PROPIEDADES DE LOS POLIMEROS:

Relaciones de viscosidad para fluidos newtonianos y un polímero fundido típico.

EXTRUSION: (PROCESOS Y EQUIPOS)

ANALISIS DE LA EXTRUSION:

VELOCIDADES DE FLUJO DE EXTRUSION:

CONFIGURACIONES DE LOS DADOS Y PRODUCTOS EXTRUIDOS:

DEFECTOS DE LA EXTRUSION:

PRODUCCION DE LAMINAS Y PELICULAS:

PRODUCCION DE FILAMENTOS Y FIBRAS (HILANDERIA):

PROCESOS DE RECUBRIMIENTO:

MOLDEO POR INYECCIÓN:

•Es un proceso en el que un polímero se calienta hasta un estado altamente plástico y se hace fluir bajo alta presión dentro de la cavidad de un molde donde solidificara.

•El proceso produce componentes separados o discretos que son formas netas

•Puede producir formas intrincadas y complejas.

Procesos y equipo:

Unidad de inyección de plástico:

1) Fundir y homogeneizar el polímero.

2) Inyectar la fusión en la cavidad del molde.

Unidad de sujeción:

1) Mantener las dos mitades del molde alineadas correctamente entre si.

2) Mantener cerrado el molde durante la inyección aplicando una fuerza de sujeción.

3) Abrir y cerrar el molde en los momentos apropiados dentro del ciclo.

El molde:

Se diseña y fabrica a la medida de la pieza a producir, el cual consiste en :

1) Una o mas cavidades que determinan la forma de la parte.

2) Canales de distribución a través de los cuales fluye el polímero fundido hacia las cavidades.

3) Un sistema de eyección para remover la parte.

4) Un sistema de enfriado.

5) Ventilas para permitir la evacuación del aire de las cavidades.

Molde de dos placas:

Consiste en dos mitades sujetas a dos placas de la unidad de sujeción de la máquina .

Una característica del molde es el canal distribuidor , el cual consiste en:

1) Un surtidor o bebedero.

2) Canales de alimentación.

3) Puertas que restringen el flujo de plástico a la cavidad.

Molde de tres placas:

Ventajas:

1) El flujo de plástico fundido pasa a través de una puerta localizada en la base de la parte en forma de copa.

2) Permite una operación mas automatizada en la maquina de moldeo.

Maquinas de moldeo por inyección:

Estas maquinas presentan diferencias en ambas partes , la unidad de inyección y la unidad de sujeción.

El nombre de la maquina se basa generalmente en el tipo de inyección que se utiliza.

Unidades de inyección:

Se usan ampliamente dos tipos :

1) Máquina de tornillo reciprocante, unidad alternativa máquina de tornillo preplastificador o máquina de dos etapas.

2) Máquinas de moldeo por inyección tipo embolo.

Unidades de sujeción:

Los diseños son de tres tipos: articulados, hidráulicos e hidromecánicos.

•La unidad de sujeción articulada es mas adecuada para maquinas de tonelaje relativamente bajo.

•La unidad de sujeción hidráulica se usan en maquinas de moldeo por inyección de alto tonelaje, de 150 a 1.000 tons (1.300 a 8.900 kN).

Unidades de sujeción hidromecánicas:

Diseñadas para grandes tonelajes, usualmente mas 1.000 tons (8.900 kN), Operan mediante :

1) Uso de cilindros hidráulicos para para mover rápidamente el molde hacia la posición de cerrado .

2) Cierre en posición por medios mecánicos.

3) Uso de cilindros hidráulicos de alta presión para cierre final y acumulación de tonelaje.

Contracción:

Se expresa como la reducción de las dimensiones lineales ocurrida durante el enfriamiento , desde la temperatura de moldeo hasta la temperatura ambiente para cada polímero dado.

Ejemplo: Contracción en el moldeo por inyección.

