3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos http://slidepdf.com/reader/full/3-propiedades-y-pruebas-de-plasticos 1/33  ropiedades ypruebas de plásticos seleccionados trodu ión Prácticamente todos los sectores de l a industria del plástico dependen de los datos de pruebas para dirigir us actividades. Los fabricantes de materias primas re al izan ensayos para mantener el cont rol de lo s pro- esos y caracterizar sus productos. Los diseñadore s basa n su sele cción de plásticos para la obtención de nuevos productos en los resultados de pruebas con Y encionales. Los fabricantes de moldes y herramien ta deben tener en cuenta los factores de contracción para construir moldes en los que se puedan producir p ie z as acabadas que satisfagan l os requisitos di me nsionales. Los resultados de las pruebas sirven ade más para establecer los parámetros de tratamien w . El personal encargado del contro l de calid ad com prue ba que los productos se adapten a las exigencias del client e generalmente a través de ensayos conven - io nales. Re sulta esencial comprender en profundidad lo s tipo s de pruebas en muchos de los sectores de la industria de los plásticos. En este capítulo se explican las pruebas más co rrie ntes aplicadas a los pl ás ticos , que se agrupan en ategorías. El esquema de este capítulo es el siguiente: I Organizaciones de homologación A. ASTM B. ISO C. Unidades del SI II. Propiedades mecánicas A. Resistencia a la tracción ISO 527, ASTM D-638) B. Resistencia a la compresión ISO 604, ASTM D-695) C. Resistencia a la cizalla ASTM 732) D. Resistencia al impacto E. Resistencia a la flexión ISO 178, ASTM D-790 y D-747) F. Fatiga y flexión ISO 3385 , ASTM D-430 y D-813) G. Amortiguamiento H. Dureza I Resistencia a la abrasión ASTM D-1 044 ) III. Propiedades física s A. Densidad y den sidad relativa ISO 1183, ASTM D-792 y D-1505) B . Contracción de moldeo ISO 2577 , ASTM D-955) C. Fluencia en la tracción ISO 899, ASTM D-2990) D. Vi scosidad IV. Propiedades térmicas A. Conductividad térmica ASTM C-177) B . Calor específico capacidad calorífica) C. Expansión térmica D. Temperatura de deflexión ISO 75 , ASTM D-648) E . Plásticos ablativos F. Resistencia al frío G . Inflamabilidad ISO 181 , 871 , 1210 , ASTM D-635 , D-568 y E-84) © ITP Par n nfo /79

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http://slidepdf.com/reader/full/3-propiedades-y-pruebas-de-plasticos 1/33

  ropiedades

y

pruebas

de

plásticos

seleccionados

trodu ión

Prácticamente todos los sectores de la industria del

plástico dependen de los datos de pruebas para dirigir

us

actividades. Los fabricantes de materias primas

re

al izan ensayos para mantener el control de lo s pro-

esos y caracterizar sus productos. Los diseñadores

basan su selección de plásticos para la obtención de

nuev

os

productos en los resultados de pruebas con

Yencionales. Los fabricantes de moldes y herramien

ta deben tener en cuenta los factores de contracción

para construir moldes en los que se puedan producir

piez as acabadas

que

satisfagan los requisitos

dime nsionales. Los resultados de las pruebas sirven

además para establecer los parámetros de tratamien

w.

El personal encargado del control de calidad com

prueba que los productos se adapten a las exigencias

del client

e

generalmente a través de ensayos conven-

ionales. Resulta esencial comprender en profundidad

los tipos de pruebas en muchos de los sectores de la

industria de los plásticos.

En este capítulo

se

explican las pruebas más co

rrientes aplicadas a los pl ás ticos, que se agrupan en

ategorías. El esquema

de

este capítulo es

el

siguiente:

I

Organizaciones de homologación

A. ASTM

B.

ISO

C. Unidades del SI

II. Propiedades mecánicas

A. Resistencia a la tracción ISO 527,

ASTM

D-638)

B. Resistencia a la compresión ISO 604,

ASTM

D-695)

C. Resistencia a la cizalla

ASTM

732)

D. Resistencia al impacto

E. Resistencia a la flexión ISO 178,

ASTM

D-790

y D-747)

F. Fatiga y flexión ISO 3385,

ASTM

D-430

y D-813)

G.

Amortiguamiento

H.

Dureza

I

Resistencia a la abrasión

ASTM

D-1044)

III. Propiedades físicas

A. Densidad y densidad relativa ISO 1183,

ASTM D-792

y D-1505)

B . Contracción

de moldeo

ISO 2577 ,

ASTM D-955)

C. Fluencia en la tracción ISO 899, ASTM

D-2990)

D. Viscosidad

IV. Propiedades térmicas

A. Conductividad térmica

ASTM

C-177)

B .

Calor

específico capacidad calorífica)

C. Expansión térmica

D.

Temperatura

de deflexión ISO 75 ,

ASTM

D-648)

E. Plásticos ablativos

F. Resistencia al frío

G.

Inflamabilidad

ISO 181 , 871 ,

1210

,

ASTM

D-635 , D-568 y E-84)

©

ITP Par

 n

nfo

/79

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PLÁSTICOS INDUSTRI LES

: TEORÍ Y PLIC CIONES

H. Índice de fusión ISO 1133, ASTM D-

1238)

l Temperatura de transición vítrea

J Punto de

reblandecimiento ISO 306,

ASTM D-1525)

V. Propiedades ambientales

A. Propiedades químicas

B. Envejecimiento a la intemperie ISO 45,

85, 4582, 4607, ASTM D-1435 y G-23)

C. Resistencia al ultravioleta ASTM G-23

D-2565)

D. Permeabilidad ISO 2556, ASTM D-1434

y E-96)

E. Absorción de agua ISO 62, 585, 960,

ASTM D-570)

F Resistencia bioquímica ASTM G-21 y

G-22)

G. Agrietamiento por tensión ISO 4600,

STM

La ASTM es una sociedad técnica no lucrativa de

ámbito internacional que se dedica a

« ...

promover

el conocimiento de materiales de ingeniería y nor

malizar especificaciones y métodos de ensayo».

ASTM publica datos de homologación en las me

morias descriptivas de la mayoría de los materiales

industriales. La homologación de plásticos se halla

bajo la jurisdicción del comité D sobre plásticos de

este organismo. La ASTM publica anualmente

Book

o

ASTM Standards,

que consta de

15

volúmenes,

aproximadamente. Muchos de los volúmenes

se

di

viden en varias secciones independientes. Un grupo

entero de normas de ASTM completa aproximada

mente 70 secciones. Las tres secciones que compo

nen el volumen 8 se refieren a los plásticos.

6252, ASTM D-1693)

ISO

VI. Propiedades ópticas

A

Brillo especular

B. Transmitancia luminosa ASTM D-1 003)

C. Color

D. Índice de refracción ISO 489, ASTM D-

542)

VII. Propiedades eléctricas

A. Resistencia al arco eléctrico ISO 1325,

ASTM D-495)

B. Resistividad ISO 3915, ASTM D-257)

C. Resistencia dieléctrica ISO 1325, 3915,

ASTM D-149)

D. Constante dieléctrica ISO 1325, ASTM

D-150)

E. Factor de disipación ASTM D-150)

rganizaciones

de

homologación

Existen diversas agencias nacionales e internacio

nales que establecen y publican especificaciones

sobre pruebas y homologación de materiales indus

triales. En los Estados Unidos, las normas provie

nen generalmente del American National Standards

Institute Instituto Norteamericano de Normas), los

servicios militares de la nación y la American

Society for Testing and Materials ASTM - Socie

dad Norteamericana para Pruebas y Materiales). Una

de las principales organizaciones internacionales

paralela a ASTM es la International Organization

for Standardization

ISO-

Organización Internacio

nal de Normalización).

La Organización Internacional de Normalización

ISO) agrupa organismos nacionales de más de 90

países encargados de la definición de normas. « l

objetivo de ISO consiste en promover el desarro

llo de normas a escala mundial con vistas a facili

tar el intercambio internacional de productos y

servicios y a desarrollar la cooperación en la esfe

ra de la actividad intelectual, científica, tecnoló

gica y económica». El Manual de normas ISO 2

se divide en dos volúmenes y contiene datos so

bre materiales y productos de plástico.

Varias empresas de los Estados Unidos dedica

das a la fabricación de plásticos incluyen los méto

dos ISO en sus laboratorios. Los fabricantes que

proyectan abrir su mercado de materiales a otros paí

ses y que desean expandir su actividad

internacionalmente deben adecuarse a las normas

ISO. Algunas compañías ofrecen los resultados de

homologación ISO y ASTM a sus clientes poten

ciales. En la tabla 6-1 se señala una serie de pruebas

habituales de homologación de plásticos, junto con

los métodos ISO y ASTM correspondientes.

Mientras que las especificaciones de ASTM

emplean tanto las medidas del sistema métrico

como las unidades británicas, los métodos ISO uti

lizan únicamepte el

Sistema Internacional SI)

de

unidades métricas. Este capítulo se regirá por las

directrices que recomiendan sistemáticamente el

uso de unidades del SI, seguidas ocasionalmente,

cuando resulte pertinente, por las unidades britá

nicas escritas entre paréntesis.

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7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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C PÍTULO 6. PROPIED DES YPRUEB S DE PLAST COS SELECCION DOS

Tabla 6 1. Resumen

de

los

métodosde

prueba

ISO

y

ASll\

Propiedad

bsorción de agua

Cambios de propiedades físicas

Temperatura subnormal

Temperatura supernormal

Coeficiente lineal de expansión térmica

Conductividad térmica

Constante dieléctrica

Contracción de moldeo

J eformación de carga

J efor mación por compresión

Densidad

De

nsidad aparente

Flujo libre

Sin

colada

ensidad relativa

) ur

eza

Durómetro

Rockwell

Du

reza

de penetración

Impreso r Barco 

Elongación

Envejecimiento a la intemperie

actor de compresión

=actor de disipación a 60

Hz

1

kHz

1

M

Hz

=iuencia

-l inchamiento por disolvente

Índice de moldeo

Índice de oxígeno

Índice de refracción

lnflamabilidad

mersión a largo plazo

Inmersión 24 horas

Módulo de elasticidad

en compresión

en tangente, flexión ·

en

tracción

Permeabilidad

Pr

oced imiento acondicionamiento

Pr

opiedades mecánicas dinámicas

Decremento logarítmico

Módulo de elasticidad

en

cizalla

P

un

to de fusión

P

un

to de reblandecimiento Vicat

Resistencia a la abrasión superficial

Resiste

nc ia

a

la

cizalla

Resistencia a la compresión

Resistencia a la fatiga

Resistencia a

la

flexión

Resistencia a la tracción

Resistencia

al

arco

Alto voltaje

Corriente baja

Res

istencia

al

impacto

Dardo

Charpy

lzod

Método ISO

MétodoASTM

D-759

1137

 25

78

D-696

C-177

1325 D-150

3146 D-955

D-621

1856 D-395

1183

D-1505

D-1895

60

60

1183 D-792

868 D-2240

2037/2 D-785

D-2583

R527 D-638

4582.4607 D-1435

171

D-1895

899 D-2990

D-471

D-731

D-2863

489

D-542

181,871,1210

D-635

960

62,585, 960

D-570

4137

D-695

D-790

D-638

45,85,877

291

D-618

D-2236

1218,3146 D-2117

306 D-1525

D-1

044

D-7

32

604

D-695

3385

D-671

178 D-790

R527

D-638

1325

D-746

D-1709

179

180

D-256

nidadS

Cambios registrados

mm

/

mm

r c

W/K.m

Adimens ional

mm/mm

Pa

g/cm3

g/cm3

Adimensional

Dial

real

Dial

rea

l

Dial

real

Cambios

Adimensional

Pa

j

Pa

Adimensional

cm/min (quemado) cm/s

%

Pa

Pa

Pa

E-42

Unidades métricas

Adimens ional

oc

ohm-cm

Cambios registrados

Pa

Pa

Número de ciclos

Pa

Pa

S

Pa @ 50% fallo

J /m

©

ITP Paraninfo 81

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PLÁSTICOS INDUSTRIALES

TEORÍ

YAPLICACIONES

Propiedad Método SO

Resistencia al rasgado

Resistencia dieléctrica 3915

Etapa por etapa

Tiempo corto

Resistencia química 175

Resistividad específica 1 min. a 500 V

Rigidez de flexión

Rotura de fluencia

Sensibilidad de entalla

Tamaño de partícula

Temperatura de deflexión

75

Temperatura de flujo

Rossi-Peakes

Temperatura de fragilidad 974

Tiempo de gelificación y temp. exotérmica 2535

Transmitancia luminosa

Turbiedad

Vapor de agua

Velocidad de flujo del fundido. termoplásticos

MétodoASTM LndadS

D-624 Pa

D-149 V/mm

D-543

Cambios registrados

D-257

D-747

Pa

D-2990 Pa

D-256 J/m

D 1921 Micrómetros

D-648

oc a

18

.5

MPa

D-569

oc

D-746

oc a 50

D 2471

D-1003

D-1003

E 96

g/24h

1133 D-1238 g/1 O m n.

* Se

ha

utilizado la última versión de cualquiera de los métodos ISO y ASTM de referencia.

