Los fundamentos del plástico

Vamos a empezar desde el principio.

¿Qué es el plástico?

El plástico está por todas partes a nuestro alrededor.

La palabra plástico está en nuestra boca día sí y día también, pero ¿qué significa realmente? La palabra en sí se deriva del griego plastikos, que significa “capaz de ser moldeado o moldeado” y se refiere a su maleabilidad durante la fabricación, lo que permite que el plástico se moldee, presione o extruya en una variedad de formas, como películas, fibras, placas, tubos, botellas y mucho más.

Los plásticos son sustancias químicas sintéticas extraídas principalmente del petróleo y hechas de hidrocarburos (cadenas de átomos de hidrógeno y carbono). La mayoría de los plásticos son polímeros, moléculas largas formadas por muchas repeticiones de una molécula básica llamada monómero y esta estructura hace que el plástico sea particularmente resistente y duradero. Debido a su costo relativamente bajo, facilidad de fabricación y versatilidad, los plásticos se utilizan en una enorme y creciente gama de productos, desde botellas de champú hasta cohetes espaciales. La ubicuidad y el gran volumen de producción de plástico (¡está en todas partes!) está causando graves daños ambientales debido a su lenta tasa de descomposición (estudios recientes dicen 500 años) debido a sus fuertes moléculas de enlace. Piénselo de esta manera: todos los plásticos que alguna vez usaron sus padres, abuelos y bisabuelos todavía existen hoy y contaminarán el planeta durante otros cuatro siglos.

La mayoría de los plásticos contienen otros compuestos orgánicos o inorgánicos mezclados con los llamados aditivos para mejorar el rendimiento o reducir los costos de producción. La cantidad de aditivos varía ampliamente según la aplicación y el tipo de plástico.

Entonces, puedes encontrarlo en todas partes del mundo y termina en lugares que definitivamente no queremos que esté.

Producimos 300 millones de toneladas métricas de plástico nuevo cada año 🤯

Lo cual no es muy inteligente, especialmente cuando ya tenemos tanto material que podemos usar. El plástico virgen está hecho de petróleo, un combustible fósil valioso que nos estamos quedando sin, y se utiliza para fabricar productos baratos que deben desecharse después de muy poco tiempo de uso. Esto no es muy inteligente. Una enorme falacia de diseño. Y, como en realidad menos del 10% del plástico se recicla, la mayor parte de este plástico recién producido termina en los vertederos, en el océano o se quema. ¿Eh?

Entonces, ¿cómo solucionamos esto? Bueno, ¡es hora de reciclar!

Consejo profesional: además del reciclaje, debes intentar minimizar el uso de plástico nuevo.

Diferentes tipos de plástico

En primer lugar, existen dos categorías principales de plástico: termoplásticos y termoestables.

termoestable

Los plásticos termoestables contienen polímeros que se entrecruzan y crean un enlace irreversible, lo que significa que no se pueden volver a fundir; una vez que tomen forma, se solidificarán para siempre. Piense en Thermoset como pan: una vez hecho el pan, si intenta calentarlo, simplemente se quema. Ninguno de estos plásticos se puede reciclar. Algunos ejemplos de plásticos termoestables son:

Termoplástico

Los termoplásticos son polímeros plásticos que se ablandan cuando se calientan y se endurecen cuando se enfrían. Los materiales termoplásticos se pueden enfriar y calentar varias veces: cuando se calientan, se funden hasta convertirse en líquido y cuando se enfrían se vuelven duros. Piense en los termoplásticos como mantequilla: se puede calentar y enfriar muchas veces, simplemente se derrite y se endurece nuevamente. Ejemplos de termoplásticos:

Afortunadamente, el 80% de los plásticos del mundo son termoplásticos (🎉), lo que significa que pueden reciclarse y transformarse. Los termoplásticos (a los que nos referiremos simplemente como plástico) se dividen en subcategorías adicionales dependiendo de su estructura y propiedades, y pueden reconocerse por su nombre o número que normalmente debe estar impreso o grabado en algún lugar de sus productos.