Las dimensiones de la cavidad del molde deben ser mayores a las que se especifican en parte, a fin de compensar la contracción. Se puede usar la siguiente fórmula:

donde Dc = dimensión de la cavidad en pulg (mm); Dp = dimensión de la parte moldeada, pulg (mm) y S = valores de contracción obtenidos de la tabla, el tercer termino corrige la contracción que ocurre durante el proceso.

La longitud nominal de una parte hecha de polietileno es 3 pulg. Determine la dimensión correspondiente de la cavidad del molde que debe compensar la contarccion.

Solución: De la tabla anterior, la contracción del polietileno es S = 0,025 pulg/pulg. Usando la ecuación, el diámetro de la cavidad del molde debe ser:

Factores que afectan la contracción:

Presión de inyección: fuerza mas material dentro de la cavidad del molde y la contracción se reduce.

El tiempo de compactación: efecto similar al de la presión. La temperatura de moldeo: la contracción es mas baja a

temperaturas de moldeo mas altas. El espesor de la pieza: las partes mas gruesas exhiben

mayor contracción.

Defectos en el moldeo por inyección:

Llenado deficiente. Este se produce en una pieza que ha solidificado antes de llenar completamente la cavidad.

Rebaba. Ocurre cuando la fusión de polímero se mete en la superficie de separación entre las partes del molde o alrededor de los pernos de eyección, es causado por: 1) Ventilas y claros muy grandes dentro del molde; 2) Presiones de inyección demasiado altas comparadas con la fuerza de sujeción; 3)Temperaturas de fusión demasiado altas; 4) Tamaño excesivo de la dosis.

Marcas hundida y huecos. Una marca hundida se origina cuando la superficie exterior del molde solidifica, pero la contracción del material causa que la costra se deprima por debajo de la superficie nominal. Un hueco se origina cuando el material de la superficie retiene su forma y la contracción se manifiesta como un hueco interno debido al alto esfuerzo a la tensión en el polímero aun fundido.

Líneas soldadas. Ocurren cuando soldadas ocurren cuando la fusión del polímero fluye alrededor de un corazón u otros detalles convexos en la cavidad del molde y se encuentran en la dirección opuesta.

OTROS PROCESOS EN EL MOLDEO POR INYECCIÓN:

•Espuma termoplástica.

•Múltiple.

•Termofijos.

•Reacción.

MOLDEO POR COMPRESIÓN Y TRANSFERENCIA:

Moldeo por compresión: Moldeo por transferencia:

MOLDEO POR SOPLADO Y ROTACIONAL:

MOLDEO POR SOPLADO:

MOLDEO POR SOPLADO:

MOLDEO ROTACIONAL:

TERMOFORMADO:

Proceso en el cual se usa una lamina plana de material termoplástico para darle la forma deseada. El proceso se usa ampliamente en el empaque de productos de consumo y para fabricar grandes artículos como tinas de baño, domos grandes para tragaluces y revestimientos internos para refrigeradores. Consta de dos pasos principales:

Calentamiento: se realiza mediante radiadores eléctricos en ambos lados de la lámina de plástico inicial, a una distancia de 5 pulg (125 mm).

Formado: puede clasificarse en 3 categorías:

1) Termoformado al vacío.

2) Termoformado a presión.

3) Termoformado mecánico.

Termoformado al vacío:

Se usa presión negativa para adherir la lamina precalentada dentro de la cavidad del molde.

Los agujeros son del orden de 1/32 de pulg (0,8 mm) de diámetro.

Se limita a presiones de 1 atmosfera.

Termoformado a presión:

Involucra presión positiva para forzar al plástico dentro del molde.

Son comunes las presiones de 3 a 4 atmosferas.

Diferencia entre moldes positivos y negativos:

Los moldes negativos tienen cavidades cóncavas.

Los moldes positivos tienen una forma convexa.

En el molde positivo la lámina solidifica rápidamente y no experimenta ningún estiramiento.

En el molde negativo se producirá una distribución más pareja del estiramiento y adelgazamiento de la lámina.

Diferencia entre moldes positivos y negativos:

Una manera de mejorar la distribución del adelgazamiento en un molde positivo es estirando previamente la lámina antes de recubrir la forma convexa.