Tabla

6 2.

Unidades fundamentales

SI

Longitud

Masa

Tiempo

Temp. termodinámica

Corriente eléctrica

Intensidad luminosa

Cantidad de materia

Unidades del SI

üd Súnbolo

metro m

kilogramo

kg

segundo s

kelvin K

amperio A

candela cd

moles mol

El sistema métrico SI consta de siete

unidades fun-

damentales

enumeradas en la tabla 6-2. Para sim

plificar los números grandes o pequeños, se vale

también de un conjunto de prefijos, tal como se

señala en la tabla 6-3. Cuando se combinan las

unidades fundamentales o se necesitan medidas

adicionales, se emplean unidades derivadas. En la

tabla 6-4 se ofrecen las

unidades derivadas

más

utilizadas en la industria de los plásticos.

ropiedades

mecánicas

Las

propiedades mecánicas

de un material des

criben el modo en que éste responde a la aplica

ción de una fuerza o carga. Solamente se pueden

ejercer tres tipos de fuerzas mecánicas que afec

ten a

lo

s materiales: compresión tensión y ciza-

lla.

En la figura 6-1, estas tres fuerzas se represen

tan, respectivamente, como aquellas que empujan

hacia dentro Fig. 6-1A) y hacia fuera Fig. 6-1B)

y como fuerzas contrarias que amenazan con rom

per el cilindro por esfuerzo cortante Fig. 6 1 C).

Las pruebas mecánicas consideran estas fuerzas

por separado o combinadas. Las pruebas de trac

ción, compresión

y

cizalla sirven para medir sólo

una fuerza, mientras que las de flexión, impacto y

dureza implican dos o más fuerzas simultáneas.

Seguidamente se ofrece una breve explicación

sobre pruebas concretas aplicadas para determi

nar las propiedades mecánicas. Dichas pruebas son

resistencia a la tracción, a la compresión, a la ci

zalla, al impacto, a la flexión, fatiga, dureza

y

re

sistencia a la abrasión.

Resistencia a la tracción

ISO 527, ASTM D-638)

El cálculo de la fuerza de tracción maneja la uni

dad

f u ~ m e n

del SI de masa

y

la unidad deri

vada de aceleración. Por definición,

Fuerza = masa x aceleración

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C P

ÍTU LO 6.· PROPIED DES YPRUEB S DE PLÁSTICOS

SELECCION DOS

Tab

la6 3.

Prefi

j

os

y

expresión numérica

refijo

Equivalente decimal

actor

refijo Significado origi

nal

original

E ex a 1000000000000000000

1018

griego

colosa l

p

peta 1000000000000000

10

  5

griego

enorme

T ter

a 1000000000000

1012

griego monstruoso

G

giga 1000000000 10

9

griego

gigantesco

M

mega

1000000

1

Q6

griego

grande

kilo

1000

1Q3

griego

mil

h hecto

100

1

Q2

griego

cien

da de

ca

10

10

1

griego

diez

d

deci

O

1

1Q·

latín decena

e

centi

0,01

1Q·2

latín centena

m mili

0,001

1Q·3

latín mil lar

J

micro

0,000001

1Q·6

griego

pequeño

n

nano 0,000000001 10

9

griego

muy

pequeño

p pico

o 000000000001

1o12

español

pequeñísimo

f

femto

0,000000000000001 1

o

5

danés

quince

a

atto

0,00000000000000001

1Q

·18

danés diec i

ocho

Tabla6 4. Unidades

SI

derivadas

seleccionadas

Mag tud

Unidad

ímbolo

;:cele ración metro por segundo cuadrado

m/s

2

srea

metro

cuadrado

m2

:an tidad de electricidad

culombio

e

s

Jen

si

dad de masa (densidad) kilogramo por

metro

cúbico

kg/m

3

Jo

sis absorbida gray Gy

J/

kg

-ecu encia hercio

Hz

s·1

J

er

za

new ton

N

kg·m/s

2

n

ensidad de campo eléctrico voltio por metro

V/m

ot enc ia vat io

:ensió n eléctrica, diferencia de

potencial , fuerza electromotriz vol tio

nresión (tensión mecánica) · pasca l

-esistencia eléctrica

ohmio

:rabajo, energía, cantidad de calor ju lio

w

V

Pa

Q

J

J/s

W/a

N/m

2

V/a

N·m

1elocidad met ro

por segundo

m/s

:iscosidad dinámica

pasca l por segundo

Pa·s N·s/m

2

iscos idad cinemática

metro

cuadrado por segundo m2/s

olum en metro cúb ico

mJ

La unidad de masa es

el

kilogramo,

y

la acele-

ración

se expresa en metros por segundo

al

cua

d

ra

do. El valor patrón para la aceleración causada

por la gravedad de la tierra es 9,806 65 metros por

egundo al cuadrado. Este valor, redondeado como

9 80

7 m/s

2

, se denomina constante de gravedad.

La unidad del SI de fuerza es el newton, que pue

de entenderse como la fuerza de la gravedad que

ac

túa sobre un ki logramo.

1 newton = 1 kilogramo x 9,807 m/s 

Esfuerzo  Se llama presión la fuerza que se aplica

sobre una superficie. Sin embargo,

el

término téc

nico utilizado para presión es tensión o esfuerzo.

La unidad métrica para la tensión es el pasea[ (Pa).

Un pascal equivale a la fuerza de un newton ejer

cida sobre la superficie de un metro cuadrado. En

el sistema británico, la unidad básica es libras por

pulgada cuadrada (psi, abreviatura de

pounds

p r

square inch . La resistencia a la tracción se mide

en pascales y se define como la relación en tre la

fuerza de tracción , en newtons, y el área de sec-

© ITP Paranínfo 83

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PLÁSTICOS INDUSTRIALES

TEORÍ

YAPUCACIONES

EMPUJAR

A) Compresión B) Tracción C) Cizalla

Fig. 6-1. Tres tipos de tensión.

ción transversal original de la muestra, en metros

cuadrados. ·

fuerza de tracción N)

Resistencia a la tracción Pa)

sección transversal m

2

)

Deformación.

El esfuerzo de tracción suele pro

vocar la alteración del material adelgazándolo en

anchura y estirándolo en longitud. Tal como se

observa en la figura 6-2, el cambio de longitud

con respecto a la longitud original se denomina

deformación.

La deformación se mide en milímetros por mi

límetro pulgadas por pulgada). Se puede expre

sar en forma porcentual, denominándose enton

ces

porcentaje de elongación.

Para convertir a un

porcentaje la deformación expresada en metros por

metro, basta con multiplicar la cantidad por 100 y

registrar el resultado como porcentaje. La defor

mación en plásticos es patente en materiales que

SECCIÓN

TRANSVERSAL

M NOR

Fig. 6-2. Se llama deformación a la alteración provocada

por el esfuerzo de tracción.

8

/

©

ITP-Paraninfo

A

e

E

Fig. 6-3. Fases de deformación en plásticos sin reforzar.

se alteran con facilidad en las pruebas de tracción.

En la figura 6-3 se muestra la deformación típica

de un plástico no reforzado.

Diagramas

e

esfueno deformación.

Hoy en día

los aparatos que miden la tracción crean diagramas

de esfuerzo-deformación. Estos gráficos documen

tan con precisión el esfuerzo realizado sobre una

muestra y la deformación que resulta con todos

los niveles de carga. En la figura 6-4 se puede ver

una máquina de pruebas de tracción y el equipo

periférico asociado.

Este sistema para pruebas de tracción incluye un

monitor en cuya pantalla se muestran las curvas

e

esfuerzo-deformación y los datos numéricos, una

impresora para generar copias en papel y un trazador .

automático, que dibuja las curvas de esfuerzo-de

formación

¡obre

papel milimetrado. El ordenador

realiza los cálculos matemáticos y almacena los

datos para los informes de control de calidad.

En la figura 6-5 se muestra una curva de es

fuerzo-deformación generada por un trazador au

tomático. El material que se sometió a prueba fue

PC policarbonato).

Para entender las curvas de esfuerzo-deforma

ción es necesario estar familiarizado con algunos

términos técnicos. Así, el

límite de elasticidad A

es el punto qe la curva de esfuerzo-deformación,

también denominada de carga/extensión, donde se

incrementa la extensión sin aumentar la carga es

fuerzo). Hasta llegar al límite de elasticidad, la

resistencia del PC a la fuerza aplicada es lineal.

Después del punto A, la relación entre el esfuerzo

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C PÍTULO 6 PROPIED DES YPRUEB S DE PLÁSTICOS SELECCION DOS

.

6-4. Máquina, impresora, ordenador y trazador auto

  : ~ ¡

o para pruebas de tracción fotografía cedida por

--rron Corporation ).

BC

DE

FORM C

IÓN

1

g.

6-5. Curva de e

sf

uerzos y deformaciones típica para

policarbonato.

· la deformación ya no es lineal. El cálculo puede

_

r c i o n a r

la resistencia a la deformación y la

n g c i ó

en la deformación.

En el

punto

de

rotur B

el material falla com-

le

ta

mente y se fractura en dos piezas . Los cálcu

lo pueden suministrar la resistencia a la rotura y

la elongación en la rotura. La

resistenci últim

mide la resistencia máxima del material

al

esfuer

zo. En una curva de esfuerzo-deformación, corres

ponde

al

punto

e

máximo.

En la figura 6-6

se

representa una curva de es

fu

erzo-deformación típica para ABS. En esta curva

-e puede observar que ABS alcanza la resistencia

última en el límite de elasticidad A y

e

juntos).

A C

DEFORMACIÓN

Fig. 6-6. Curva de esfuerzo-deformación típica para ABS.

o

N

e:

w

::J

LL

fJ

w

DEFORMACIÓN

B

Fig. 6-7. Curva de esfuerzo-deformación típica para LDPE.

o

N

e:

w

::J

LL

fJ

w

DEFORMACIÓN

Fig. 6-8.

Curva de esfuerzo-deformación con punto de de

formación remanente señalado en el punto A.

En la figura 6-7 se muestra una curva de ten

sión-deformación típica para LDPE.

En esta curva no se representa claramente el

límite de elasticidad. No obstante, para determi

nar la resistencia o elongación a la deformación,

debe localizarse tal límite. El

punto

de

deform -

ción rem nente

utilizado cuando una curva no re

sulta concluyente es el punto en el que una línea

paralela a la porción lineal y desplazada en una

cantidad especificada corta a la curva. En la figu

ra 6-8

se

muestra la línea desplazada y la localiza-

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PLÁSTICOS INDUSTRI LES. T RÍA Y PUC CIONES

ción de su intersección con la curva de esfuerzo

deformación punto A).

Tenacidad.

De las curvas de esfuerzo-deforma

ción se puede concluir como generalización que

los materiales frágiles suelen ser más resistentes y

menos extensibles que los blandos. Los plásticos

más débiles presentan frecuentemente una alta

elongación y una baja resistencia. Algunos mate

riales son a la vez resistentes y elásticos . El área

bajo la curva representa la energía necesaria para

romper la muestra. Este área es una medida aproxi

mada de la

tenacidad.

En la figura 6-9, la muestra

más tenaz presenta la mayor porción del área bajo

la curva de esfuerzo-deformación.

Módulo de elasticidad módulo de tracción).

El

módulo de elasticidad, denominado también de

tracción o de Y oung, se define como el cociente

entre el esfuerzo aplicado y la deformación resul

tante, dentro de un intervalo lineal de la curva de

esfuerzo-deformación. El módulo de Y oung no

tiene sentido para esfuerzos que superan el límite

de elasticidad. Se calcula dividiendo el esfuerzo

carga) en pascales por la deformación mm/mm).

Matemáticamente, el módulo de Y oung coincide

con la pendiente de la porción lineal de la curva

de esfuerzo-deformación. Cuando la relación li

neal hasta la deformación permanece constante,

al dividir la resistencia a la deformación Pa) por

la elongación hasta la deformación mm/mm) se

obtiene como resultado el módulo de elasticidad.

Módulo de Young esfuerzo Pa)/deformación m/m)

La razón entre de la fuerza de tracción y la

elongación es un parámetro útil para predecir hasta

qué punto se estirará una pieza bajo una carga de

terminada. Un módulo de tracción grande indica que

el plástico es rígido y resistente a la elongación.

rl_

DEFORMACIÓN

o

l:I

w

:J

u

n

w

DEFORMACIÓN

o

N

a

w

:J

u

n

w

DEFORMACIÓN

A) Plástico frágil B) Plástico blando C) Plástico duro

y débil y firme

Fig. 6-9. La dureza es una medida de la cantidad de energía

necesaria para romper un material. Se define normalmente

como el

área total bajo la curva de esfuerzo-deformación.

Resistencia a la compresión

ISO 604, ASTM D-695)

La resistencia a la compresión es un valor que in

dica la fuerza necesaria para romper o triturar un

material. Los valores de resistencia a la compre

sión pueden ser útiles tanto para distinguir entre

calidades de plásticos como para comparar plásti

cos con otros materiales. La resistencia a la com

presión reviste una especial importancia en las

pruebas de plásticos celulares y expandidos.

