Procesos de Fabricacin

Villa de lvarez Colima a 21 de Mayo de 2015

Ing. Francisco Tejeda Castrejn

Unidad 4 Procesos Industriales de Plsticos Trmicos, Compuestos y Termofraguantes, y de Materiales Cermicos.

TRABAJO DE INVESTIGACIN

Ingeniera Industrial Aula T-03 Instituto Tecnolgico de Colima

Chvez Cervantes Abel

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ndice Pgina:

Introduccin .................................................................................................................... 2

Generalidades .................................................................................................................. 3

Tipos de Plsticos ............................................................................................................. 3

Materias Primas ............................................................................................................... 4

Compuestos Termofraguantes (fenlicas, resinosas y furamicas) .................................... 4

Celulosas, Poliestirenos, Polietilenos y Propilenos ........................................................... 5

Materiales Cermicos ...................................................................................................... 6

Estructura de los materiales Cermicos ........................................................................... 7

Cermicos Tradicionales .................................................................................................. 8

Propiedades generales y aplicacin de los Cermicos ...................................................... 8

Conclusin ....................................................................................................................... 9

Bibliografa .................................................................................................................... 10

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Introduccin

Los plsticos son materiales esenciales para una infinidad de procesos y aplicaciones en la industria o en la vida cotidiana, se puede decir que casi un 75% de las cosas que existen en un lugar son hechas de algn tipo de plstico y sus derivados es por eso que en esta investigacin, se abordaran los diferentes tipos de plsticos de ms relevancia que sern de ayuda para comprender y tener una visin ms clara de qu son? Para qu sirven? O Qu aplicaciones tienen? El descubrimiento de la ebonita o hule duro por Charles Goodyear en 1839 y el descubrimiento del celuloide por J.W. Hyatt en 1869 marcaron el comienzo de esta industria. No fue, sin la resina de fenol formaldehido, fue desarrollada por el Dr. L. H.Baekeland y sus colegas. Desde entonces la investigacin ha agregado numerosos materiales sintticos que varan ampliamente en propiedades fsicas. En general el trmino plstico se aplica a todos los materiales capaces de ser moldeados o modelados. El uso moderno de esta palabra ha cambiado su significado hasta incluir un extenso grupo de materiales orgnicos sintticos que se hacen plsticos para la aplicacin del calor y son capaces de formarse bajo presin. Sustituyen materiales tales como el vidrio, la madera y metales en la construccin y se hacen muchos artculos tiles, incluyendo revestimientos y filamentos para tejidos.

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Generalidades

El trmino plstico se aplica a todos los materiales capaces de ser moldeados o modelados. El uso moderno de sta palabra ha cambiado su significado hasta incluir un extenso grupo de materiales orgnicos sintticos que se hacen plsticos por la aplicacin del calor y son capaces de formarse bajo presin. Sustituyen a materiales tales como el vidrio, madera y metales en la construccin y se hacen muchos artculos tiles, incluyendo revestimientos y filamentos para tejidos. El descubrimiento de la ebonita o hule duro por Charles Goodyear en 1839 y el descubrimiento del celuloide por J. W. Hyatt en 1869 marcaron el comienzo de esta industria. Los productos hechos de materiales plsticos pueden producirse rpidamente con tolerancias dimensionales exactas y excelentes acabados en las superficies. Estos materiales pueden hacerse ya sea transparentes o en colores, tienden a absorber vibracin y sonido y a menudo son ms fciles de fabricar que los metales. Existen diferentes clases de plsticos en produccin comercial, que ofrecen hoy en da una amplia variedad de propiedades fsicas.

Tipos de Plsticos

Las materias plsticas se dividen en dos clases fundamentales: Termofraguantes: se obtienen por policondensacin. El policondensado es un

material termofraguante porque en la fase de elaboracin, cuando se caliente y se somete a la accin de la presin, se determina una reaccin qumica que provoca una reestructuracin de carcter irreversible de la molcula: una vez formado, un termofraguante no es ms recuperable.