Termoformado mecánico:

Usa un par de moldes (positivo y negativo) que se aplican contra la lámina de plástico caliente, forzándola a asumir su forma.

Ventajas: mejor control dimensional y posibilidad de detallar la superficie en ambos lados de la pieza.

Desventajas: se requieren las dos mitades del molde, lo que lo hace un proceso muy costoso.

FUNDICIÓN (COLADO DE PLÁSTICO):

Implica vaciar una resina liquida en un molde, usando la fuerza de gravedad para llenar la cavidad y dejando que el polímero endurezca.

Termoplásticos. Ejemplos: los acrílicos, el poliestireno, las poliamidas (nylon), los vinilos (PVC). conversión:

1) Calentamiento de la resina a un estado altamente fluido.

2) Polimerización de un prepolímero de peso molecular bajo (o monómero).

3) Vaciado de un plastisol (suspensión líquida de finas partículas de resina termoplástica).

Termofijos. formados por c0lado. Ejemplos: poliuretanos, poliésteres insaturados, fenólicos y epóxicos.

Proceso, implica vaciado de ingredientes en un molde donde ocurre la polimerización y el encadenamiento transversal. Se requieres calor y/o catálisis.

Ventajas del colado:

1) Molde más simple y menos costoso.

2) Artículo vaciado relativamente libre de esfuerzos residuales y memoria viscoelástica.

3) El proceso se adapta a la producción en bajas cantidades.

Proceso alternativo fundición hueca.

PROCESAMIENTO Y FORMADO DE ESPUMAS DE POLÍMEROS:

Una espuma es una mezcla de polímero y gas que da al material una estructura celular porosa.

La espuma mas común es el poliestireno (Styrofoam) y poliuretano. Otros polímeros usados incluyen el hule natural (hule espuma) y el cloruro de polivinilo (PVC).

Características:

1) Baja densidad.

2) Alta resistencia por unidad de peso.

3) Aislamiento térmico.

4) Absorción de energía.

La elasticidad determina las propiedades de la espuma, y se clasifican en:

1) Elastómeras, susceptibles a deformación elástica.

2) Flexibles, el polímero es altamente plastificado.

3) Rígidas, termoplástico rígido.

Procesos de espumado:

Los gases comunes que se utilizan en las espumas son aire, nitrógeno y bióxido de carbono.

Los procesos de espumado se incluyen son: 1) mezcla de una resina liquida con aire por agitación mecánica y después el endurecimiento por medio de calor o reacción química; 2)mezclado de un agente de soplado físico con el polímero; 3) mezclado con agentes químicos llamados agentes de soplado químico.

Se distinguen dos estructuras espumosas básicas: (a) celda cerrada y (b) celda abierta.

Procesos de conformado:

Espumas de poliestireno: Espumas de poliuretano:

Se conforman por extrusión y moldeado.

Se dispone de varios procesos de moldeo para estas espumas: el moldeo de espuma estructural y el moldeo en sandwich. Un proceso mas utilizado es el moldeo de espuma expandible.

Se hacen en un proceso de un paso, en el cual los ingredientes líquidos (poliol e isocianato) se mezclan y se vierten dentro de un molde de forma que sintetice el polímero, y se de forma a la pieza.

El conformado se divide en dos: la aspersión o atomización y el vaciado .

CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE PRODUCTOS:

Resistencia y rigidez. Los plásticos no son tan fuertes como los metales.

Resistencia al impacto. La capacidad de absorber impactos de los plásticos generalmente es buena.

Temperaturas de servicio. Son limitadas en los plásticos.

Expansión térmica. Son mas grandes en los plásticos.

Degradación. Radiación, la atmosfera y solventes.

Plásticos extruidos: Espesor de las paredes,

uniforme. Secciones huecas, complican el

diseño. Esquinas, evitar las agudas. Partes moldeadas: Cantidades de producción

económica. Complejidad de la pieza. Espesor de las paredes. Radios de las esquinas y bordes. Agujeros. Angulo de salida. Tolerancias.

TOLERANCIAS: