més lineal i densa, donant lloc a una alta densitat. Aquesta estructura densa el fa més fort i rígid.
Com es fabriquen els productes: Molts productes de HDPE es fabriquen mitjançant extrusió-bufat (per exemple, ampolles de detergent), on el plàstic es fon i s'extrudeix en un tub (parison), que després es bufa en un motlle. Per a les canonades, el HDPE es fabrica per extrusió en perfils llargs i després es talla a mida.
3. LDPE (polietilè de baixa densitat)
Exemples d'ús: bosses de plàstic, embolcall de plàstic, revestiment interior d'envasos, ampolles altament flexibles, recobriment de cables.
Propietats principals: molt flexible, transparència força bona, resistent a l'aigua, però no tan rígida com el HDPE.
Com es fabrica el polímer: El LDPE es produeix a partir d'etilè mitjançant un procés de polimerització a alta pressió, donant com a resultat una estructura ramificada. Aquesta ramificació fa que el polímer sigui solt, de baixa densitat i més flexible.
Mètode de fabricació del producte: les bosses i pel·lícules de plàstic es fabriquen generalment mitjançant bufat de pel·lícula: el LDPE es fon, s'extrudeix a través d'un anell de modelat, després es bufa en una bombolla fina que després es refreda i s'enrotlla en una làmina.
4. PP (polipropilè)
Exemples d'usos: recipients d'aliments (alguns aptes per a microones), palletes, taps d'ampolles, bosses de plàstic, electrodomèstics, components lleugers d'automoció.
Propietats principals: lleuger, força resistent a la calor, resistent a la fatiga del plegat (per exemple, "frontisses vives" en caixes de plàstic), resistent a productes químics.
Com es fabrica el polímer: El PP es fabrica a partir del monòmer de propilè mitjançant la polimerització utilitzant un catalitzador especial per ajustar l'estructura (isotàctic/sindiotàctic). L'estructura isotàctica sol proporcionar una millor resistència i cristal·linitat.
Mètodes de fabricació de productes: Els envasos d'aliments i els taps d'ampolla sovint es fabriquen mitjançant emmotllament per injecció. Per a envasos prims com ara gots de plàstic o envasos de margarina, sovint s'utilitza el termoconformat: les làmines de PP s'escalfen i després es formen mitjançant buit/pressió en un motlle.
5. PVC (clorur de polivinil)
Exemples d'ús: canonades i accessoris, terres de vinil, cuir sintètic, cablejat elèctric, targetes (per exemple, certes targetes de soci).
Propietats principals: es pot fer rígida o flexible, resistent a la intempèrie (segons la formulació), resistent a productes químics, però requereix additius estabilitzadors i plastificants.
Com es fabrica el polímer: El PVC es fabrica a partir del monòmer de clorur de vinil mitjançant polimerització per addició (normalment en suspensió o emulsió). Com que el PVC és sensible a la calor, les formulacions solen incloure un estabilitzador de calor per evitar que es degradi durant el processament.
Mètode de fabricació del producte: Les canonades de PVC es fabriquen per extrusió. Per a paviments de vinil o cuir sintètic, el PVC sovint es processa en làmines mitjançant calandrat (laminat) o recobriment sobre un substrat.
6. PS (poliestirè) i EPS (poliestirè expandit)
Exemples d'usos del PS: coberts d'un sol ús, certs recipients, carcasses lleugeres, caixes de CD (anteriorment).
Exemples d'usos de l'EPS: poliestirè expandit per a la protecció d'aparells electrònics, envasos d'aliments i aïllament d'edificis.
Propietats principals: el PS és rígid i transparent, però tendeix a ser fràgil. L'EPS és molt lleuger perquè té una estructura d'escuma plena d'aire.
Com es fabrica el polímer: El PS es deriva de la polimerització de monòmers d'estirè. En el cas de l'EPS, els grànuls de PS contenen un agent espumant que permet que el material s'expandeixi quan s'escalfa.
Mètodes de fabricació de productes: el PS es pot processar mitjançant emmotllament per injecció o termoconformat (per exemple, tasses/envasos). L'EPS es fabrica escalfant perles per expandir-les i després sinteritzant les perles expandides en un motlle per obtenir la seva forma final.
7. PC (policarbonat)
Exemples d'ús: certs galons d'aigua, lents d'ulleres, cascos, components electrònics, pantalles transparents.
Propietats principals: molt fort, resistent als impactes, transparent, resistent a la calor millor que molts plàstics comuns.
Com es fabrica el polímer: El PC se sol fabricar a partir d'una reacció de polimerització entre el bisfenol A i un compost de carbonat (els mètodes poden variar segons la tecnologia de fabricació). El resultat és un polímer amb altes propietats mecàniques i bona transparència.
Mètodes de fabricació de productes: Molts components de PC es fabriquen mitjançant emmotllament per injecció a causa de l'alta precisió i detall que requereixen. Les làmines de PC també es poden extrudir i després tallar o modelar.
8. ABS (acrilonitril butadiè estirè)
Exemples d'usos: joguines (per exemple, blocs de construcció), carcasses d'electrònica, teclats, components interiors de vehicles.
Propietats principals: fort, força resistent als impactes, bona superfície per a l'acabat, fàcil de processar.
Com es fabrica el polímer: L'ABS és un copolímer que combina tres components: acrilonitril (resistència química), butadiè (tenacitat/resistència a l'impacte) i estirè (rigidesa i tenacitat superficial). La composició es pot ajustar segons els requisits del producte.
Mètode de fabricació del producte: l'ABS es processa més habitualment mitjançant emmotllament per injecció. Un cop format, l'ABS es pot pintar, recobrir o tractar la superfície fins a obtenir una brillantor.
Procés general de fabricació de productes plàstics
Tot i que els tipus de polímers són diferents, el flux general és similar:
1. Producció de resines/pellets: els polímers es fabriquen en plantes petroquímiques i després es formen en pellets.
2. Composició: els grànuls es barregen amb additius com ara colorants, estabilitzadors UV, retardants de flama, plastificants o farcits per canviar-ne les propietats.
3. Formació: utilitzant tècniques com ara:
– Moldeig per injecció: el plàstic fos s'injecta en un motlle (adequat per a formes complexes).
– Extrusió: el plàstic es premsa a través d'un motlle en forma de perfil (canonada, làmina, cable).
– Moldeig per bufat: per a ampolles i envasos buits.
– Termoconformat: la làmina s'escalfa i després s'emmotlla al buit/pressió.
– Moldeig rotacional: per a grans dipòsits buits (alguns tipus de PE).
4. Acabat i muntatge: tallar l'excés, perforar, enganxar etiquetes i embalar.
Tancament
Els tipus de plàstic utilitzats en els productes de consum es trien en funció de les seves necessitats funcionals: el PET és superior per a envasos de begudes, el HDPE i el PP són resistents per a envasos i productes per a la llar, el PVC és adequat per a canonades i materials de construcció, el PS/EPS és lleuger per a envasos, mentre que el PC i l'ABS s'utilitzen per a aplicacions que requereixen resistència i precisió. Comprendre les seves característiques i mètodes de fabricació ajuda els consumidors i els fabricants a prendre decisions més informades, tant pel que fa a la qualitat del producte, la seguretat i les oportunitats de reciclatge i una gestió més responsable dels residus plàstics.