Al calcular la resistencia a la compresión, las

unidades necesarias son múltiplos del pascal, como

kPa, MPa y GPa. Para determinar la resistencia a

la compresión, se divide la carga máxima fuerza)

en newtons por la superficie del especimen en

metros cuadrados.

Resistencia a la compresión Pa)

fuerza N) /superficie transversal m

2

)

Si, por ejemplo, se necesitan 50 kg para romper

unabarra

de plástico de 1,0 mrn

2

, se tendrá que:

Fuerza N) 50 kg

x

9,8 m/s

2

siendo 9,8 rn/s

2

la constante de gravedad

Resistencia a la compresión Pa) = 50 x 9,8) N/1 mm

2

=

=490 N/1 mm

2

=

=

490 N/0,000.001 m

2

=

490 Mpa o 490.000 kPa 71.076 psi)

Resistencia a la cizalla ASTM 732)

La resistencia a la cizalla es la carga máxima ten

sión) necesaria para producir una fractura mediante

una acción de cizalla. Para calcular la resistencia

a la cizalla, se divide la fuerza aplicada por el área

de la sección transversal de la muestra sometida a

un esfuerzo cortante.

C RG

Fig. 6-10. Distintos métodos utilizados para determinar la

resistencia al esfuerzo de cizalla.

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C PÍ

TULO

6 · PROPIED DES YPR UEB S DE PLÁSTICOS SELECCION

DOS

fuerza (N)

:istencia a la cizalla (Pa) =

- -

 

área transversal m

2

)

Para someter una muestra a un esfuerzo cor

_ ;:u

e existen varios métodos. En la figura 6-1

O

se

- ·

rra

n tres de ellos.

es

istencia l imp cto

2 resistencia

al

impacto

no

es una medida del es

".zrzo necesario para romper una muestra, sino que

- ·ca la energía absorbida por la muestra antes de

_ fractura. Existen dos métodos esenciales para

- - rminar la resistencia

al

impacto: (a) pruebas de

.::ida

de

una masa y (b) pruebas de péndulo.

Pruebas de caída de una masa

ASTM

D-1709).

- pruebas de caída de masa suponen ellanzamien-

- de una masa con forma

de

bola desde una altura

sobre una superficie plástica. General

- me, esta prueba se aplica a los recipientes, los

=:cmentos

de

mesa y los cascos. En la figura

6-11

se

:luyen dos variantes de este método.

Cu

ando se prueban películas, se usa un dardo

mo

en lugar de una masa más pesada, tal como

ver en la figura

6 llB.

A veces se deja

.:_· izar la muestra hasta una cubeta, donde es gol

:>eada por un yunque de metal (Fig. 6-12). Se pue

: e re

petir la prueba desde varias alturas. Si la mues

- queda

dañada

,

aparecerán en ella

grietas ,

- - as carillados u otro tipo de fracturas.

Prueba de péndulo ISO

1-79

180, ASTMD-256,

D  18 . En las pruebas de péndulo se aplica la

c;:ergía de un martillo oscilante que golpea la

uestra de plástico. El resultado es una medida

: e

la energía o trabajo absorbido por la muestra.

__

CUERDA

DARDO DE

..-t:

PELÍCULA

S

::SP

ECIMEN

BR Z DER

PELÍCULA -

1

Fig. 6-11. Prueba de caída de masa.

Fig. 6-12. Prueba de caída guiada.

La fórmula fundamental aplicada es:

Energía (J) = fuerza (N) x distancia (m)

Los martillos de la mayoría de las máquinas

utilizadas para probar plásticos tienen una energía

cinética de 2,7 -22

J.

En las figuras 6-13D y 6-13E

se muestran dos máquinas para realizar pruebas

de impacto.

En el método Charpy (viga apoyada en los ex

tremos), se sujeta la pieza por ambos extremos sin

sostenerla por debajo. El martillo golpea la mues

tra en su centro. (V éanse las figuras 6-13A y 6-

13B). En el método lzod (viga en voladizo), el

martillo golpea la pieza soportada en un extremo.

Las pruebas de impacto pueden especificar

muestras entalladas o sin entallar. En la prueba

Charpy, la entalla se sitúa

en

el lado opuesto

al

per

cutor. En las pruebas Izod, se encuentra en el mis

mo lado que el percutor, tal como se puede observar

en la figura 6-13C. En ambas, la profundidad y el

radio de la entalla pueden alterar notablemente la

resistencia

al

impacto, sobre todo si el polímero pre

senta sensibilidad

al

efecto de entalladura.

El PVC es un material bastante sensible a la

entalla. Si se prepara con una entalla roma, con

un

radio de 2 mm, el PVC presenta una resistencia

al

impacto superior que el ABS. Si las muestras tie

nen entallas afiladas con un radio de 0,25 mm, la

resistencia al impacto del PVC desciende por de

bajo de la del ABS. Otros materiales que presen

tan fragilidad de entalla son acetales, HDPE, PP,

PET y PA seco.

Asimismo, el contenido de humedad puede in

fluir en la resistencia

al

impacto. La resistencia

al

impacto de las poliamidas (nilón) puede diferir

bastante de unas a otras, desde 5 kJ/m

2

cuando

están completamente secas, hasta más de 20 kJ/

m

2

,

cuando contienen humedad.

©

ITP-Paraninfo 87

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PLÁSTICOS

INDUSffi ALES: TEORÍ Y

APLICACIONES

(A) Método de péndulo de Charpy

C RG

MÓVIL

B) Máquina de impacto de viga apoyada en los extremos

de Charpy (Tinius Olsen Testing Machine Co. Inc.)

C RG MÓVIL

~

(C) Método de péndulo de lzod

D) Máquina de impacto de viga en voladizo de Izod

(Tinius Olsen Testing Machine Co., Inc.)

Fig. 6-13. Equipo de pruebas Charpy e lzod.

Dado que para las medidas del impacto se debe

considerar el grosor de la muestra, los valores de

resistencia al impacto se expresan en julios por metro

cuadrado (J/m

2

) o libras por pulgada de entalla.

Resistencia a la flexión

ISO 178, ASTM D-790 y_D-747)

a

resistenci l flexión

mide la cantidad de ten

sión (carga) que se puede aplicar a un material sin

que se rompa. Al doblar una muestra, participan

tanto fuerzas de tracción como de compresión. Se

sujeta la muestra de ASTM sobre bloques de en

sayo separados por una distancia de 100 mni. En

el procedimiento ISO se varía la distancia con arre

glo al grosor de la muestra.

a

carga se aplica en

el centro (Fig. 6-14).

Teniendo en cuenta que la mayoría de los plásti

cos no se rompen al curvados, no es fácil calcular la

resistencia a la flexión en la fractura. En el método

de ASTM, en la mayor parte de los termoplásticos y

elastómeros se mide cuando se produce un 5 de

deformación en las muestras. La forma de hallarla

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CAPÍTU   O : PROPI

EDADES

YPRUEBAS DE PLÁSTICOS SELECCIONADOS

E ) Aparato de pruebas Charpy e Izod (Tinius Olsen

- e ting Machine Co., Inc.)

Fig. 6-13. Equipo de pruebas Charpy e Izod cont.).

-onsiste en medir la carga en pascales que hace que

m

ues

tra se estire

un

5%.

En

el procedimiento ISO,

mi

de

la fuerza cuando el pliegue equivale a 1

5

·e es el grosor de la muestra.

Fatiga flexión

SO 3385, ASTM D-430 D-813

Fatiga

es el término utilizado para expresar el nú

;nero de ciclos que puede soportar una muestra

· in

fracturarse. Las fracturas por fatiga dependen

de la temperatura, la tensión y la frecuencia, am

pli tud y modo de aplicación del esfuerzo.

1? U . U i f U { o ~ / l l i f l

=

DE

R U E B ~

Fig. 6-14. Método utilizado para determinar la resistencia

a

la

flexión (módulo de flexión) .

Si la carga (esfuerzo) no supera el límite de

elasticidad, algunos plásticos pueden resistir mu

chos ciclos de esfuerzos sin fallar. En la produc

ción de bisagras integradas y contenedores en los

que la caja y la tapa son una misma pieza, deben

considerarse atentamente las características de fa

tiga de los plásticos. En la figura 6-

15

se presen

tan dos bisagras integradas y el aparato para de

terminar la resistencia al plegado.

Amortiguamiento

Los plásticos pueden absorber o disipar vibracio

nes. Esta propiedad se denomina

amortiguamien-

to

Por término medio, los plásticos tienen una ca

pacidad de amortiguamiento diez veces mayor que

el acero. Los engranajes, soportes, carcasas de elec

trodomésticos y aplicaciones en arquitectura de los

plásticos aprovechan de forma eficaz esta propie

dad de reducción de la vibración .

Dureza

El término

dureza

no describe una propiedad me

cánica concreta o simple de los plásticos. La re

sistencia al rayado, el desgaste y la abrasión están

muy conectados con la dureza. En el deterioro su

perficial de las baldosas de un suelo de vinilo o en

los arañazos en una lente óptica de PC intervienen

diversos factores. No obstante, una definición de

dureza generalmente aceptada es la resistencia a

la compresión, penetración y rayado . Existen va

rios tipos de instrumentos para medir la dureza.

Dado que cada uno de dichos instrumentos tiene

su propia escala de calibración, los valores debe

rán identificar también la escala utilizada. Dos de

las pruebas aplicadas en plásticos, de uso bastante

limitado, son la

escala de Mohs

y el

escleroscopio

La escala de dureza de Mohs es la que utilizan

los geólogos y los mineralogistas. Se basa en el

hecho de que los materiales más duros rayan a los

más blandos. El escleroscopio (figura 6-16) sirve

para realizar pruebas de dureza no destructivas.

El instrumento mide la altura de rebote de un mar

tillo de caída libre denominado

maza

Los instrumentos para pruebas de penetración

(ASTM D-2240) se emplean para realizar medi

das cuantitativas más sofisticadas. Entre los más

conocidos se pueden mencionar Rockwell , Wilson,

Barco , Brinell y Shore. En la figura 6-17 se mues

tran las diferencias básicas de las pruebas y las

©

P-Paraninfo

89

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PL STICOS INDUSTRIALES · TEORÍ YAPLICACIONES

A) Bisagra flexible B) Caja y tapa

en un

a sola pieza.

C) Aparato para medir la resistencia al plegado , que re

gistra en un

di

al el número

de

flexiones realizadas sin que

se rompa la muestra de plástico. Tinius Olsen Testing

Machine Co. , Ltd.)

Fig. 6-15. Pruebas de fatiga.

escalas de dureza. En la tabla 6-5 se ofrecen deta

lles sobre las diversas escalas de dureza.

En

estas

pruebas, se calibra la

dureza por la profundidad o

por la superficie de la penetración.

La

prueba de Brinell está relacionada con

la

dureza del área de penetración. Los índices de

Brinell típicos

para

plásticos

concretos son:

acn1ico, 20; poliestireno, 25; policloruro de vinilo,

20, y polietileno,

2

En la figura 6-18, se muestra

un aparato de ensayo Brinell.

90

/

©

ITP Paraninfo

MAZA

EN

CAÍ

DA

_

_ J ; f t : j ~

LIBRE

PUNTA DE

DIAMANTE

TUBO DE VIDRIO

GRADUADO

ESPECIMEN

Fig. 6-16. Escleroscopio para la realización de pruebas de

dureza.

¡

00

50

BARCOL

10 .000

DIAMAN

TE

10

5000

2000

1000

500

CORIND ÓN

O ZAFIRO

6 [ CUARZO

LIM A DURA ORTOC

LASA

~ T : ~ A R S A : ~ ~ ~ :

100

1

2 FACIL

ES

DE

110

] .

40

1

APAT TO

so

o

TR

ABAJ

AR

F

LUO RITA

100

60 1 CALCITA

40 ALEACIONES

so

: ,

0

1

  L ~ ~ ~ ~ o

OCKWELL

0

B

lOO 1

80

MAYORÍA DE YESO

2

6

LOS PLÁS

TI

COS

80

ROCKWELL

•o

M

6 VIDRIO)

5

{FILO DE LA

NAVA

JA)

{MONEDA

DE COBR

E)

1 (U

ÑA)

1

0 ~

ESCALA DE 4

1 40 j

ALCO

D

UREZA

DE

AOC

KWE

 

BRINELL R

ESCALA DE

DUREZA

DE

MOHS

Fig. 6-17. Comparación de varias escalas de dureza.

La

prueba de dureza Rockwell indica la dureza

por determinación de la diferencia de profundidad

de penetración de dos cargas diferentes. En ella se

aplican una carga menor normalmente 1O kg) y una

principal de 60 a 150 kg) a un dispositivo de pene

tración con forma de bola Fig. 6-19). Los índices

Rockwell típicos de algunos plásticos son: acrílico,

M 100; poliestireno, M 75; policloruro de vinilo, M

115 , y polietileno, R, 15 . En la figura 6-20 se apre

cia una prueba Rockwell en marcha.

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C PÍTULO

6

PROPIED DES YPRUEBAS DE PLASTICOS SELECCION DOS

Tabla

6 5.