Termoplsticos: durante el estampado de un termoplstico no se verifica ninguna reaccin qumica y el estampado no es irreversible porque los termoplsticos pueden ser llevados al estado plstico y sucesivamente de nuevo al estado slido sin que pierdan sensiblemente sus caractersticas.

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Materias Primas

El petrleo en su refinado se divide por destilacin en varias fracciones, de las cuales la que se emplea para la fabricacin de los plsticos es la de las naftas. La nafta mediante un proceso trmico denominado cracking, se transforma en una mezcla de etileno, propileno, butileno y otros hidrocarburos ligeros; a partir de esta mezcla se obtiene la materia prima para los plsticos. Los plsticos son polmeros y se producen mediante un proceso llamado polimerizacin: enlaces qumicos entre monmeros para crear polmeros. El tamao y la estructura de las molculas, as como la naturaleza de los enlaces confieren a los plsticos sus propiedades. Las materias primas para los compuestos plsticos, son diversos productos agrcolas y muchos otros materiales minerales y orgnicos, incluyendo carbn, gas, petrleo, piedra caliza, slice y azufre.

Compuestos Termofraguantes (fenlicas, resinosas y furamicas)

Son formados mediante calor y con o sin presin, resultando un producto que es permanentemente duro. El calor ablanda primero al material, pero al aadirle ms calor o sustancias qumicas especiales, se endurecen por un cambio qumico conocido como polimerizacin y no puede ser reblandecido. Los procesos utilizados para plsticos termofraguantes, incluyen compresin o moldeo de transferencia, colado, laminado o impregnado. Fenlicas Es uno de los principales plsticos termofraguantes que se usan en la actualidad en la industria. Se elabora mediante la reaccin del fenol con el formaldehdo, forma un material duro, de alta resistencia, durable, capaz de ser moldeado bajo una amplia variedad de condiciones. Este material tiene alta resistencia al calor y al agua y puede producirse en una gran variedad en colores. Se usa en la fabricacin de materiales de revestimiento, productos laminados, ruedas de esmeril y agentes aglutinantes para metal y vidrio, pudiendo moldearse en muchas formas tiles, tales como cajas moldeadas, clavijas elctricas, tapones de botella, perillas, cartulas, mangos para cuchillos, gabinetes para radio y otras numerosas partes elctricas.

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Resinas amnicas Las resinas ms importantes son formaldehdo de urea y formaldehdo de melanina. Este componente plstico, tambin termofraguante, se puede obtener en forma de polvo para moldear o en solucin para usarse como liga y adhesivo. A la vez se combina con una variedad de relleno, mejora las propiedades mecnicas y elctricas. Las buenas caractersticas de flujo de la resina de melanina hacen un modelo de transferencia, conveniente para tales artculos como vajillas, piezas de encendido, perillas y estuches para rasuradoras. Resinas furnicas Las resinas furnicas de obtienen procesando productos agrcolas de desecho, tales como olotes, cascaras de arroz y de semillas de algodn, con ciertos cidos. La resina termofraguante que se obtiene es de color obscuro resistente al agua y tiene excelentes cualidades elctricas. Estas resinas tambin son usadas como aglutinantes para arena de corazones de fundicin, como aditivos endurecedores para enyesar, tambin como agentes adhesivos en compuestos de piso y en productos de grafito.

Celulosas, Poliestirenos, Polietilenos y Propilenos

Los termoplsticos, son procesados principalmente por inyeccin o moldeo soplado, extrusin, termoformado y satinado. Celulosas Las celulosas son termoplsticos preparados de varios tratamientos con fibras de algodn y madera. Son muy tenaces y se producen en una amplia variedad de colores. Acetato de celulosa. Es un compuesto ms estable que tiene una resistencia mecnica considerable y fcil de ser fabricado en lminas o ser moldeado por inyeccin, compresin y extrusin. Con este compuesto de fabrican envases de exhibicin, juguetes, perillas, cuerpos de lmparas elctricas, revestimientos de cerdas para brochas de pinturas, etc. Acetato-butirato de celulosa. Es un compuesto para moldeos, es similar al acetato de celulosa y ambos se producen en todos loso colores por los mismos procesos, en general se reconoce por su baja absorcin de humedad, por su fuerza, estabilidad dimensional bajo diversas condiciones atmosfricas y por su capacidad para ser extruido continuamente. Es utilizado para fabricar los siguientes productos: cascos para futbol, armazones para anteojos, charolas, cinturones, etc.