Los más comunes son:

PET (1): tereftalato de polietileno

El PET es un plástico muy resistente que se puede reconocer fácilmente por su apariencia transparente: todas las botellas de agua y refrescos están hechas de PET, así como algunos frascos, peines, bolsas, alfombras y cuerdas, y se recicla con mayor frecuencia. Recientemente, el PET se ha reciclado para fabricar hilos y fabricar ropa. Este plástico es un poco más complejo de trabajar, aconsejamos empezar con otros plásticos.

Propiedades: ligero, resistente a impactos, rígido/semirígido
Ventajas: fuerte y rígido, barrera contra el agua y el óxido, buenas propiedades eléctricas
Desventajas: alta contracción del moho, degradación por calor, humos nocivos
Seguridad: media
Advertencia ⚠️ vapores nocivos durante el procesamiento; algunas investigaciones sugieren que se filtran materiales nocivos durante el uso prolongado
Usos comunes: botellas moldeadas por soplado (botellas de agua, botellas de refrescos/jugos), envoltorios, películas, accesorios eléctricos.
Las mejores formas de utilizarlas con máquinas de PP: ¡estamos trabajando en ello!

HDPE (2): Polietileno de alta densidad

El HDPE se utiliza a menudo para envases de alimentos y bebidas, así como para botellas de leche, aceite de motor, botellas de champú, botellas de jabón, detergentes, lejías, juguetes y tapas de botellas. Los productos de este tipo de plástico suelen ser más fáciles de recoger, clasificar y limpiar. ¡El HDPE funciona muy bien con las máquinas de Precious Plastic y es fantástico para empezar!

Propiedades: inerte, térmicamente estable, resistente y de alta resistencia a la tracción.
Ventajas: barato, alta resistencia química, propiedades eléctricas, tacto ceroso, buen comportamiento de fricción
Desventajas: menos rígido que el PP, fácil de quemar, poca resistencia a los rayos UV, alta contracción del molde
Seguridad: Buena
Advertencia ⚠️ El HDPE en sí (cuando no se quema) no es peligroso de usar, sin embargo, los aditivos pueden ser peligrosos. No es posible ver qué tipo de aditivos se utilizan en los productos.
Usos comunes: tuberías, juguetes, tazones, cajas, películas de embalaje.
Mejores formas de usarlo con máquinas de PP: El HDPE funciona de manera muy similar al PP, tiene una temperatura de fusión baja y es fácil de moldear. ¡Excelente material para usar!

PVC (3): Cloruro de polivinilo

El PVC es tóxico y no trabajamos con él. Se encuentra más comúnmente en tuberías de plomería y libera cloruro cuando se calienta. ¡No recomendamos usarlo con máquinas de Precious Plastic!

Propiedades: aislante, químicamente inerte.
Ventajas: barato, resistente a ácidos y álcalis, retardante de llama, rígido y fuerte
Desventajas: el sobrecalentamiento provoca degradación, fragilidad por debajo de 0 °C, decoloración con luz ultravioleta intensa, alta densidad para termoplásticos, HCL y dioxinas cuando se queman
Seguridad: No es seguro; no lo use
Advertencia ⚠️ rellenos peligrosos y liberación de HCL y dioxinas durante la degradación o quema.
Usos comunes: Flexible: cuero sintético, sellos, cubiertas de cables, cinta adhesiva. Rígidos: tubos, productos de construcción, botas, film, suelas, tubos termorretráctiles.
Mejores formas de usar con máquinas de PP: ¡no las uses!

LDPE (4): Polietileno de baja densidad

El LDPE se utiliza principalmente para envoltorios de plástico, bolsas para sándwiches, botellas comprimibles y bolsas de plástico para supermercado. Por lo general, el LDPE no se recicla comúnmente, ya que a menudo no está etiquetado, es demasiado liviano y tiende a ser más difícil de limpiar, pero funciona bastante bien con las técnicas de Precious Plastic. Una técnica popular de reciclaje de bolsas de plástico es plancharlas para convertirlas en un tejido más duradero.

