TECNOLOGIA PARA LA FABRICACION II POLIMEROS

Transcripción

1 TECNOLOGIA PARA LA FABRICACION II INDUSTRIAS I POLIMEROS

2 POLIMEROS Los polímeros son los mas nuevos de los tres tipos de materiales, son un compuesto que consiste en moléculas en cadenas largas, cada molécula esta hecha de unidades repetitivas que se conectan entre si. La mayoría se basan en el carbono, por eso son consideradas sustancias orgánicas; sin embargo existen polímeros inorgánicos. Casi todos los materiales polímeros usados en ingeniería son sintéticos con excepción del hule natural Los polímeros se dividen en plásticos y hules

3 PLASTICOS (1Y2) y HULES (3) 1) TERMOPLASTICOS (TP): Son sólidos a temperatura ambiente pero si se someten a altas temperaturas se convierten en un liquido viscoso, esto permite conformarlo fácilmente y pueden someterse a este proceso repetidamente sin degradarse. 2) TERMOFILOS (TS): (o termoestables) no toleran ciclos de calentamiento y enfriamiento inicialmente se ablandan, pero a temperaturas mayores se produce una reacción química que los endurece, si se realimenta se degrada por pirolisis. 3) ELASTOMEROS (E): Polímeros con extrema extensibilidad elástica, pueden alargarse hasta 10 veces y recuperar su tamaño original.

4 PRODUCCION: - Termoplásticos: 70% del mercado - Termófilos y elastómeros: 30% en partes similares

5 VENTAJAS - El uso anual de polímeros excede el de los metales - Se pueden moldear partes intrincadas sin procesamiento posteriores - Baja densidad con respecto a metales y cerámicos - Buena relación de resistencia al peso - Alta resistencia a la corrosión - Baja productividad térmica y eléctrica - Costo competitivo con los metales - Menos energía en la producción - Plásticos translucidos DESVENTAJAS - Baja resistencia comparada con los metales y cerámicos - Limitada temperatura de servicio - Degradación por la luz del sol

6 Ciencia y tecnología de los polímeros Los polímeros se sintetizan mediante la unión de muchas moléculas pequeñas (monómeros) para formar moléculas muy grandes (macromoléculas). Los monómeros son moléculas simples como el etileno C2H4, se unen con enlaces covalentes formando una cadena.

7 POLIMERIZACION POR ADICION: En este proceso se abren los dobles enlaces entre los carbonos, esto se genera con un catalizador, para que puedan unirse a otros moléculas, las conexiones ocurren en ambos extremos de la molécula en expansión - Sintetizacion rápida

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9 POR PASOS: se unen dos monómeros reaccionantes para formar una nueva molécula, en este proceso se produce un subproducto (típico H2O y NH3), al continuar la reacción se combinan mas moléculas de los reactivos con las que se sintetizaron. - Termoplásticos y termófilos - Sintetizacion lenta

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11 Grado de polimerización y peso molecular

12 ESTRUCTURA 1) ESTEREORREGULARIDAD: Esta relacionado con el arreglo de los átomos - ISOTACTICO: Los grupos impares de átomos se colocan del mismo lado de la molécula, estructura fuerte y funde a temperaturas relativamente altas (175 C) - SINDIOTACTICO: Donde los grupos se alternan en lados opuestos, también es fuerte pero funde a una temperatura media (130 C) - ATACTICO: los grupos tienen una ubicación aleatoria, es suave y funde a baja temperatura (75 C)

13 a) Isotactico, b) sindiotactico, c) atactico

14 2) LINEALES, RAMIFICADOS Y DE CADENA TRANSVERSAL - LINEALES: Macromoléculas con una estructura en forma de cadena, estructura característica de un termoplástico. - RAMIFICADOS: Cuando los átomos de hidrogeno son reemplazados por átomos de carbono formando ramificaciones - CADENA TRANSVERSAL:Algunos monómeros son capaces de enlazarse a monómeros adyacentes permitiendo así la adición de otras moléculas ramificadas. Característica de los elastómeros.