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Poliestirenos Es un material adaptado especialmente para moldeo por inyeccin y extrusin. Algunas de sus caractersticas ms notables son. Su bajo peso especfico, es fcil de obtener en colores claros a opaco, resistentes al agua y a la mayor parte de los agentes qumicos, estabilidad dimensional y buenas caractersticas de aislamiento. Polietilenos Los productos de polietileno son flexibles tanto temperatura ambiente normal como a bajas temperaturas, son a prueba de agua, no los afecta la mayora de los agentes qumicos; son capaces de sellar por calor y pueden producirse en muchos colores. El polietileno es uno de los plsticos ms ligeros, pudiendo flotar en el agua, es uno de los plsticos ms econmicos y sus caractersticas de resistencia a la humedad favorecen para envolver y para hacer bolsas. Otros productos son: charolas para cubos de hielo, charolas para revelado, telas, material de envoltura, biberones, mangueras para jardn, cables coaxiales y partes aislantes para aplicaciones de alta frecuencia. Estos productos se pueden fabricar en moldeo por inyeccin, moldeo soplado o extruirse en lminas, pelculas, etc. Polipropileno Puede ser procesado por todas las tcnicas termoplsticas. Tiene excelentes propiedades elctricas, alta resistencia al impacto y a la tensin, con buena resistencia a los productos qumicos y al calor. Los monofilamentos de polipropileno se usan para hacer sogas, redes y telas, tambin se fabrican artculos para hospital y laboratorio, juguetes, muebles, etc.

Materiales Cermicos

El estudio de la cermica consiste en una gran extensin de mtodos para mitigar estos problemas y acentuar las potencialidades del material, as como ofrecer usos no tradicionales. Ejemplos de materiales cermicos: Nituro de silicio (Si 3 N 4), utilizado como polvo abrasivo. Carburo de boro (B4C), usado en algunos helicpteros y cubiertas de tanques. Carburo de silicio (SiC), empleado en hornos microondas, en abrasivos y como material refractario. Diboruro de magnesio (Mg B 2), es un superconductor no convencional. xido de zinc (ZnO), un semiconductor. Ferrita (Fe 3 O 4) es utilizado en ncleos de transformadores magnticos y en ncleos de memorias magnticas.

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Esteatita, utilizada como un aislante elctrico. Ladrillos, utilizados en construccin xido de uranio (UO2), empleado como combustible en reactores nucleares xido de itrio, bario y cobre (Y Ba 2 Cu 3 O 7-x), superconductor de alta temperatura Los materiales cermicos son generalmente inicos o vidriosos. Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensin y presentan poca elasticidad, dado que tienden a ser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones microscpicas actan como entallas o concentradores de esfuerzo, reduciendo la resistencia a los esfuerzos mencionados. Tienen elevada resistencia a la compresin y son capaces de operar en temperaturas altas. Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de herramientas.

Estructura de los materiales Cermicos

Tienen baja conductividad elctrica y trmica y son usados a menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frgiles y quebradizos. Nuevas tcnicas de procesos consiguen que los cermicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga. Dentro de este grupo de materiales se encuentran: el ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos. Cermicos cristalinos Se obtienen a partir de slice fundida. Tanto el proceso de fusin como el de solidificacin posterior son lentos, lo que permite a los tomos ordenarse en cristales regulares. Presentan una gran resistencia mecnica y soportan altas temperaturas, superiores a la de reblandecimiento de la mayora de los vidrios refractarios. Cermicos no cristalinos Se obtienen tambin a partir de slice pero, en este caso, el proceso de enfriamiento es rpido, lo que impide el proceso de cristalizacin. El slido es amorfo, ya que los tomos no se ordenan de ningn modo preestablecidos.