Propiedades: químicamente inerte, flexible, aislante.
Ventajas: barato, resistencia química y a la hidrólisis, alta resistencia al impacto (baja temperatura), buena procesabilidad
Desventajas: baja resistencia a la tracción, baja rigidez, baja temperatura máxima, se quema fácilmente, poca resistencia a los rayos UV, alta contracción del molde
Seguridad: Buena
Advertencia ⚠️ El LDPE en sí (cuando no se quema) no es peligroso de usar; sin embargo, los aditivos pueden ser peligrosos. No es posible ver qué tipo de aditivos se utilizan en los productos.
Usos comunes: cuencos, tapas, juguetes, recipientes, plástico, botellas exprimibles, pipas, bolsas, láminas.
Mejores formas de utilizarlo con máquinas de PP: el LDPE suele ser una lámina y no es ideal para triturar. Pero es bueno fusionarlo con hierro o usarlo para crear mármol.

PP (5): Polipropileno

El PP es uno de los plásticos más comúnmente disponibles en el mercado, es fuerte y normalmente puede soportar temperaturas más altas. El PP tiene una amplia variedad de usos, pero se utiliza constantemente para productos que entran en contacto con alimentos y bebidas: tupperware, cajas de yogur, botellas de almíbar, etc. El PP funciona muy bien con Precious Plastic.

Propiedades: algunas propiedades aquí
Ventajas: como el PE, pero más resistente, con mayor temperatura y menor densidad, el rendimiento mecánico, térmico y eléctrico da como resultado un plástico de ingeniería de bajo costo.
Desventajas: mayor coste que el PE, frágil por debajo de 0 °C, alta permeabilidad a los gases, poca resistencia a los combustibles, poca resistencia a los rayos UV, sigue ardiendo
Seguridad: Buena
Advertencia ⚠️ El PP en sí (cuando no se quema) no es peligroso de usar, sin embargo, los aditivos pueden ser peligrosos. No es posible ver qué tipo de aditivos se utilizan en los productos.
Usos comunes: piezas estructurales, tuberías, juguetes, sillas, utensilios de cocina, estuches de DVD, embalajes, películas, textiles, alfombras, cuerdas, redes.
Mejores formas de utilizar con máquinas de PP: ¡Funciona bien con todas las máquinas! ¡Nos encanta el polipropileno!

PS (6): Poliestireno

El PS se conoce más comúnmente como espuma de poliestireno, pero también aparece en muchos más productos. El PS se puede reciclar, pero no de manera eficiente: reciclarlo requiere mucha energía, lo que significa que pocos lugares lo aceptan. Los vasos de café desechables, las cajas de plástico para alimentos, los cubiertos de plástico y la espuma de embalaje están hechos de PS; funciona muy bien con Precious Plastic. Es uno de los tipos de plástico más tóxicos (¡así que presten especial atención!), pero al mismo tiempo ofrece excelentes propiedades estéticas y táctiles, ya que es comparable al vidrio y se puede pulir. Propiedades: claro, brillante, duro, rígido

Propiedades: claro, brillante, duro, rígido
Ventajas: barato, baja contracción del molde, buen aislante, bueno a baja temperatura
Desventajas: frágil, poca resistencia al desgaste, poca resistencia química
Seguridad: media
Advertencia ⚠️ Mientras se quema PS, se puede liberar estireno (tóxico)
Usos comunes: Juguetes, estuches para CD, difusores de luz, carcasas eléctricas, cubiertos.
Mejores formas de uso con máquinas de PP: extrusión, láminas, pulido (material similar al vidrio)

MIX (7)

Este código se utiliza para identificar otros tipos de plástico que no están definidos por los otros seis tipos de plástico. Plásticos como. El ABS, el acrílico o el policarbonato están incluidos en esta categoría y pueden ser difíciles de reciclar; sin embargo, Precious Plastic puede funcionar con algunos de estos.