Comparación

de pruebas de dureza concretas

Instrumento

Penetrador

Ca ga

Brinnel l Bola, 1O

mm

diámetro • 500 kg

3.000

kg

Comentarios

Se calcula

la

media de las diferencias de

dureza del material

Carga aplicada durante 15- 30 segundos. La

imagen a través de un

microscopio

Brinell

presenta y

mide

el diámetro valo r de

impresión). No para materiales con factores

de fluencia altos.

Barcol

Varilla de punta afilada

Cargado con muelle. Portátil. Se toman lectu

ras

al cabo de

1

a

1O

s

26° plana

O

157

mm

Se presiona a mano

Rockwel l C

Cono de diamante

Rockwell B

Bola, 1,58

mm

Rockwell R

Bola, 12,7 mm

Rockwell L Bola, 6,35

mm

Rockwell M Bola, 6,35 mm

Rockwell

E

Bola, 3,175

mm

contra la pieza

con 5-7

kg

Menor 10

kg

Menor 150

kg

Menor

1O kg

Menor 100 kg

Menor 1O

kg

Menor 60

kg

Menor 1O kg

Menor 60 kg

Menor 1 O

kg

Menor 100

kg

Menor

1 O

kg

Menor 100

kg

Materiales más duros, acero. Modelo tabla

Metales blandos y plásticos cargados

1O seg después de aplicar una carga menor

se aplica una carga mayor. Se retira la carga

mayor al cabo de 15 s tras la aplicación Se

hace la lectu

ra

de la escala de dureza 15 s

después de retirar

la

carga mayor.

o

Se aplica una carga ~ n o r y cero en 1O s

Se

aplica una carga mayor

inmediatamente

después de ajustar a cero. Se lee

el

número

de divisiones por las que

ha

pasado

el

señalador durante 15 de carga mayor

Shore A Varilla, diámetro

1,40

mm

afilada

a

35°0,79

mm.

Muelle

cargado.

Se

empuja contra

la

pieza con la presión

de la mano.

Portátil. Lecturas tomadas en plásticos

blandos al cabo de 1 a 1 O s

Shore D Varilla, diámetro

1,40

mm

afilada

a 35°0,79 mm

radio de O 100 mm

Como antes

Para los plásticos blandos o flexibles, se puede

emplear un durómetro de Shore. Se han estableci

do

dos gamas de dureza de durómetro. En el tipo

A se utiliza un penetrador con forma de varilla

roma para probar los plásticos blandos. En el tipo

D se emplea un penetrador con de varilla puntia

guda para medir los materiales más duros. Se toma

el valor o se hace la lectura después de presionar

manualmente durante 1 o

10

segundos. El inte

r-

valo de la escala va de O a 100.

El

aparato de

ensayo Barcal

es similar al

durómetro de Shore, tipo D En él se emplea tam

bién un penetrador afilado. En la figura 6-21, se

muestra un dibujo de un aparato de pruebas Barco

Como antes

Resistencia a la abrasión ASTM D-1044)

La abrasión es un proceso en virtud del cual la

superficie de un material se desgasta por rozamien

to

Los aparatos Williams, Lambourn y Tabor mi

den la resistencia de los materiales plásticos a la

abrasión. En las pruebas realizadas en todos ellos,

se frota la muestra con un agente abrasivo sepa

rando parte del material. La cantidad de material

perdida masa o volumen) indica hasta qué punto

resiste la muestra el tratamiento abrasivo.

masa original masa final

Resistencia a la abrasión =

densidad relativa

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PLÁSTICOS INDUSTRIALES

TEORÍ

YAPLICACIONES

Fig. 6-18.

Este aparato de pruebas Brinell es neumático

(Tinius Olsen Testing Machine Co., Inc.).

C RG

Fig. 6-19.

Las lecturas de la prueba de dureza Rockwell se

basan en la distancia entre las líneas A (carga menor) y B

(carga principal).

ropiedades

físic s

En contraposición con las propiedades mecánicas,

que comprenden las fuerzas básicas de esfuerzo,

compresión y cizalla, las propiedades físicas de los

plásticos no dependen de estas fuerzas, sino de la

estructura molecular del material. Se tratarán aquí

algunas de ellas: densidad relativa, contracción de

moldeo, fluencia a la tracción y viscosidad.

Densidad y densidad relativa

ISO 1183, ASTM D-792 y D-1505)

a densidad es la masa por unidad de volumen.

a

unidad derivada del SI para la densidad es ki-

9 1

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(A) Registro de resultados de una prueba de durez a

Rockwell en una muestra en barra de ABS (Wilson

Instrument Division of AACO).

B)

Barra moldeada de ABS, colocada bajo el penetrador

de un aparato de pruebas de dureza Rockwell. (Wilson

Instrument Division of AACO).

Fig. 6-20.

Prueba Rockwell.

PENETR DOR

Fig. 6-21.

En un aparato Barco se emplea un penetrador

puntiagudo (ASTM D-2583).

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C PÍTULO 6 PROPIED DES YPRUEB  SDE PLÁSTICOS

SELECCION DOS

logramos por metro cúbico, si bien habitualmente

se expresa en gramos por centímetro cúbico:

Ejemplo:

Densidad =masa kg)/volumen m

3

)

Para PVC:

Densidad

=

1.300 kg/1 m

3

o

1 3

g/cm

3

a

densidad relativa se define como la rela

ción entre las masas de un volumen determinado

de material y de un volumen equivalente de agua

a 23

oc a densidad relativa es una cantidad

adimensional, que adoptará el mismo valor en cual

quier sistema de medida.

Ejemplo:

densidad del PVC

Densidad relativa de PVC

= -

densidad del agua

1.300 kg/m

3

= 1 3

1.000 kg/m

3

En la tabla 6-6 se indican las densidades relati

vas de una serie de materiales. Debe advertirse que

l

as

poliolefinas tienen densidades inferiores a 1,0,

lo que significa que flotan en el agua.

Un método sencillo para determinar la densi

dad relativa consiste en pesar la muestra en aire y

en agua ASTM D-792). Se puede usar un alam

bre fino para suspender la muestra de plástico en

el agua de una balanza de laboratorio, tal como se

muestra en la figura 6-22. Entonces, la densidad

relativa se calcula mediante la siguiente fórmula:

a - b

D

a - b c - d

D

=

densidad a 20

oc

a

=

masa de la probeta

y

alambre en aire

b =masa del alambre en aire

e = masa de alambre con extremo sumergido en agua

d =masa de alambre

y

probeta sumergida en agua

Otro método, establecido por ASTM D-1505,

es

una

columna e gradiente e densidad 

Esta

olumna se compone de capas líquidas de densi

dad decreciente de abajo a arriba. La capa en la

que se hunde la muestra indica su densidad. Una

olumna de gradiente de densidad es bastante com

pleja y requiere un mantenimiento periódico para

limpiar la columna

y

verificar si las capas tienen

la densidad especificada.

Tabla 6 6. Densidades relativas de algunos materiales

ustancia

Maderas (basado en agua)

Abedu l

Castaño

Cicuta

Fresno

Pino

Roble

Líq

uidos

Metales

Ácido muriático

Ácido nítrico

Agua 20

oc

Bencina

Queroseno

Trementina

Acero

Aluminio

Cobre

Hierro fundido

Hier

ro

labrado

Latón

Plásticos

ABS

Aceta

Acrílico

Alifo

Ami nos

Caseína

Celulósicos

Epóxidos

Fenólico

Fluoroplásticos

lonómeros

Óxido de fenileno

Poliamidas

Policarbonato

Poliéster

Poliésteres clorados

Poliestireno

Poliolefinas

Polisulfona

Siliconas

U reta nos

Vinilos

Densidad

relativa

0,65

0,63

0,39

0,73

0,57

0,74

1,20

1,217

1,00

0 71

0,80

0,87

7,85

2,67

8,85

7,20

7,7

8,5

1,02- 1,25

1 40-1 ,45

1 17-1 ,20

1,30-1,40

1 47- 1 65

1,35

1 15-1 ,40

1

11-1,8

1,25-1,55

2,12-2 ,2

0,93-0,96

1,06-1,1 o

1,09-1,1 4

1,2-1,52

1,01-1,46

1,4

0,98-1 ,1

0,91-0,97

1,24

1,05-1,23

1 15- 1 20

1,2- 1,55

Un método más simple sería preparar una o más

mezclas

de

densidades conocidas, tal como se mues

tra en la figura 6-23. Para densidades superiores a

la del agua, se obtiene una solución de agua destila

da y nitrato cálcico y se mide con un hidrómetro de

tipo técnico. Se añade nitrato cálcico hasta obtener

la densidad deseada. Para densidades inferiores a

las del agua, se mezcla agua con alcohol isopropílico

para conseguir la densidad seleccionada.

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7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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PLÁSTICOS INDUSTRIALES

TEORÍ APLICACIONES

Fig. 6-22. Balanza analítica utilizada según el modelo para

determinar la densidad relativa de muestras de plástico.

l

llevar a cabo las pruebas de densidad, no

debe olvidarse que la suciedad, la grasa y los

descascarillados de la máquina pueden atrapar aire

en la muestra YProducir resultados imprecisos. La

presencia

de

cargas aditivos agentes

de

reforzamiento y vacíos o células también alteran

la densidad relativa.

Contracción de moldeo

ISO 2577, ASTM D-955)

La contracción de moldeo lineal) influye en el

tamaño de las piezas moldeadas. Las cavidades

del molde son más grandes que las piezas acaba

das deseadas. Cuando la contracción de las piezas

es completa, deberán satisfacer especificaciones

dimensionales.

Las piezas de moldeo se encogen al cristalizar,

endurecerse o polimerizarse en un molde. Ade

más, la contracción continúa después del moldeo.

HIDRÓMETRO

CILINDRO

DE VIDRIO

SOLUCIÓN

DE

DENSIDAD

RELATIVA

CONOCIDA

DENSIDAD RELATIVA 1 20

Fig. 6-23. Método para medir la densidad.

Por tanto, se debe dejar pasar un período de 48

horas antes de tomar ninguna medida, para que la

pieza termine de contraerse una vez que se ha ex

traído del molde.

La

contracción de moldeo

se define como la

relación entre la reducción de la longitud y la lon

gitud original. El resultado se registra como mm/

mm. La fórmula es:

Contracción

moldeo

longit. cavidad - longit. barra moldeada

longitud de cavidad

Fluencia a la tracción

ISO 899, ASTM D-2990)

Cuando un contrapeso suspendido de una muestra

de ensayo provoca un cambio en la forma de la

muestra durante un período de tiempo, la defor

mación se

denominajluencia

Si la fluencia se pro

duce a temperatura ambiente, se denomina

flujo

enfrío

En la figura 6-24 se representa el flujo en frío.

El intervalo de tiempo necesario para pasar de A,

al comienzo de la prueba, a E, rotura de la pieza,

puede ser de más de 1.000 horas. Los resultados

de la prueba de fluencia a la tracción registran la

deformación en milímetros, como un porcentaje y

como un módulo.

La fluencia y el flujo en frío son propiedades

muy importantes que se deben considerar a la hora

de diseñar recipientes a presión tuberías y

viguetas, en los que una carga constante presión

ESPECIMEN

A

PESAS

Fig. 6-24. Estadios de fluencia y flujo en frío .

Page 17: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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CAP

ÍTULO 6 · PROPIEDADES YPRU

EBAS

DE PLÁSTICOS

SELECC

IONADOS

t ~ ?

e ·   .

¡,.¡,))

Fig. 6-25. Prueba de la resistencia

al

estallido de una tu

bería Schloemann-Fellows).

o esfuerzo) puede causar deformación o cambios

di

mensionales. Las tuberías de PVC se someten a

pruebas de fluencia especializadas para medir su

capacidad para resistir presiones determinadas

durante un período de tiempo y para determinar la

resistencia al estallido o a la rotura. En la figura 6-

25 se observa una sección de tubería sometida a

prueba para determinar

su

resistencia al estallido.

La muestra

se

rompió a una presión de 5,85 MPa.

Viscosidad

La característica que describe la resistencia inter

na de

un

líquido para fluir se denomina

viscosi-

dad. Cuanto más lento fluye el líquido, mayor es

u viscosidad. Esta magnitud se mide en pascales

· egundos Pa x s) o unidades llamadas paises.

éase tabla 6-7).

La viscosidad es un factor importante en el

:ransporte de resinas, la inyección de plásticos en

líquido y la obtención de dimensiones crí

  i

as de formas extruidas. Cargas, disolventes,

plastificantes, agentes tixotrópicos materiales de

·ip

o

gel hasta que

se

agitan

,

grado de

po limerización y densidad son factores que afec

ran

a la viscosidad. Esta magnitud de una resina

mo por ejemplo, poliéster oscila entre y 10

Pa [1.000 a 10.000 centipoises]. Un centipoise

i v l e a 0,01 paises. En el sistema métrico, un

- ntipoise equivale a 0,001 pascales-segundo. Para

definición más completa del poise, consúltese

;:ualquier libro de texto o tratado de física en el

que se describa la viscosidad.

Propiedades

térmicas

Las propiedades térmicas más importantes de los

plásticos son la conductividad térmica, el calor

específico, el coeficiente de dilatación térmica, la

deflexión por el calor, la resistencia

al

frío, la ve

locidad de combustión, la inflamabilidad, el índi

ce de fundido, el punto de transición vítrea y el

punto de reblandecimiento.

