Procesos industriales de plásticos térmicos, compuestos y termo fraguantes, y materiales...

Procesos industriales de plásticos

térmicos, compuestos y termo

fraguantes, y materiales

cerámicos

4.1 Generalidades.

4.2 Tipos de plásticos.

4.3 Materias primas.

4.4 Compuestos termofraguantes (fenolicas,resinosas y furamicas).

4.5 Celulosas, poliestirenos, polietilenos y propilenos.

4.6 Materiales cerámicos

4.6.1 Estructura de los materiales cerámicos.

4.6.2 Cerámicos tradicionales.

4.6.3 Propiedades generales y aplicación de los cerámicos.

Polímero

4.1 Generalidades.

Polímero

4.1 Generalidades.

Polimerización por Adición

Polimerización por Condensación

Polimerización Combinada

No hay subproductos. 3A -> A-A-A

4.1 Generalidades.

Polímero

Plásticos

Cauchos

Resistencia a la tensiónResistencia al impactoResistencia al agrietamientoViscosidad PM 10,000

10'000,000

4.1 Generalidades.

Características fundamentales de los polímeros

Peso MolecularMedio Numérico

Peso molecular

Fracción numéricade las moléculas dePeso Molecular MedioNumérico

Peso MolecularPonderal

Fracción Ponderal delas moléculas dePeso Molecular MedioNumérico

Peso de las moléculas de PMMN

Peso total del polímero

4.2 Tipos de plásticos

Clasificac

ionesSegún su respuesta al calentamiento:Termoplástico Termoestable (Termofraguantes)

●Funden con el calor●Solubles en determinados solventes●Formados por moléculas de cadenas largas (generalmente no ramificados)●Reciclables

Plásticos

Fibras

Elastómeros

Recubrimientos

Adhesivos.

●Se descomponen con el calor●No se funden ni se solubilizan●Forman estructuras tridimensionales con entrecruzamientos●No son reciclables

En todo menos como fibras

4.2 Tipos de plásticos

Clasificac

ionesSegún su estructura:Polímero de cadena Lineal

Polímero de cadena Ramificada

Polímero de cadena Reticular (Tridimensional)

Poliacrilonitrilo (orlón)

Politetrafluoretileno (teflón)

Copolímero del cloruro de Polivinilo (CPVC)

Polifenilsilsesquioxano

4.2 Tipos de Plásticos

Según su estructura:

Homopolímero:

Copolímeros:

Heteropolímeros

...R1-R1-R1-R1-R1...

●En bloque: ...R1-R1-R1-R2-R2-R2-R3-R3-R3...

●Al Azar: ... R2-R1-R1-R3-R1-R2-R1-R2-R3...

●Alternante: ...R1-R2-R3-R1-R2-R3-R1-R2-R3...

Mezcla entre copolímero y homopolímero

4.3 Materias primas

Resinas de origen natural Celulosa (Algodón)

Furfural (Cascara de la avena)

Aceites de semillas

Almidones

Caseína (de la leche)

Carbón (Nailon -> C+H2O+Aire)

Derivados del Petroleo

4.3 Materias primas

Petroleo

●Etileno

●Propileno

●Butileno

●otros hidrocarburos ligeros

4.3 Materias primas

Procesos de fabricación

●Polvos (Cenizas, Óxidos)

●Colorantes

●Solventes

●Lubricantes

●Plastificantes

●Materiales de relleno

Aserrín

Harina

Algodón

Fibras de trapo

Asbesto

Metales pulverizados

Grafito

Vidrio

Arcilla$Encogimiento

Resistencia al calor

Resistencia al impacto

otros

4.4 Compuestos termofraguantes (fenólicas, resinosas y furámicas)

Producto permanentemente duro

●Compresión

●Moldeado de transferencia

●Colado

●Laminado

●Impregnado

RXNCon o sinpresión


Tiene una estructura molecular de alto entrecruzamiento yResinas fenólicas

Duroplast, Plástico rígido o Baquelita

Recubrimientos resistentes al calor.

Moldeado en varias formas.

Retardantes de llama.

clavijas eléctricas, tapones de botella, perillas,carátulas, mangos para cuchillos, gabinetes para radio y otras numerosas pa


Se pueden obtener en forma de polvo para moldear o en soluciónResinas aminicas

Recubrimientos resistentes al calor.

Moldeado por transferencia.

Retardantes de llama.

Vajillas, piezas de encendido,perillas y estuches para rasuradoras

4.5 Termoplasticos (Celulosas, poliestirenos, polietilenos y propilenos.)

Las celulosas son termoplásticos preparados de varios tratamientos

Celulosas

Los termoplásticos, son procesados principalmente por inyección o moldeo

Es un compuesto más estable que tiene una resistencia mecánica

Acetato de celulosa.