Propiedades: Como esto incluye muchos tipos de plástico diferentes, las propiedades pueden variar mucho. Entonces depende de qué tipo de plástico sea. Si puedes identificarlo, puedes reutilizarlo, pero si está mezclado, es un caos.
Ventajas: Aquí hay algunos plásticos buenos con los que trabajar. ABS, PLA, nailon.
Desventajas: Difíciles de identificar ya que a menudo no tienen su propia etiqueta. Entonces se mezcla y es caótico 🌪️
Seguridad: Es difícil encontrar la temperatura de fusión, especialmente si está mezclado. Por lo que fácilmente puedes terminar quemándolo. Entonces, no es tan seguro.
Advertencia: algunos de los tipos de plástico incluidos aquí (como el PC) liberan vapores muy tóxicos. Asegúrate de informarte sobre el tipo de plástico con el que quieres trabajar y prueba sus propiedades antes de procesarlo en masa.
Usos comunes:PC (CD y DVD…), PLA (bioplásticos), ABS (filamento de impresión 3D, juguetes, productos electrónicos…), PMMA (vidrio acrílico)

And always remember:

Nunca se deben mezclar diferentes tipos de plástico, ya que esto disminuirá drásticamente su calidad y hará que sea muy difícil reciclarlos. Además, cuando se funden diferentes tipos de plásticos, tienden a separarse en fases, como el aceite y el agua, y se forman en capas, lo que da como resultado debilidad estructural y productos de menor calidad.

Melting temperatures

Entonces, existen diferentes tipos de plástico y una de las razones por las que es tan importante separarlos es por sus temperaturas de fusión. Todos alcanzan el estado líquido a diferentes temperaturas, por lo que para fabricar nuevos artículos de alta calidad es importante saber a qué temperatura se funde cada plástico, así como a qué temperaturas se pueden moldear los distintos tipos.

Seguridad y humos
Es importante tomar esto en serio.

Peligros del humo

La primera regla es: no quemar plástico. Éste es muy importante. ¿Por qué? Es extremadamente dañino para usted, quienes lo rodean y el medio ambiente. Al quemar plástico se liberan toxinas muy dañinas que pueden aumentar significativamente las posibilidades de cáncer, enfermedades respiratorias y defectos de nacimiento. También puede dañar gravemente los órganos internos y el sistema hormonal.

Al quemar PVC, se liberan dioxinas, un compuesto altamente tóxico que se ha demostrado que aumenta el cáncer, los problemas reproductivos y el daño al sistema inmunológico. En Precious Plastic no trabajamos con PVC.

Si necesitas quemar un pequeño trozo de plástico para identificar su tipo, hazlo tomando las precauciones adecuadas: usando una mascarilla y al lado de un sistema adecuado de filtración de humos. Lo más importante de trabajar con plástico: puedes derretirlo, pero no puedes quemarlo. Y esa es una diferencia importante.

Compuestos orgánicos volátiles (o COV)

Todos los plásticos están formados por moléculas grandes y, cuando se funden, forman moléculas más pequeñas en forma de humos. Estos vapores también se denominan compuestos orgánicos volátiles y son muy peligrosos: los efectos inmediatos son irritación grave de los ojos, la nariz y los pulmones, y la exposición prolongada a los vapores de cualquier plástico sintético sin precauciones de seguridad puede provocar cáncer, defectos de nacimiento y enfermedades.

Como se ve en el gráfico siguiente, la Asociación de Gestión del Aire y los Residuos, la Academia China de Ciencias y la Universidad de Tokio estudiaron el contenido de humos de los plásticos comunes. Los estudios concluyeron que el ABS y el PS generaban la mayor cantidad de humos: aproximadamente de 5 a 7 veces más que otros plásticos.