Tabla 6 7. Viscosidad de materiales concretos

aterial

Agua

Queroseno

Aceite de otor

Glicerina

Sirope de maíz

Melazas

Resinas

Plásticos estado

viscoelástico

en

caliente)

VISCOSidad

Pa.s

0 001

0 01

0,01-1

1

10

100

< 0 1 a >

10

3

<

10

2

a >

10

7

VISCOSidad

centipoises

1

10

10-100

1.000

10.000

100.000

< 100 a >

10

6

<

10

5

a >

10

10

Cuando se calientan los termoplásticos, las mo

léculas y los átomos del material empiezan a vibrar

con mayor rapidez. Ello causa el alargamiento

de

las cadenas moleculares. Una mayor cantidad de

calor puede producir el deslizamiento entre molé

culas unidas por fuerzas de Van der Waals más dé

biles. El material puede convertirse en un líquido

viscoso. En los plásticos termoendurecibles, las

uniones no se liberan fácilmente. Es necesario rom

perlas o descomponerlas.

Conductividad térmica ASTM C-177)

La conductividad térmica es la velocidad de trans

misión de energía calorífica de una molécula a otra.

Las mismas razones en relación con las moléculas

que explican la capacidad aislante de la electrici

dad de los plásticos sirven para explicar

su

natu

raleza de aislantes térmicos.

La conductividad térmica, que se expresa como

un coeficiente, se denomina factor

k

que no debe

confundirse con el símbolo K que indica la tem

peratura en kélvines. El aluminio tiene un factor

k

de 122 W K m. Algunos plásticos expandidos o

celulares poseen valores k inferiores a 0,01 W/K

© ITP Paraninfo 95

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7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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PL STICOS INDUSTRIALES

TEORÍ

Y

APLICACIONES

m tabla 6-8). Los valores k para la mayoría de los

plásticos demuestran que no conducen el calor

como lo haría una cantidad equivalente de metal.

El flujo de energía calorífica deberá medirse en

vatios, no en calorías por hora ni en Btu por hora.

Un vatio W) equivale a un julio por segundo J/s),

aunque debe recordarse que el julio es una unidad

de energía, mientras que el vatio lo es de potencia.

Calor específico capacidad calorífica)

El calor específico es la cantidad de calor requerida

para elevar la temperatura de una unidad de masa

un kelvin, o un grado Celsius. Obsérvese la figura

6-26. El calor específico debe expresarse en julios

por kilogramo por kelvin J/kg K). A temperatura

ambiente, el calor específico para ABS es 104 J/kg

K; para el poliestireno, 125 J/kg K, y para el

polietileno, 209 J/kg K. Esto indica que se necesita

rá más energía calorífica para ablandar los plásticos

cristalinos de polietileno que para el ABS. Los va

lores de esta magnitud para la mayoría de los plásti

cos señalan que requieren una mayor cantidad de

energía calorífica para elevar su temperatura que el

agua, ya que el calor específico del agua es l. La

cantidad de calor también se puede expresar en ju

lios por gramo por grado Celsius J/g

oc .

Expansión térmica

Los plásticos se dilatan a una velocidad mucho

mayor que los metales, por lo que resulta compli

cado unir metales con plásticos. En la figura 6-27

se muestra la diferencia entre los coeficientes de

expansión de diversos materiales. El coeficiente

de expansión se utiliza para determinar la dilata

ción térmica en longitud, superficie o volumen por

unidad de incremento de la temperatura. Se ex

presa como una razón por grado Celsius.

Si se calienta una varilla de PVC de 2 m de

longitud desde 20 oc a 50 °C, su longitud se mo

dificará en 7 mm.

Ejemplo:

Cambio de longitud =coeficiente dilatación lineal x

x longitud original x cambio de temperatura

=

0,000050

= 0,007 m o 7 mm

°C X

2m

X 70°

9 1 ©

ITP Paraninfo

Tabla 8. Conductividadténnica dealgunos materiales

Material

Conduclividadtérmica Resistividadténnica

(factork),W/K·m

(factor-R),

m W

Acero

44 0,022

Acrílico

0,18 5,55

Aluminio 122

0,008

aleación)

Cobre 115

0,008

berilio)

Hierro

47 0,021

Madera

0,17 5,88

Poliamida

0,25 4,00

Policarbonato

0,20 5,00

Vidrio ventanas

0,86 1,17

• l factor R es el inverso del factor k

CALOR

r===:::=::::===-,

AÑADIDO

r====== =;

GRAMO

A2 °C

AGUA

1

GRAMO

A21

oc

AGUA

Fig. 6-26. ¿Qué cantidad de calor se ha añadido?

Dado que la superficie es el producto de dos

longitudes, el valor del coeficiente debe ser doble.

De

forma similar, se deberá triplicar el valor del

coeficiente para obtener la dílatación térmica para

el volumen. En la tabla 6-9 se muestran las dilata

ciones térmicas de varios materiales.

Temperatura de deflexión

ISO 75, ASTM D-648)

La temper tur de deflexión antes denominada

termodistorsión) es la máxima temperatura conti

nua de operación que puede soportar un material.

Aunque, en general, los plásticos no se emplean en

entornos de mucho calor, algunos fenólicos espe

ciales

se

someten a temperaturas de hasta 2.760 oc

En la figura 6-28 se ilustra un dispositivo que

proporéiona cMor, presión, medición lineal y una

gráfica de los resultados. En la prueba de ASTM,

se coloca una pieza 3,175 mm x 140 mm) sobre

soportes dispuestos a una distancia de 100 mm; a

continuación se ejerce una presión sobre la mues-

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7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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CAPÍTU

  O

: PROPIEDADES YPRUEBAS DE PLÁSTICOS SELECCIONADOS

Tabla6 9. Expansión ténnica de materiales concretos

Sustancia

o plásticos

Acero

A lu minio

Cobre

Granito

Hierro fundido

Hormigón

Ladrillo

Latón

Madera de pino

Má rmol

Vidrio

lásticos

Epóxido

Fenol formaldehído

Ftalato de dialilo

Melamina formaldehído

Poliamida

Policloruro de vinilideno

Poliestireno

Polietileno

Polimetacri lato de metilo

Politetrafluoroeti leno

Sil iconas

Coeficiente

de

expansión

lineal

x106,mm/mm C

10,8

23,5

16.7

8,2

10,5

14,0

5,5

18,8

5,5

7,2

9,3

40-100

30-45

50-80

20

- 57

90-108

190- 200

60-80

110- 250

54- 11

o

50- 100

8-

50

tra una fuerza de 455-1.820 kPa. Se eleva la tem

peratura 2 oc por minuto y se registra el valor al

que se flexiona la muestra 0,25 mm como tempe

ratura de deflexión.

Además de las pruebas convencionales, algu

nas pruebas especiales proporcionan información

obre la deflexión por temperatura de diversos

plásticos. Los materiales se pueden probar en un

horno, donde se eleva la temperatura hasta que el

material se carboniza, se ampolla, se distorsiona o

pierde una

r e s i s ~ e n c i

apreciable. A veces, el agua

en ebullición proporciona el calor y el nivel de

temperatura. En la figura 6-29 se muestra un ex

perimento de deflexión con el empleo de un ca

lentador radiante de infrarrojo.

Se introdujeron en una prensa hidráulica de la

boratorio barras de ensayo de policarbonato refor

zado con vidrio, polisulfona y poliéster

termoplástico y se aplicaron cargas iguales de 175

g. Tras 1 minuto a 155 oc con un calentador radian

te

de infrarrojo, la barra de policarbonato empezó a

combarse; un minuto después, le sucedió lo mismo

a la barra de polisulfona; la barra de poliéster

termoplástico no se dobló hasta que no transcurrie

ron 6 minutos a 185 °

C.

Meta

le

s ferrosos

Metales no ferrosos

Termoplásticos

Termoestables

=

1 1 1 1 1

o

0

100 1

300 4

Fig. 6-27. Coeficiente de expansión (por

oc

x

lQ -6

.

Fig. 6-28. Temperatura de deflexión/Vicat: aparato de

ensayo automático Tinius Olsen para medir la temperatu

ra de flexión Vicat equipado con un DS

-5

para probar hasta

5 piezas por separado o a la vez.

lásticos ablativos

Los plásticos ablativos se utilizan en las industrias

aeroespacial

y de

misiles

. Al reentrar en la

troposfera, la temperatura de la superficie exterior

de una pantalla térmica es superior a 13.000 °C,

mientras que la superficie interior no llega a 95

o

c. Los plásticos ablativos pueden estar compues

tos por resinas fenólicas o resinas epoxi y matri

ces de grafito, amianto o sílice.

En los materiales ablativos, el calor es absorbi

do a través de un proceso conocido como pirólisis ,

que tiene lugar en la capa cercana a la superficie

expuesta a energía calorífica. Gran parte del plásti

co se consume o queda desprendido a medida que

absorbe grandes cantidades de energía calorífica.

(A) Antes de aplicar calor (B) Dos minutos después de

(Celanese Plastic Materials aplicar calor (Celane

se

Plas-

Co.). tic Materials Co.).

Fig. 6-29. Prueba de deflexión por el calor. ·

©

ITP Paraninfo 97

Page 20: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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PL STICOS

INDUSTRIALES

TEOR ÍA Y

APLICAC

IONES

Resistencia al frío

Por regla general, los plásticos presentan una bue

na resistencia al frío. Los envases de alimentos

hechos de polietileno soportan habitualmente tem

peraturas de

-51

o

c.

Algunos llegan a aguantar la

temperatura extrema de -196

o

con una pérdida

rninima de sus propiedades físicas .

Inflamabilidad ISO 181, 871, 1210,

ASTM D-635, D-568 y E-84)

Inflamabilidad 

también llamada

ignifugación 

es

un término que indica la capacidad de un material

para soportar la combustión. Existen varias prue

bas para medir esta característica. En una de ellas

se aplica fuego en una tira de plástico y se retira la

fuente de calor llama). Se determina el tiempo y

la cantidad de material consumido y los resulta

dos se expresan en mm/min. Los plásticos alta

mente combustibles, como el nitrato de celulosa,

tienen valores altos de inflamabilidad.

Una palabra ciertamente equívoca relacionada

con la inflamabilidad es

autoextinguible  

que in

dica que el material no continúa quemándose una

vez retirada la llama. En la figura 6-30A se mues

tra un material ignífugo y en la figura 6-30B, plás

ticos autoextinguibles. Prácticamente todos los

plásticos pueden ser autoextinguibles si se inclu

yen los aditivos apropiados.

En la tabla 6-10, se recogen los plásticos que

se queman al exponerse a llama directa. Para pro

ducir la autoignición, la temperatura debe ser más

alta que la de ignición de una llama directa.

Índice de fundido

ISO 1133, ASTM D-1238)

La viscosidad y las propiedades de flujo afectan tan

to al tratamiento de los plásticos como al diseño de

los moldes. La viscosidad de fundido proporciona

datos de mayor precisión, pero son más habituales

los valores del índice de fundido, ya que las prue

bas para su determinación requieren poco tiempo.

El índice de fundido es una medida de la canti

dad de material en gramos que se extruye a través

de un pequeño orificio en 1O minutos a una pre

sión y temperatura determinadas. Generalmente,

la carga es de 43,5 psi [300 kPa]. El procedimien

to de ASTM especifica temperaturas de 190 oc

para el polietileno y 230

o

para el polipropileno.

98

1

© ITP Paraninfo

El método ISO indica

el

diámetro de la boquilla,

la temperatur

a

el factor de la boquilla, el tiempo

de referencia y la carga nominal. En la figura 6-31

se puede contemplar un aparato de medida del ín

dice de fundido .

Un valor alto de este índice indica un material

de esc

as

a viscosidad. Normalmente, los plásticos de

viscosidad reducida tienen una masa molecular re

lativamente ba

 

. Por el contrario, los materiales de

masa molecular alta son

re

sistentes

al

flujo y pre

sentan valores del índice de fundido inferiores.

Temperatura de transición vítrea

A temperatura ambiente, las moléculas de los plás

ticos amorfos están en movimiento, pero dicho

movimiento es bastante limitado.

A medida que se calienta un material amorfo ,

aumenta el movimiento relativo de las moléculas .

Cuando el material alcanza cierta temperatura, pier

de

su

rigidez y queda correoso. La temperatura se

define como la temperatura e transición vítrea T .

g

A menudo, la temperatura de transición vítrea se

registra como un intervalo de temperaturas, ya que

la transición no se produce a una temperatura espe

cífica. En la tabla

6-11

se ofrecen los puntos

de

tran

sición vítrea de varios plásticos amorfos .

Los plásticos cristalinos contienen en realidad

regiones cristalinas y regiones amorfas. Por tanto,

A) Este poliuretano celular sirve de ejemplo de la capaci

dad como aislante té rmico la resistencia a la inflamación

de formulaciones de plásticos especiales.

B) Cuando se separa la llama de

un

plástico autoextin

guible, cesa la combustión Henkel Corp.)

Fig. 6-30;

Prueba de inflamabilidad de plástico

s.

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7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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C P

Í

TULO

6

PROPIED DES

Y

PR

U

EB S

DE

PL STICOS SELECC

IO

N DOS

Fig. 6 31.

Plastómetro de extrusión: en el plastómetro

Ti

nius Olsen básico (med

id

or del índice de fusión) se in-

·orpora un controlador/cronómetro

MP

993 accionado por

microprocesador (procedimiento A -

in

sta lación ope

ra

cio

nes manuales) para de terminar la ve locidad de fluj o (índi

· e

de

fusión)

de

termoplásticos.

pres entan dos cambios

al

ser calentados. Cuando

la temperatura alcanza

un

valor suficiente, las re

gi

ones amorfas se alteran desde un estado similar

al cristal

al

flexible. A medida que continúa ele

,·ándose la temperatura, la energía desorganiza las

regiones cristalinas haciendo que todo el material

adop

te

la forma de un líquido viscoso. La transi-

n se produce en un intervalo de temperaturas

li

mitado. Se identifica como Tm temperatura de

fus ió

n.

En la tabla 6

 1

2 se muestran las

y

Tm

de

diversos plásticos cristalinos. e

En la figura 6-32 se ilustra gráficamente la di

ferencia entre materiales amorfos y cristalinos.

Observe los dos puntos de inflexión de la curva

para los materiales cristalinos.

Punto de reblandecimiento

(ISO 306, ASTM D-1525)

En la prueba para determinar el punto de reblan

decimiento Vicat, se calienta una muestra a una

velocidad de 50

oc

por hora. La temperatura a la

q

ue

penetra una aguja

en

la muestra, 1 mm, es el

punto de reblandecimiento de Vicat.

Tabla 6 1 O. Temperaturas de ignición e nflamabilidad de

diversos materiales

Material Temp . ignición Temp. autoignición Relación

C

oc

quemado

mm

/m n

Algodón 230-266 254

OL

Papel peri

ód

i

co

230 230

OL

Pino de Oregón 260 OL

Lana 200 OL

Polieti leno 341 349

7,62-30,48

Po li

propileno, fibra

570 17,78-40,64

Politetra- 530

RT

fluoroetileno

Policloruro de vinilo

391

454

AE

Policloruro de 532 532

AE

v

in

i

li

deno

Po liestireno 345-360 488-496

12,70-63,5

Polimetacri lato 280-300 450-462

15,42-40,64

de metilo

Acrílico. fibra 560

OL

Ni

t rato de celulosa

14

1 1

41

Rápido

Acetato de

celulosa

305

475

12,70-50,80

Tri

acetato de celulosa 540

AE

fibra

Etil celulosa

291

296

27,94

Poliamida (nilón)

421

424

AE

Nilón 6,6 , fibra 532

AE

Fenólico, estrati- 520-540

571-580

AE-RT

ficado, fibra vidrio

Melamina, estrat

i-

475-500 623-645

AE

fi cado , f ibra vidrio

Po liéster, estrati- 346-399 483-488

AE

ficado, fibra vidrio

Poliuretano, po

li

ét

er

310 416 AE

espuma rígida

Silicona, est rati- 490-527 550-564 AE

fi cado, fi

bra

vidrio

RT

- Resistente a altas temperaturas

AE - Autoextingu ible

OL

-

Se

quema lentamente

Tabla

6 11. Temperatura de

transición

vítrea

de

varios

plásticos

amorfos

Plástico

T C

g

ABS

11

o

PC 150

PMM

105

PS

95

PVC

85

Tabla 6 12. Temperatura de transición

vítrea

de

varios

plásticos cristalinos

Plástico

PA

PE

PET

pp

re

50

- 35

65

-1 0

265

130

265

165

© ITP Paraninfo 99

Page 22: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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PLÁSTICOS INDUSTRI LES: TEORÍ Y PLIC CIONES

o

u

g

u

w

-

  /)

w

z

w

;

3

TEMPERATURA

A MATERIALES AMORFOS

B MATERIALES CRISTALINOS

Fig 6-32. Volumen específico en función de la tempera

tura para

un

plástico amorfo

y un

plástico cristalino,

ropiedades ambientales

Los plásticos aparecen prácticamente en cualquier

contexto. Se utilizan en recipientes para produc

tos químicos, envases para guardar alimentos e

implantes médicos en el cuerpo humano. Antes de

diseñar el producto, debe probarse su resistencia

sometiéndolo a condiciones extremas del ambien

te.

Entre las propiedades ambientales de los plás

ticos se incluyen: resistencia química, envejeci

miento a la intemperie, resistencia

al

ultravioleta,

permeabilidad, absorción de agua, resistencia

bioquímica y agrietamiento por esfuerzo.

Propiedades químicas

a afirmación de que «la mayoría de los plásticos

resisten los ácidos débiles, álcalis, humedad y pro

ductos de limpieza domésticos» no debe tomarse

al pie de la letra. Cualquier aserto sobre la res

puesta de los plásticos a entornos químicos debe

considerarse únicamente como una generalización.

Conviene probar cada plástico en concreto para

valorar su aplicación específica y las sustancia

químicas que puede resistir.

La resistencia química de los plásticos depen

de en gran medida de los elementos combinados

en las moléculas y de los tipos y firmeza de los

enlaces químicos. Algunas combinaciones son

muy estables, mientras que otras son bastante ines

tables. Las poliolefinas son excepcionalmente iner

tes, no reactivas y resistentes al ataque químico,

un hecho que se debe a los enlaces C-C del esque-

leto de las moléculas, que son muy estables. En

contraposición, el polialcohol vinílico contiene

grupos hidroxilo -OH) unidos a la cadena de car

bonos de la molécula. Los enlaces que llevan los

grupos hidroxilo de la cadena principal se descom

ponen en presencia de agua.

En la tabla 6-13 se indica la resistencia química

de una serie de plásticos. La información de esta

tabla se refiere solamente a materiales naturales, si

bien las cargas, plastificantes, estabilizantes, colo

rantes y catalizadores pueden afectar a la resisten

cia química de los plásticos.

La resistencia de los plásticos a disolventes

orgánicos proporciona información para identifi

car materiales no conocidos. Véase Apéndice D

sobre identificación de materiales). La capacidad

de reacción tanto de los plásticos como de los disol

ventes orgánicos se ha ,dado en llamar

parámetro

de solubilidad

En principio, un polímero se di

suelve en un disolvente que tiene un parámetro de

solubilidad similar o inferior. Este principio gene

ral no tiene por qué aplicarse en todos los casos,

debido a la cristalización, los enlaces de hidróge

no y otras interacciones moleculares. La tabla 6-

  4

contiene los parámetros de solubilidad de va

rios disolventes y plásticos.

abla 6 13.

Resistencia

químicade

varios

plásticosa

temperat raambiente

lástico

Ácidosfuertas Álcaisfuertas DisoMintes

cxg{ri;os

Acetal Atacado

Resistente Resistente

Acetato Afectado Afectado

Atacado

de celulosa

Acrílico Atacado

Poco afectado

Atacado

Epoxi Poco afectado

Poco

afectado Poco afectado

Fenólico Resistente Atacado Afectado

eno

xi

Resistente Resistente Atacado

lonómero Poco afectado

Resistente Re sistente

Melamina Poco afectado

Poco afectado Resistente

Polialómero Resistente

Resistente Resistente

Poliamida Atacado Poco afectado

Resistente

Policarbonato Resistente

Atacado Atacado

Policlorotri

Resistente Resistente Resistente

fluoroetileno

Policloruro Resistente

Resistente Afectado

de vinilo

Poliéster Poco afectado

Afectado Afectado

Poliestireno Afectado Resistente

Afectado

Polietileno Resistente Resistente

Afectado

Poliimida Afectado Atacado

Resistente

Poli

óxido Resislente Resistente Poco afectado

de fenileno

Polipropileno Resistente Resistente

Re sistente

Polisulfona Resistente Resistente Afectado

Politetra Resistente Resistente Resistente

fluoroetileno

Poliuretano Resistente Afectado Poco afectado

Silicona Poco afectado Afectado Poco afectado

Page 23: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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CAPÍTULO : PROPIEDADES YPRUEBAS DE PLASTICOS SELECCIONADOS

Envejecimiento a la intemperie ISO 45,

85 4582 4607 ASTM D-1435 y G-23)

Numerosas pruebas de envejecimiento a la intem

perie se realizan en lugares donde las muestras

reciben un grado considerable de exposición al

calor, la humedad y la luz solar. En estas pruebas

se valoran los cambios de color y brillo, las rotu

ras, las grietas y la pérdida de las propiedades físi

cas de las muestras expuestas. Dado que los ensa

yos de envejecimiento a la intemperie exigen lar

gos períodos de tiempo, las pruebas aceleradas tra

tan de

proporcion r

una exposición similar en

menos tiempo. En la figura 6-33 se muestra un

aparato de pruebas de envejecimiento acelerado.

En estas máquinas se someten las muestras a ci

clos de humedad y cambios de temperatura y se

simula la luz del sol con una serie de lámparas que

producen luz ultravioleta.

Resistencia al ultravioleta

ASTM G-23 y D-2565)

La resistencia al envejecimiento por la intemperie está

muy relacionada con la resistencia de los plásticos al

efecto de luz solar directa o aparatos de envejeci

miento artificiales. La radiación ultravioleta en com

binación con agua u otras condiciones oxidantes del

Fig. 6-33. Máquina para pruebas de envejecimiento ace

lerado The Q-Panel Company).

Tabla

6 14. Parámetros de solubilidad de algunos

plásti os

y

disolventes

Disolvente

Agua

Alcohol metílico

Alcohol etílico

Alcohol isopropílico

Fenol

Alcohol n-butílico

Acetato de etilo

Cloroformo

Tri cloroeti leno

Cloruro de metileno

Dicloruro de etileno

Ciclohexanona

Acetona

Acetato de isopropilo

Tetracloruro de carbono

Tolueno

Xileno

Metil isopropil cetona

Ciclohexano

Trementina

Acetato de metil amilo

Ciclohexano de metilo

Heptano

Plásticos

Politetrafluoroetileno

Polietileno

Polipropileno

Poliestireno

Poliacetato de vinilo

Polimetacrilato de metilo

Policloruro de vinilo

Policarbonato de bisfenol A

Policloruro de vin ilideno

Politereftalato de etileno

Nitrato de celulosa

Acetato de celulosa

Epóxido

Poliacetal

Poliamida 6 6

Cumarona indeno

Alquido

Parámetro

de

solubilidad

23.4

14 5

12 7

11 5

14 5

11.4

9,1

9 3

9 3

9 7

9 8

9 9

10

 0

8.4

8 6

9 0

8 9

8.4

8 2

8,1

8 0

7 8

7 5

Parámetro de solubilidad

6 2

7 9-8 1

7 9

8 5-9 7

9.4

9 0-9 5

9 38-9 5

9 5

9,8

10 7

10 56-10 48

11 35

11 0

11

1

13 6

8 0-10 6

7 0-11 2

entorno) puede causar un desvanecimiento del color,

picaduras, desmenuzamiento, fisuras en la superfi

cie, agrietamiento y fragilidad. Para comprobar la es

tabilidad del color se suele utilizar un aparato Atlas

8

,

y

para efectuar

un

envejecimiento artificial se

emplean habitualmente la luz de arco voltaico Zenon

refrigerado con agua y un aparato de exposición al

agua.

©

ITP Paraninfo

101

Page 24: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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PLÁSTICOS

INDUSTRI LES ·

TEORÍA Y PLIC CIONES

Permeabilidad

(ISO 2556, ASTM D-1434 y E-96)

La

permeabilidad

se puede describir como el vo

lumen o masa de gas o vapor que penetra en la

superficie de una película en 24 horas. La per

meabilidad es un concepto importante dentro de

la industria de envases para alimentos. En algunas

aplicaciones, la película de embalaje debe permi

tir el paso de oxígeno para mantener el aspecto

fresco de carnes o verduras . En otros casos, hay

que evitar de forma selectiva que los gases, la hu

medad y otros agentes contaminen el contenido

del paquete. Con frecuencia, los envases contie

nen varias capas de diferentes materiales para con

seguir el control de permeabilidad deseado.

Absorción de

agua

(ISO 62, 585, 960, ASTM D-570)

Algunos plásticos son higroscópicos es decir, ab

sorben la humedad, normalmente captada de am

bientes húmedos. La tabla 6-15 contiene los datos

de absorción de

agua

de

varios plá

s

ticos

higroscópicos. Estos materiales exigen el secado

antes de entrar en cualquier proceso que suponga

calor o fundido. Si no se secan apropiadamente, el

contenido en humedad de estos plásticos se conver

tirá

en

vapor que puede causar defectos

en

la super

ficie y huecos en el material. Para verificar

el

buen

funcionamiento del equipo de secado, muchas com

pañías prueban las muestras de forma periódica para

determinar el contenido

en

humedad.

Una de estas pruebas consiste simplemente en

pesar con precisión una muestra, calentarla en un

horno durante un período de tiempo y volverla a

pesar para calcular la pérdida de peso. Hay instru

mentos que proporcionan resultados exactos y rápi

dos basándose en este principio termogravimétrico.

En la figura 6-34 se muestra uno de ellos.

El método termogravimétrico parte de la hipó

tesis de que toda pérdida de peso representa hume

dad. Esta suposición no siempre es correcta ya que

algunos materiales también pierden lubricantes,

aceites y otras sustancias volátiles

al

ser calentados.

Para obtener medidas muy precisas sobre el conte

nido en humedad, es necesario

un

aparato de hume

dad específico. En la figura 6-35 se muestra

un

me

didor

de

la humedad que calienta una muestra y con

duce los gases desprendidos hasta una célula de aná

lisis que atrapa solamente vapor de agua. A través

Fig 6-34. Aparato para medir la humedad termogravi

métrica (Arizona Instrument Corp.).

de esta prueba

se

puede medir con precisión la hu

medad de una pieza. Dos métodos sencillos y de

bajo coste para comprobar el contenido en hume

dad son las técnicas del indicador de volátiles de

Tomasetti (TVI) y la prueba tubo/bloque caliente

(TTHB). Sigamos el procedimiento de la figura 6-

36 sobre la técnica TVI.

l

2

3.

4.

Se colocan do s portaobjetos de vidrio sobre una

chapa caliente y se calientan durante 1 a 2 minutos

a

275

±

15

oc

(Fig. 6-34).

Se disponen cuatro muestras de plástico granuladas

o en pelets

so

bre uno de los portaobjetos de vidrio.

Se coloca el segundo portaobjetos caliente sobre la

muestra y se prensan los pelets de esta forma hasta

obtener un diámetro de aproximadamente 10 mm.

Se retiran los portaobjetos de la chapa caliente y se

dejan enfriar.

5. El número y

el

tamaño de burbujas observadas en

las muestras de plástico indican el porcentaje de

humedad absorbida. Algunas burbujas pueden pro

ceder del aire atrapado, pero la mayoría son señal

de material cargado de humedad. Existirá una co

rrelación directa entre el número de burbujas y el

contenido en humedad.

Tabla

6-15.Absorción

de

agua

Material

Poi icl o rotrif l u o

roeti

1 no

Polietileno

Poliestireno

Epóx ido

Policarbonato

\

Poliamida

Acetato de celulosa

Agua absorbida

inmersión 24

horas)

0 00

0,01

0 04

0 10

0 30

1 50

3 80

Page 25: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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CAPÍTULO : PROPIEDADES Y

PRUEBAS

DE

PLÁSTI OS

SELECCIONADOS

Fig. 6-35. Aparato para medir la humedad específica

Mitsubishi Kasei Corp.).

A) Conecte la chapa caliente y calíbrela a una temperatu

ra superficial de

270 1O

oc

Asegúrese de que la super

ficie está limpia; coloque dos portaobjetos de vidrio sobre

la superficie durante 1-2 minutos.

B) Cuando la temperatura de la superficie del vidrio al

cance 230-250

oc.

coloque cuatro o cinco pelets en uno

de los portaobjetos de vidrio utilizando unas pinzas.

C) Ponga el segundo portaobjetos caliente sobre los pelets

formando

un

emparedado.

D) Presione el portaobjetos de arriba con una espátula para

aplanar

los

pelets hasta conseguir un diámetro de lO

mm

E) Retire el emparedado y déjelo enfriar. La cantidad y el

tamaño de las burbujas indican el porcentaje de humedad.

Fig. 6-36. Seis sencillas etapas de la prueba para determinar

el

contenido en humedad.

©

/TP Paraninfo 103

Page 26: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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PLÁSTICOS INDUSTRIALES

TEORÍ

Y

APLICACIONES

F) Resultados típicos. En el portaobjetos de la derecha

aparece un material seco; en el de la izquierda,

un

material

cargado de humedad. Una o dos de las burbujas se pueden

deber al aire atrapado.

Fig. 6-36.

Seis sencillas etapas de la prueba para determi

nar el contenido en humedad cont.).

El procedimiento TIHB Fig. 6-37) consiste en:

l. Calentar un bloque caliente con agujeros para tubos

de ensayo a 26 ± 10 oc

2.

3

4.

5.

6

Colocar

5,0

g de plástico en un tubo de ensayo Pyrex

de

20 x 150

mm.

Colocar un tapón en cada uno de los tubos de ensa

yo y después disponer éstos cuidadosamente en el

bloque caliente.

Dejar fundirse el material aproximadamente 7 mi-

nutos) . ·

Retirar el tubo y la muestra del bloque caliente y

dejarlo enfriar durante aproximadamente diez mi

nutos.

Observar el resultado y registrar la correlación del

contenido en humedad y el área superficial de la con

densación en el tubo de ensayo.

Resistencia bioquímica

ASTM G-21

y

G-22)

La mayoría de los plásticos son resistentes a las

bacterias y a los hongos, pero existen algunos

plás

ticos y aditivos que no cumplen este principio ge

neral, por lo que posiblemente no estarán aproba

dos por las organizaciones responsables de alimen

tos y fármacos para su utilización en envases y

recipientes para alimentos y fármacos. Como so

lución, se pueden añadir diversos conservantes y

agentes antimicrobianos a los plásticos para ha

cerlos resistentes.

Agrietamiento por tensión

ISO 4600, 6252, ASTM D-1693)

El agrietamiento debido a las condiciones del am

biente puede provenir de disolventes, radiación o

deformación constante. Para determinar su mag

nitud, se usan diversas pruebas en virtud de las

cuales se expone la muestra a un agente superfi

cial. En la figura 6-38 se recoge una de ellas.

En esta

prueba una

barra de

pruebas

de

polisulfona reforzada con vidrio se partió violen

tamente en dos

al

aplicar un rociado de acetona.

Esta reacción rompió una conexión eléctrica, ac

cionando la cámara para tomar esta imagen.

La acetona no afectó a

la

barra pruebas de

poliéster termoplástico del fondo sometida a un

esfuerzo similar. El poliéster termoplástico resiste

esfuerzos

incluso

superiores en

presencia de

tetracloruro de carbono, metiletil cetona y otros

productos químicos aromáticos.

ropiedades

óptic s

Las propiedades ópticas están íntimamente vincu

ladas con la estructura molecular, por lo que las

propiedades eléctricas, térmicas y ópticas de los

plásticos están interrelacionadas. Los plásticos

presentan muchas propiedades ópticas peculiares:

Entre ellas, las más importantes son el brillo, la

transparencia, la claridad, la turbiedad, el color y

el índice de refracción.

Brillo especular ASTM D2457)

El

brillo especul r

es el factor de reflectancia lumi

nosa

relativo

de una muestra de plástico.

El

lustrómetro dirige la luz a una muestra a ángulos de

incidencia de 20°, 45° y 60°.

Se

recoge la luz que

sale reflejada de la superficie y se mide mediante

un

aparato fotosensible. Se utiliza

un

espejo perfec

to como patrón obteniéndose valores de 1.000 para

ángulos de incidencia de 20° y 60°. Los resultados

de la prueba en muestras de plástico proporcionan

datos comparativos para clasificar las muestras y

valorar la lisura de la superficie. Deberán realizarse

las comparaciones únicamente entre tipos de muesc

tras similares. Por ejempkl, no

se

compararán pelí

culas opacas y transparentes.

Page 27: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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CAPÍTULO : PROPIEDADES YPRUEBAS DE

PLÁ.ST COS

SELECCIONADOS

Transmitancia luminosa

ASTM D-1003)

El aspecto turbio o lechoso de los plásticos recibe

el nombre de turbiedad Cuando se califica un plás

tico de transparente se hace referencia a que ab

sorbe muy poca luz en el espectro visible. La

cla-

ridad es una medida de la distorsión observada al

contemplar un objeto a través de plásticos trans

parentes. Todos estos términos tienen conexión con

las pruebas de transmitancia luminosa.

La transmitancia luminosa es la relación entre

la luz transmitida la incidente. En esta prueba,

un haz de luz pasa a través del aire hasta un recep

tor, que mide el haz incidente. Tras colocar la

muestra, el brillo de la luz la atraviesa para llegar

al receptor. La relación entre la lectura a través de

la muestra y la que se obtiene a través del aire pro

porciona la medida de la transmitancia total.

Los plásticos amorfos sin carga son los más

transparentes. Las cargas, colorantes otros aditi

vos, incluso en pequeñas cantidades, obstaculizan

el paso de la luz.

(A) Muestras de plástico que se están calentando para eli

minar la humedad.

(B) Humedad condensada en los tubos de ensayo.

0

 1

0  1 1 

0.08  

0.

03

0.02

(C) El área de condensación en la superficie de los tubos

de ensayo presenta el porcentaje de humedad en cada mues

tra de plástico.

Fig. 6-37. Método de tubo de ensayo/bloque caliente para medir la humedad. (General Electric Co.).

© ITP Paraninfo

105

Page 28: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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PLASTICOS INDUSTRIALES TEORÍ YAPLICACIONES

Fig. 6-38. El rociado con acetona provoca la rotura de la

barra de ensayo de polisulfona reforzada con vidrio

Cela

ne

se Plastic Materials Co.).

Color

La absorción selectiva

de

la luz se traduce en el

color Un problema asociado a las piezas

de

plás

tico teñidas es el equilibrio colorimétrico. A la hora

de combinar piezas coloreadas de un fabricante

con las de otro

es

fundamental medir el color.

Actualmente, los sistemas de medida del color

se valen de tres componentes: delta L* claridad),

delta C* croma) y delta H*. Cuando las compa

ñías de fabricación convienen en las medidas de

color necesarias para las piezas y cuentan con un

equipo para calibrar el color idéntico o similar, el

equilibrio colorimétrico suele ser aceptable.

En los equipos para medir el color se utilizan

ordenadores para almacenar y comparar datos,

además de células fotoeléctricas para tomar lectu

ras de color de piezas o muestras coloreadas. En

la figura 6-39 se presenta un aparato portátil de

medida del color.

Índice de refracción

ISO 489, ASTM D-542)

Cuando entra la luz

en un

material transparente, en

parte se

refleja y en parte

se

refracta Fig. 6-40). El

índice

de

refracción n

se

puede expresar

con

res

pecto

l

ángulo

de

incidencia i y al

de

refracción r.

seno de

i

n

seno de

r

donde

i

y r se miden desde la perpendicular a la

superficie en el punto de contacto. El índice de

refracción para la mayoría de los plásticos trans

parentes

es

aproximadamente 1,5, un valor no muy

diferente l de los cristales de las ventanas. En la

Fig. 6-39. Instrumento de medida de color portátil Hunter

Associates Laboratory, lnc .).

tabla 6-16 se recogen los índices de refracción de

diversos plásticos.

ropiedades eléctricas

Las cinco propiedades básicas que describen

el

comportamiento eléctrico de los plásticos son: re

sistencia, resistencia de electroaislamiento, resis

tencia dieléctrica, constante dieléctrica y factor de

disipación potencia). Los enlaces predominante

mente covalentes de los polímeros limitan su

conductividad eléctrica y hacen de la mayoría de

los plásticos aislantes de la electricidad. Con la

adición de cargas como, por ejemplo, grafito o

metales, se pueden conseguir plásticos conducto

res o semiconductores.

Tabla

6 16. Propiedades

ópticas

deplásticos

Material

Índice

de

ransmisiónde

refracción

luz,

tacrilato de metilo

<1 49

94

cetato de celulosa

1.49

87

Poliacetato cloruro

1,52

83

de vinilo

\

Policarbonato

1 ,59

90

Poliestireno

1,60

90

Page 29: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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CAPÍTU

  O : PROPIEDADES

Y

PRUEBAS DE

PLÁSTICOS

SELECCIO

N

ADOS

Resistencia al arco eléctrico

ISO 1325, ASTM D-495)

La

resistencia al arco eléctrico

es una medida del

tiempo necesario para que una corriente eléctrica

determinada haga conductora la superficie de un

plástico merced a la carbonización. Las medidas

se expresan en segundos. Cuanto más alto es el

valor, más resistente es el plástico al arco eléctri

co. La ruptura de la resistencia al arco eléctrico

puede ser resultado de la acción de sustancias quí

micas corrosivas. l ozono, los óxidos nítricos o

la formación de humedad o polvo también pueden

disminuir los valores.

Resistividad ISO 3915, ASTM D-257)

La

resistencia electroaislante

es la que existe en

tre dos conductores de un circuito o entre un con

ductor y el suelo cuando están separados por

un

aislante. La resistencia electroaislante equivale l

producto de la resistividad de los plásticos por su

longitud dividido por su área:

resistívidad x longitud)

Resistencia electroaislante

área

La resistividad se expresa en ohmios-centíme

tros. En la tabla 6-17 se presentan resistividades

de determinados plásticos.

Resistencia dieléctrica

ISO 1325,3915, ASTM D-149)

La

resistencia dieléctrica

es una medida del vol

taje eléctrico necesario para interrumpir la corriente

a través de un material plástico. Las unidades se

registran como voltios por milímetro de espesor

V/mm). Esta propiedad eléctrica indica la capa

cidad de un plástico para actuar como aislante eléc

trico. Véanse figura 6-41 y tabla 6-17.