Envases de exhibición, juguetes, perillas, cuerpos de lámparas eléctricas, revestimientos de cerdas


Es un compuesto para moldeos, es similar al acetatoAcetato-butirato de celulosa

Cascos para futbol, armazones paraanteojos, charolas, cinturones, etc

Poliestirenos Es un material adaptado especialmente para moldeo


Es uno de los plásticos más ligeros, pudiendo flotar en elSon flexibles, a prueba de agua, químicamente estables,Polietilenos

charolas para cubos de hielo, charolas para revelado, telas, material de envoltura, biberones, mangueras

Polipropileno Tiene excelentes propiedades eléctricas, alta resistencia

Procesos de cambio de forma

El moldeo de los plásticos consiste en dar las formas y medidas deseadas a un


Se realiza mediante máquinas hidráulicas que ejercen la presión suficiente para el moldeado de las piezas.

Moldeo a Alta Presión

Compresión Inyección Extrusión

Procesos de cambio de forma (Termoplasticos)

Termoformado (termoconformado)

Es un proceso consistente en calentar una plancha o lámina de semielaborado termoplástico,


Moldeo por inyección Proceso semi continuo


Moldeo por airePor inyección

Por por extrusion

Envases herméticos

Producción mas rápida


Extrusion de plásticos

P= de 1.4 – 10.4 Mpa --> 34.5 a 69MPa


Propiedades de los plásticos que se utilizan en el diseño

Densidad

ρ =𝑚

𝑉



Absorción y transmisión de agua

%m DensidadMecánicasEléctricasDimensiones

Absorción Transmisión

Perms 1ft2 es penetrado por 1 gr de vapor de agua por hora @ ∆𝑃 = 1 𝑖𝑛 𝐻𝑔

Velocidad



Propiedades térmicas

TvTemperatura de transición vítrea

CETCoeficiente de

expansión térmica.Temperatura en donde el plástico deja

de comportarse como un cristal

EsfuerzosCiclos de expansión y compresión

Cuanto logra expandirse el material al calentarlo.



Propiedades mecánicas

Termo establesFrágiles

TermoplásticosPropiedades a

corto plazo(Control de la calidad)

Propiedades a largo plazo

• Resistencia a la tensión• Resistencia a la compresión• Resistencia a la flexión• Resistencia al corte

Ensayos detensión

• Termo-fluencia• Relajación de esfuerzos• Fatiga

Materiales cerámicos

Estructura de los materiales cerámicos

Los materiales cerámicos son

compuestos químicos inorgánicos o

soluciones complejas, constituidos por

elementos metálicos y no metálicos

unidos entre sí principalmente

mediante enlaces iónicos y/o

covalentes


Estructura de los materiales cerámicos

Estructura iónica (NaCl) Estructura

de grafito

Estructura del corindón (Al2O3)

Estructura perovskita (ABO3)

Estructura de espinela (MgAl2O4 )


Propiedades Mecánicas

• Duros @ TPE• Frágiles Imperfecciones

• “Ligeros”• Alta resistencia a

compresión• Deformables a elevadas

temperaturas

Propiedades Eléctricas

• Tienen baja constante dieléctrica

Propiedades Térmicas

• Bajas conductividades térmicas (refractarios)


Clasificación de los materiales cerámicos

Materiales Cerámicos Tradicionales

Materiales Cerámicos deuso especifico en ingeniería

• Arcilla

• Sílice

• Feldespato

• Oxido de aluminio

• Carburo de silicio

• Nitruro de silicio


Producción de los materiales cerámicos

1. Obtención de la materia prima2. Preparación de la materia prima3. Modelado de la vasija4. Tratamientos anteriores a la cocción5. Secado6. Cocción7. Tratamientos posteriores a la cocción



1. Obtención de la materia prima

Arcillas

Estáticas

Sedimentarias

PurasDurasMenos plásticas

Más finasMás plásticas



2. Preparación de la materia prima

Eliminar raíces y substancias orgánicas

Eliminar sustancias indeseables y ajustar

composición



Arcillas Agua Barbotina

2. Preparación de la materia prima



3. Modelado de la vasija



4. Tratamientos anteriores a la cocción

• Desbardado(Alisar bordes)

• Raspado(Detallar y alterar apariencia)

• Bruñido(compactar, lustrar)

• Horadar(prensar, dar forma)



5. Secado y cocción

Perdida de humedad libre

Perdida de Agua absorbida

Cambio de cristalinidad, perdidas -OH

Eliminación de materia orgánica

Máxima expansión

Se destruye la estructura de micaSe produce la forma mulita y vidrio



7. Tratamientos posterior a la cocción• Impresión: se aplica un objeto duro sobre la superficie aún blanda de la arcilla.

Objetos para la impresión: cestería, dedos, uñas, conchas, punzones, etc...

• Incisión: Se aplica un objeto sobre el recipiente y se desplaza o arrastra por éste. El perfil de las incisiones suele ser en “uve” o “u”(acanaladas)

• Esgrafiado: incisión poco profunda que se realiza cuando el recipiente está seco, incluso cocido.

• Escisión: decoración con zonas en altorrelieve (motivo) y otras en bajorrelieve (negativo del motivo como consecuencia de la extracción de material.

• Plástica: aplicación sobre la superficie de la cerámica de mamelones, cordones, conchas, piedras, buscando una decoración.

• Pintado: los motivos decorativos se realizan con algún tipo de pigmento.

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