Los vapores del ABS y del PS contienen estireno, benceno y etilbenceno; estos compuestos se denominan compuestos cíclicos y generan muchos vapores y pueden provocar cáncer. El benceno es un carcinógeno humano, y el estireno y el etilbenceno son carcinógenos probables (carcinógeno probable significa que aún no se ha demostrado que los compuestos causen cáncer). Afortunadamente, todos estos compuestos cíclicos se pueden filtrar fácilmente con carbón activado, ¡pero hablaremos de eso más adelante!

El plástico más seguro para fundir es el PP y el PE porque tienen un bajo contenido de compuestos cíclicos y son esencialmente cera refinada. El PVC y el PA generan pocos vapores, pero es perjudicial fundir sus contenidos.

Pruebas de humos

Para las pruebas de humos, utilizamos un detector PID, que significa fotoionización; este detecta los niveles de seguridad de los humos para COV y puede informarnos de dónde provienen exactamente los humos. La ventaja de utilizar un sensor PID es que es muy preciso y puede ser portátil, lo que nos permite diseñar un sistema de extracción de humos flexible que podemos mover.

Cuando el aire ingresa al PID, una luz ultravioleta interactúa con las moléculas del aire: los compuestos orgánicos liberan iones cargados positivamente cuando pasan a través de la luz, que luego son capturados por una placa cargada negativamente, produciendo una corriente eléctrica mensurable.

Nuestros resultados:

En nuestro espacio de trabajo detectamos humos a 2 cm de la fuente y era aproximadamente 14 veces superior al máximo recomendado. El PS genera 5 veces más humos que el HDPE y el PP: esto significa que el HDPE y el PP tienen muy pocos compuestos cíclicos. También detectamos de dónde provienen los humos en cada máquina (más sobre esto a continuación).

Utilizamos una norma de uso común: la concentración máxima de contenido de hidrocarburos durante 3 horas es de 0,24 ppm, que no debe excederse durante más de un año [2]. En conclusión, nuestra mayor amenaza es el vapor de estireno que se forma al fundir el PS.

Fuentes de humos de máquinas de plásticos preciosos

Bien, entonces, ¿de dónde salen los vapores de las máquinas de Precious Plastic?

La máquina de inyección

Salen humos de la boquilla al quitar el molde.
Salen humos de la tolva cuando la manija del inyector está hacia arriba

La máquina de extrusión

La mayoría de los vapores salen por la boquilla.
Algunos humos de la tolva cuando no están bloqueados por los gránulos y de las aberturas del molde.
Por ejemplo, al hacer una viga, salen humos por el final del molde de la viga.

La prensa de hojas

La mayoría de los humos salen por los cuatro lados.
Si el calentamiento es desigual, salen humos de ciertas áreas sobrecalentadas.
Los vapores siguieron saliendo durante 7 minutos en la etapa de prensado en frío.

Consejos

• Lavar bien el plástico antes de derretirlo. Los residuos de productos de limpieza pueden generar vapores nocivos.
  Nunca derrita plástico no separado, porque los diferentes tipos de plástico tienen diferentes temperaturas de fusión, lo que significa que algunos plásticos se quemarán antes de que otros se derritan.
  Cuando trabaje con PS o ABS, asegúrese de no derretirlo durante más de 8 horas por semana y utilice siempre una máscara antigás y ventilación.
  ¡No uses una mascarilla antipolvo normal, eso no funcionará! Asegúrese de utilizar una máscara de gas con filtro de carbón activado. ¡Y asegúrese de que su máscara antigás esté colocada correctamente!
  Intenta derretir el plástico a la temperatura más baja posible durante el menor tiempo posible.
  Si alguna vez se siente mareado o tiene dificultad para respirar, aléjese de los vapores y salga al aire libre.
  Manténgase alejado de la fuente de humo: es 14 veces mayor que la exposición máxima recomendada. Si no hay ventilación hay que llevar mascarilla y estar a unos 2m de distancia.
  Se necesitan carritos de humos con brazo ajustable para extrusión e inyección. Para la prensa de láminas, se debe incluir en el diseño de la máquina una campana extractora de humos.
  Compra un detector de COV económico para comprobar si el aire de la zona del taller es seguro y si el filtro funciona correctamente.