Constante dieléctrica

ISO 1325, ASTM D-150)

La

constante dieléctrica

de un plástico es una

medida de la capacidad del plástico para almace

nar energía eléctrica, tal como se muestra en la

figura 6 42 . Los plásticos se utilizan como

dieléctricos en la producción de condensadores,

Fig. 6-40. Reflexión y refracción de la luz.

que se emplean en radios y en otros equipos elec

trónicos. La constante dieléctrica se basa en el aire,

que tiene un valor 1,0. Los plásticos con una cons

tante dieléctrica de 5 tendrán una capacidad de al

macenamiento de electricidad cinco veces mayor

que el aire o el vacío.

Prácticamente todas las propiedades eléctricas

de los plásticos varían con el tiempo, la tempera

tura o la frecuencia. Por ejemplo, los valores pue

den evolucionar a medida que aumenta la frecuen

cia. Véase tabla 6-17, para la constante dieléctrica

y el factor de disipación).

Factor de disipación ASTM D-150)

El

factor e disipación potencia)

o

tangente e

pérdida

también varía con la frecuencia. Esta mag

nitud ofrece una medida de la potencia vatios) per

dida en el aislante plástico. Para valorar dicha pér

dida de potencia se aplica una prueba similar a la

utilizada para la constante dieléctrica. Por regla ge

neral, las medidas se toman a un millón de hercios ,

e indican el porcentaje de corriente alterna perdida

como calor dentro del material dieléctrico. Los plás

ticos con factores de disipación bajos desperdician

poca energía y no

se

sobrecalientan. En el caso de

¿QUÉ

M GNITUD

PUEDE ALCANZAR LA TENSIÓN

ANTES

E

QUE

SE

ROMPA

EL

MATERIAL?

Fig. 6-41. Prueba de resistencia dieléctrica, una importan

te característica de los pl

ás

ticos para aplicaciones aislantes.

© ITP Paraninfo 107

Page 30: 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

7/23/2019 3 Propiedades y Pruebas de Plásticos

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PLÁSTICOS

INDUSTRIALES

T R

ÍA Y

APLICACIONES

abla 6-17. Propiedades

dielécbicasde detenninados plásticos

Plásticos

Resistividad,

Resistencia

Constante dieléctrica

Factor

de disipación potencia)

olnD; an

dieléctrica,

A6 Hz A1

6

Hz

A 6 Hz A 1

6

Hz

Acrílico

Celulósico

Fluoroplásticos

Palia midas

Policarbonato

Polietileno

Poliestireno

Sil

iconas

1

Q 6

1Q

  5

1

Q

8

1Q   5

1Q 6

1Q

  6

1Q

  6

1Q   5

V/mm

15.500-19.500

8.000-23.500

10.000-23.500

12.000- 33.000

13 .500- 19.500

17.500- 39.000

12.000-23.500

8.000-21 .500

algunos plásticos, este comportamiento supone una

desventaja, ya que impide precalentarlos o sellarlos

térmicamente por métodos de calentamiento de alta

frecuencia. Véase tabla 6-17, donde

se

indican di

versos factores de disipación).

La relación entre calor, corriente y resistencia

se muestra en la ecuación de potencia:

P PR

La potencia P utilizada para realizar trabajo

consumido es potencia perdida o disipada. En esta

fórmula, se puede reducir la cantidad de potencia

limitando la corriente

o la resistencia

R

En los

aparatos eléctricos para producir calor, no se con

sidera deseable un factor de disipación bajo.

ocabulario

A continuación se ofrece un vocabulario de algu

nos términos que aparecen en este capítulo. Bus

que la definición de los que no comprenda en su

acepción relacionada con el plástico en el glosario

del Apéndice A.

Amortiguamiento

Brillo especular

Centipoise

Columna de gradiente de densidad

Constante de gravedad

Deformación

Deformación plástica

Densidad

Densidad relativa

Dureza

Escleroscopio

Estabilidad dimensional

Fluencia

Flujo en frío

Higroscópico

Índice de fundido

3,0-4,0

2,2-3,2 0,04-0,06

0,02-0,03

3,0-7,5

2,8-7,0 0,005-0,12

0,01-0,10

2,1-8.4 2,1-6.43

0,0002-0,04

0,0003-0,17

3,7- 5,5

3,2-4,7 0,020-0,014 0,02 - 0,04

2,97- 3,17 2,96

0,0006-0,0009 0,009- 0 01 o

2,25- 4,88 2,25-2,35

< 0,0005

2.45-2,75 2.4-3.8

0,0001-0,003

2,75-3,05 2.6-2,7

0,007-0,01

Índice de refracción

Límite proporcional

Módulo de flexión

Parámetro de solubilidad

Poise

Porcentaje de elongación

< 0,0005

0,0001 - 0,003

0,001-0,002

Punto de deformación remanente

Punto de reblandecimiento Vicat

Resistencia a disolventes

Resistencia a la compresión

Resistencia a la fatiga

Resistencia a la flexión

Resistencia al impacto

Resistencia dieléctrica

Rigidez

Temperatura de fragilidad

Temperatura de transición vítrea

Tenacidad

Tixotropía

Turbiedad

Viscosidad

VACÍO

O

AIRE

DIELÉCTR

IC

O

Fig. 6 42. La constant<¡ dieléctrica es la cantidad de elec

tricidad almacenada e un material aislante, dividido por

la retenida en

el

aire o en el vacío.

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CAPÍTULO : PROPIEDADES YPRUEB S DE PLÁSTICOS SELECCIONADOS

Preguntas

6 1. Nombre siete unidades fundamentales del

sistema métrico

SI

6 2 Un gigahercio equivale a _ ?_ Hz .

6 3.

Indique la unidad métrica del SI para fuer

za y

su

fó rmula.

6 4. La resistencia a la tracción, el módulo de elas

ticidad y la presión de aire se miden en _?

_

6 5. En el SI, las temperaturas se miden en

6 6. Dos sociedades técnicas internacionales que

desarrollan normas y especificaciones para

homologación de plásticos son _1__ y _ ? _ .

6 7. T o F En las pruebas para determinar las pro-

piedades mecánicas, conviene generalmente

aplicar fuerza a

un

a velocidad específica.

6 8. El módulo de Young

se

determina como el

cociente entre _?_ y_?_.

6-9. Para seleccionar un plástico más tenaz, hay

que elegir uno que tenga un área bajo la cur

va de tensión-deformación_?_._

6 10. La prueba del péndulo mide_?_

6 11. ¿De qué propiedad depende una bisagra de

plástico?

6 12. La resistencia a la vibración de transmisión

se denomina _ __

6 13. La viscosidad se define como una medida

de _ __ de un líquido.

6 14. La elongación durante un tiempo debido a

una fuerza constante se denomina

_ _

_

6 15. Los plásticos para las cubiertas de calor

aeroespaciales se seleccionan por sus pro

piedades _ ?_

6 16. A medida asciende que el valor del índice

de

fundido

de

un plástico, la viscosidad _?_.

6 17. Por debajo de la temperatura de transición

vítrea, un plástico se hace ?

6 18. Nombre

un

plástico que sea higroscópico.

6 19. Las cargas utilizadas para conseguir que los

plásticos sean conductores de electricidad

so n _?_ y _ ?_ .

6 20. En la prueba de resistencia al arco eléctri

co , la superficie de un a muestra pasa a ser

conductora debido a _ ?_

6 21. Si la resistividad de un material es alta, la

resistencia

al

aislamiento será _ ?_

6 22. La resistencia dieléctrica indica la adecua

ción de un plástico para aplicaciones como

?

6 23. Los plásticos utilizados en condensadores

eléctricos deben tener una alta

_ _

_

6 24. Para sellar térmicamente un a película plás

tica a través de métodos de alta frecuencia,

la ? no debe ser baja.

6 25.

Una viscosidad de 1 pascal-segundo

es

equi

valente a_?_ poise.

6 26. La viscosidad

se

expresa como un a medida

de _ ?_ de un líquido.

6 27. Las asas de los pucheros y las ollas suelen

estar hechas de plástico por su propiedad

d e _?_b aj a

6 28. Los plásticos que tienen la temperatura de

autoignición más baja son

_ _

_

6 29.

Las pruebas de fractura por tensión combi

nan la tensión física con el esfuerzo _ ?_

ctividades

Prueba de tracción

Materiales

y

equipo

Apara

to

para pruebas

de

trac

ción de velocidad constante, trazador automático

de gráficos del esfuerzo-deformación, compás

calibrador, barras para pruebas de tracción. Con

siga barras de ensayo ISO o ASTM o co rte mues

tras de materiales en lámina.

6 1. Adquiera o prepare 10 piezas de ensayo y

mida lo siguiente:

longitud total

longitud de referencia

anchura y grosor de referencia

re

gistre las dimensiones

en

metros

y en

pulgadas)

6 2. Estire las muestras hasta que fallen a veloci

dad constante. Calcule la resistencia a la de-

©

ITP Paraninfo

11 9

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PLÁSTICOS INDUSTRI L

ES TEORÍA

PLIC CIONES

formación y la rotura, la elongación en la de

formación y la rotura y el módulo de elasti

cidad en el sistema británico y el SI.

6-3. Calcule la media y la desviación típica

de

la

tensión carga)

y

la elongación a la deforma

ción y a la rotura.

6 4.

Prepare 10 barras más y estírelas hasta que

fallen a una velocidad de deformación que se

diferencie bastante de la del primer grupo. Por

ejemplo, aplique 25 mm/minuto en uno de los

grupos y 500 mm/minuto en el segundo.

6-5. Calcule

la

media y la desviación típica como

en el punto 3.

6-6. Trace las curvas de campana comparando las

resistencias

a

la deformación

y

las

elongaciones en la deformación.

6-7. ¿Qué efecto ha supuesto el cambio de la ve

locidad de deformación?

6-8. Haga un resumen de sus conclusiones.

Actividad adicional sobre pruebas

e

tensión

Si dispone de muestras con distintos orificios sal

teados, cree grupos según la localización de los ori

ficios. Compruebe el efecto de la localización de

los orificios en la resistencia y la elongación. Los

moldes que proporcionan barras con orificios en un

extremo y los que los tienen en ambos extremos re

sultan enormemente útiles. El resultado de los ori

ficios dobles es una línea soldada

en

el centro de la

pieza. Esto permite comparar las piezas con las lí

neas soldadas y las piezas sin línea soldada.

Pruebas de dureza

Equipo

Aparato para medir la dureza Rockwell,

calefactor de barras, dispositivo para medir la tem

peratura.

Procedimiento

6 1. orte una pieza de un

material

en lámina

acrílico o policarbonato) en un cuadrado de

75 mm x 75 mm. El material deberá tener un

grosor de

3

mm como mínimo.

ó _ Determine la dureza en 10 posiciones

de

la

muestra.

6-3.

Coloque

la muestra sobre el calefactor

de

: caliéntelo hasta que esté suficiente-

mente blando como para doblarse. Determi

ne la temperatura máxima alcanzada por la

muestra. En lugar de doblarla, enfríe la mues

tra conservando una superficie plana.

6 4.

Después de dejarla enfriar, analice 10 posi

ciones de la «zona en la que se ha aplicado

calor».

6-5. Calcule la media y las desviaciones típicas

para los grupos calentado y sin calentar. Tra

ce las curvas de campana.

6-6. ¿Qué efecto ha producido

el

calor en la dureza?

6-7. Resuma las conclusiones en un breve informe.

Actividades adicionales

Altere sistemáticamente la temperatura alcanzada

en las piezas de ensayo. Calcule el intervalo

de

temperatura que produce los cambios máximo y

mínimo en la dureza.

Pruebas de impacto

Equipo

Aparato de ensayo Izod o Charpy, mues

tras con las dimensiones apropiadas .

Procedimiento

6 1.

Golpee 1Opiezas y registre los resultados

6-2. Exponga l frío 10 piezas del mismo material.

Retire las muestras de una

en

una del foco de

frío y golpéelas a la mayor brevedad posible.

6-3. Calcule el promedio y las desviaciones típi

cas. Trace las curvas

de

campana.

6 4.

¿Cuál

ha

sido el efecto del frío

en

la resisten

cia al impacto?

Actividades adicionales

Exponga muestras a un frío extremo. Permita que

recuperen la temperatura ambiente antes de reali

zar las pruebas de impacto. ¿Ha producido la ex

posición al frío un efecto duradero?

Pruebas de expansión térmica lineal

6 1. Si dispone de un aparato de expansión tér

mica, siga las instrucciones del fabricante

para

utilizarlo.

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C PÍTULO 6 PROPIED DES Y

PRUEB S DE PLÁSTICOS

SELECCION DOS

6-2. Para obtener una medida relativa de la ex

pansión térmica, mida exactamente la longi

tud de una muestra. Consiga

un

litro

de

agua

que esté a una temperatura de 20

oc.

6-3. Coloque la muestra en el agua y caliente

el

agua a 40 °C. Retire la muestra mida de

inmediato la longitud.

6-4. Calcule la expansión térmica teórica con la

siguiente fórmula:

Expansión térmica teórica mm) =

diferencia de temperatura °C) x coeficiente de ex

pansión térmica 1/°C) x longitud original mm)

Los coeficientes de plásticos seleccionados

se muestran en la tabla 6 1 O

6-5. Calcule la expansión térmica observada con

la siguiente fórmula:

Expansión térmica observada mm) = ongitud

en

caliente - longitud en frío

6-6. Compare los valores observados con los teó

ricos.

PRECAUCIÓN: no supere nunca los 4 oc