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16 3) COPOLIMEROS HOMOPOLIMEROS: sus moléculas consisten en meros repetidos del mismo tipo COPOLIMERO: consiste en unidades repetidas de dos tipos diferentes de meros Ejemplo: Etileno-Propileno -(C2H4)n(C3H6)m-

17 Los copolimeros pueden tener diferentes arreglos: - Alternante - Aleatorio - Bloque - injerto

18 CRISTALINIDAD Los polímeros pueden tener dos estructuras, amorfa y cristalina, la tendencia a cristalizar es menor que la de los metales y cerámicos. No todos pueden formar cristales. Conforme aumenta la cristalinidad aumenta la densidad, rigidez, resistencia, la tenacidad, resistencia al calor. Si es transparente en estado amorfo se opaca al cristalizar

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20 Factores que determinan la capacidad de formar cristales Solo los polímeros lineales pueden formar cristales Los polímeros isotácticos siempre forman cristales Los sindiotácticos algunas veces Los atácticos nunca Los copolimeros rara vez, debido a su irregularidad Los enfriamientos lentos promueven la formación de cristales Las deformaciones mecánicas como el estirado tiende a alinear la estructura e incrementar la cristalización Los plastificantes reducen el grado de cristalinidad

21 Comportamiento térmico El comportamiento térmico de una estructura cristalina es diferente al de una amorfa. Un polímero cristalino tiene temperatura de fusión Tm, donde su volumen cambia abruptamente, la expansión térmica del material fundido es mas grande que la del solido. Durante el enfriamiento a partir del estado liquido su coeficiente de expansión térmica disminuye y sigue la misma trayectoria, por debajo de Tm la consistencia pasa de liquida a ahulada, conforme desciende alcanza un punto donde la expansión térmica se vuelve repentinamente menor, esta es la temperatura de transición vítrea Tg, el material es duro y frágil.

22 Comportamiento en función de la temperatura

23 ADITIVOS Se pueden mejorar las propiedades de un polímero mediante su combinación con aditivos, estos alteran la estructura molecular o añaden una segunda fase transformándolo en un material compuesto. - Rellenadores - Plastificantes - Colorantes - Lubricantes - Retardadores de flama - Agentes de encadenamiento transversal - Filtros de luz UV - antioxidantes

24 RELLENADORES: son materiales sólidos que se añaden en forma fibrosa o partícula para alterar las propiedades mecánicas, fibras de algodón, aserrín, polvos celulósicos, polvos de sílice, arcilla (agentes reforzantes) PLASTIFICANTES: Químicos que se añaden para hacerlos mas suaves y flexibles. COLORANTES: - Pigmentos: materiales insolubles pulverizados - Tintes: químicos líquidos solubles en el polímero

25 POLIMEROS TERMOPLASTICOS ACETAL: (POLIOXIMETILENO) - Alta rigidez resistencia tenacidad y resistencia al desgaste - Alto punto de fusión - Compite con el latón y zinc

26 ACRILICOS: el mas importante es el polimetilmetacrilato (PMMA) o plexiglás - Excelente transparencia - Compite con el vidrio - Aplicaciones ópticas (luces de automóvil, instrumentos ópticos, ventana de avión) - Baja resistencia al rayado

27 CELULOCICO: (Rayón) - en forma de fibra algodón - en forma de lamina celofán - Se utiliza como material de envoltura y películas fotográficas - Se descompone antes de fundir

28 FLUOROPOLIMEROS: Politetrafluoroetileno (PTFE) o Teflón - Alta resistencia al ataque químico - No le afecta el agua - Buenas propiedades eléctricas - Resistencia al calor - Coeficiente de fricción muy bajo - Se utiliza como, antiadherente, cojinetes y equipos químicos

29 POLIAMIDAS: (PA) Nylon - Los mas importantes son Nylon 6 y 6-6 de Dupont - Resistente a la abrasión - Altamente elástico - Tenaz - Auto lubricante - Buenas propiedades mecánicas - Baja fricción - Se utiliza en: alfombras, muebles, cuerdas cojinetes, engranes Kevlar La razón del interés es que su resistencia es igual al acero pero con un 20% del peso

30 POLICARBONATO (PC): - Excelentes propiedades mecánicas - Resistente al calor - Transparente - Resistente al fuego - Se utiliza en partes moldeadas - Cascos de seguridad - Impulsores de bombas - Y como barniz