Equipo de seguridad

Cuando trabaje con plástico, debe tener una máscara de gas con filtro de carbón activado y un filtro de extracción independiente, que también utiliza carbón activado. ¡Es un material increíble y un salvavidas! Elegimos utilizar esto porque filtra muy bien los compuestos cíclicos y se encuentra fácilmente en todo el mundo. También podemos construir sistemas LEV con filtros de carbón activado en máquinas o áreas específicas del espacio de trabajo.

Ventilación (LEV)

LEV significa Ventilación de escape local, que es un estándar de la industria para ventilar el aire tóxico de manera eficiente. Este sistema consta de tres partes: una campana para permitir que las nubes contaminantes entren al LEV, un conducto que transfiere el aire y los contaminantes desde la campana al punto de descarga, y está conectado a un ventilador centrífugo de 780-1000 metros cúbicos (¿de qué? ) por hora.

Carbón activado

Usar un filtro de carbón activado (ACF) es el método de filtrado más limpio y sencillo. Tiene una gran superficie y está tratado para que tenga más poros que el carbón normal; los vapores se adhieren muy bien a estos poros, lo que lo convierte en un excelente material para filtrar las cosas desagradables. El ACF eliminará muy bien los siguientes COV: tolueno, xileno, estireno, alcohol, benceno, decano, etilbenceno, heptano y octano, y los siguientes gases: pentano, acetona, hexano [3]. La porosidad es la característica más determinante del carbón activado. Pero no duran para siempre, es necesario cambiar el filtro. Si bien los compuestos son invisibles para nosotros, tienen un olor distintivo que normalmente se filtra. Una vez que puedas olerlos, es hora de cambiar el filtro.

Filtros independientes

Un filtro como este cuesta aproximadamente 40-50 euros y tiene aproximadamente 2-3 kg de carbón activado granular que debe cambiarse cada mes (también puedes conseguir un filtro más grande que durará más). Estos filtros se pueden conectar a ventiladores centrífugos para la ventilación. Condiciones preferibles para utilizar estos filtros humedad inferior al 70% y temperatura ambiente inferior a 80°C.

Comprar gránulos de carbón (para la eliminación de COV)

Cuando es necesario cambiar el filtro, no es necesario comprar un filtro nuevo. En su lugar, puede comprar gránulos de carbón activado para reemplazar el carbón activado gastado; este carbón gastado se puede colocar en un vertedero municipal. Es mejor comprar carbón activado con un índice de yodo superior a 1050 mg/g. El índice de yodo es una indicación del área de superficie activa (cuanto mayor sea el índice de yodo, mejor será la filtración).

Máscara de gas

Una máscara de gas también es extremadamente importante, ya que la filtración no es del 100% y actúa como una barrera adicional. Incluso en las grandes industrias de reciclaje y fabricación no se ha llegado al aire limpio, por lo que las máscaras antigás son una práctica común. Las mascarillas más comunes son las mascarillas 3M y constan de cuatro partes: la boquilla, el cartucho filtrante, un portafiltro de polvo y un filtro de polvo. Se pueden utilizar durante 50 horas antes de que sea necesario reemplazar el cartucho y los filtros de polvo.

¡Eso es todo!

Si toma las precauciones de seguridad adecuadas, como una máscara antigás adecuada y una filtración de extracción, estará a salvo. No trabaje con PVC o ABS, y los plásticos más seguros para trabajar son PP, LDPE y HDPE. Sin embargo, recuerda que solo puedes derretir PS hasta 8 horas por semana.