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Cermicos Tradicionales

Cermicas muy complejas y ampliamente utilizadas Productos de alfarera Ladrillos y tejas Azulejos Porcelana Aislantes Refractarios Componentes habituales: -Arcilla (cuerpo principal de cermica: caolinita, montmorillonita) -Slice (desengrasantes) -Feldespatos (fundentes)

Propiedades generales y aplicacin de los Cermicos

En comparacin con los metales, los cermicos tienen las siguientes caractersticas relativas: fragilidad, alta resistencia mecnica y dureza a temperaturas elevadas, mdulo de elasticidad elevado y tenacidad, densidad, dilatacin trmica y conductividad trmica y elctrica bajas. Sin embargo, en vista de la amplia diversidad de composiciones de material cermico y de tamaos de grano, las propiedades mecnicas y fsicas de os cermicos varan significativamente. Por ejemplo la conductividad elctrica de los cermicos se puede modificar de mala a buena. En vista de su sensibilidad a los defectos y fallas, as como a las grietas superficiales e internas, a la presencia de diferentes tipos y niveles de impurezas y debido a mtodos diferentes de manufactura, las cermicas pueden tener una amplia gama de propiedades. Aplicaciones de los cermicos Los cermicos tienen numerosas aplicaciones en productos de consumo e industriales. Se utilizan varios tipos de cermicos en las industrias elctrica y electrnica, debido a que tienen una resistividad elctrica elevada, una resistencia dielctrica alta y propiedades magnticas adecuadas para aplicaciones tales como imanes para bocinas. Un ejemplo es la porcelana, que es una cermica blanca compuesta de caoln, cuarzo y feldespato; su mayor uso se encuentra en aparatos domsticos y sanitarios. La capacidad de los cermicos a conservar su resistencia y rigidez a temperaturas elevadas los hace atractivos para aplicaciones a temperaturas elevadas. Su resistencia al desgaste elevada, los hace adecuados para aplicaciones como camisas de cilindro, bujes, sellos y cojinetes. Las mayores temperaturas de operacin posibles gracias al uso de

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componentes cermicos significan una combustin ms eficiente del combustible y una reduccin en las emisiones de los automviles.

Conclusin

En general, un plstico es una material flexible, resistente, poco pesado y aislante de la electricidad y del calor. Se emplea mucho en la industria porque es fcil de fabricar y moldear, es econmico, ligero y admite pigmentos de gran variedad de colores. Adems, puede combinarse con otros materiales y mejorar as sus propiedades. Un plstico es un material que est formado por molculas de gran longitud (macromolculas) que se enredan formando una madeja. Aunque existen plsticos naturales, como la celulosa y el caucho, la gran mayora de los plsticos son materiales sintticos. Se obtienen de materias primas como el petrleo, el carbn o el gas natural. Aunque la inmensa mayora se obtienen bsicamente del petrleo. Como ya hemos visto, los plsticos tienen muchas ventajas: protegen los alimentos, permiten empacar al vaco, mantienen productos en buen estado por ms tiempo, reduce el peso de los empaque, es econmico, liviano, muy duradero y hasta buen aislante elctrico y acstico. Pero tiene dos grandes inconvenientes al desecharlos: 1) Ocupan mucho volumen en relacin con su peso. 2) Comparando el tiempo que tarda en descomponerse con el de otros productos es muy superior.

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Bibliografa

Todo Ingeniera Industrial (19-05-2015). Procesos de Fabricacin unidad 4.

Recuperado de https://todoingenieriaindustrial.wordpress.com/procesos-de-

fabricacion/

Scribd (19-05-2015). Procesos industriales de plsticos trmicos, compuestos y

termofraguantes, y materiales cermicos. Recuperado de http://es.scribd.com

/doc/166313523/PROCESOS-INDUSTRIALES-DE-PLASTICOS-TERMICOS-

COMPUESTOS-Y-TERMOFRAGUANTES-Y-MATERIALES-CERAMICOS-1#scribd

WordPress (19-05-2015). Plsticos. Recuperado de https://iesvillalbahervastecno

logia.files.wordpress.com/2011/09/plasticos-tejina.pdf