31 POLIESTERES: Tereftalato de polietileno TPE - Buena recuperación a las deformaciones - Se utiliza en envases - Películas fotográficas - Cintas magnéticas - Fibras para muebles - Fibras para ropa

32 POLIETILENO (PE): Es el mas consumido de todos los plásticos - Bajo costo - Pasividad química - Fácil procesado - Se utiliza como hojas y películas - Aislamiento para alambres y cables - Botellas - tubos

33 POLIPROPILENO(PP): - Fácil moldeo por inyección - Alta relación de resistencia a peso - Punto de fusión alto

34 POLIESTIRENO (PS): - Se utiliza generalmente en forma de espuma - Transparente - Fácil de colorear - Moldeable - Se degrada a altas temperaturas - Se disuelve en ciertos solventes - Frágil

35 CLORURO DE POLIVINILO (PVC): - Buena relación con plastificantes, esto genera - PVC rígido y flexible - Inestable al calor y luz - Altos cuidados en la producción debido a su naturaleza cancerígena - Se utiliza en sistemas de agua y drenaje - Aislamientos - En películas y hojas - Empaques - Juguetes - pisos

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37 POLIMEROS TERMOFILOS O TERMOESTABLES AMINORRESINAS: - adhesivos para aglomerados y madera contrachapada - Recubrimientos (formica)

38 EPOXICOS: - Resistencia - Adhesión - Resistencia al calor y a químicos - Se usa como: - Recubrimientos superficiales - Pisos - Reforzador de fibras como las de vidrio - Adhesivos - Transistores - Tarjetas de circuitos

39 FENOLICOS: fenol formaldehido o bakelita - Material de moldeado - Buena estabilidad térmica y química - Se utiliza como aislante térmico

40 POLIESTERES: - Se utiliza para fabricar pieza de gran tamaño - Tubos - Tanques - Cascos de botes - Carrocerías - Paneles

41 POLIURETANOS: - Su mayor aplicación es en espumes - Espumas rígidas como relleno de tableros y paredes de refrigeradores - Pinturas y barnices

42 SILICONES: (Polímeros inorgánico, su estructura se basa en silicio) - Repele el agua - Resistente al calor -Se utiliza en: - Como fluido para lubricantes y ceras - Como resinas para pintura y recubrimientos - Como solido para moldeo de tarjetas de circuitos

43 POLIMEROS ELASTOMEROS HULE NATURAL (HN):(Vulcanizado) Se extrae el látex (Poliisopreno) de un árbol (hevea brasilensis) y de el se extrae el hule - Se utiliza como, cubiertas de llantas - Suelas - Forros - sellos

44 hevea brasilensis LATEX

45 HULE SINTETICO: (hule butadieno) - Cubiertas para llantas

46 HULE BUTILICO: - Cámaras de llantas - Artículos deportivos

47 HULE CLOROPENO: Neopreno - Buenas propiedades mecánicas - Resistente al clima, ozono, calor y a la llama - Mangueras para químicos - Transportadores de banda

48 HULE ISOPRENO: - Industria automotriz - Llantas - Calzado - Bandas transportadoras

49 HULE NITRILO: - Buena resistencia mecánica - Resistencia a la abrasión - Resistencia a la gasolina y al agua - Mangueras - Sellos - calzado

50 POLIURETANO: - moldeado por inyección - Expandido: - Espumas colchones - Muebles - No expandido: - Calzados - Parachoques

51 SILICONES: - Empaques - Sellos - Aislamiento - prótesis

52 MOLDES DE INYECCION Fases de la inyeccion

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54 Elementos del molde de inyección

55 Recepción y distribución de la masa plástica

56 Inyección en el plano y perpendicular el plano de partición

57 Cono de entrada Bebedero o Mazarota cónicos

58 Configuraciones correcta y defectuosa

59 Extracción de la mazarota

60 Canales de entrada y distribución

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64 Mazarota cónica o de barra

65 Orificio de colada con precámara

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67 Boquillas sin mazarota

68 Moldes de tres placas

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70 Entrada de colada de varios pisos

71 Temperatura del material y del molde

72 Salida de aire de los moldes

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74 Desmolde de piezas

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76 Retroceso del eyector

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78 Molde de piezas roscadas Desmolde manual

79 Elementos guía de centrado en los moldes

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81 Picos de inyección

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