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TECNOLOGIA PARA LA

FABRICACION II

INDUSTRIAS IINDUSTRIAS I

POLIMEROS

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 • 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

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 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.

• PRODUCCION:

- Termoplásticos: 70% del mercado

- Termófilos y elastómeros: 30% en partes similares

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

DESVENTAJAS

- Baja resistencia

comparada con los

metales y cerámicos

- Limitada temperatura

de servicio

- Degradación por la luz 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

- Degradación por la luz

del sol

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 C H , se unen con enlaces el etileno C2H4, se unen con enlaces covalentes formando una cadena.

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

expansiónexpansión

- Sintetizacion rápida

• 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- Termoplásticos y termófilos

- Sintetizacion lenta

Grado de polimerización y peso molecular

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 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)

a) Isotactico, b) sindiotactico, c) atactico

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 - 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.

3) COPOLIMEROS

• HOMOPOLIMEROS: sus moléculas consisten

en meros repetidos del mismo tipo

• COPOLIMERO: consiste en unidades repetidas • COPOLIMERO: consiste en unidades repetidas

de dos tipos diferentes de meros

Ejemplo: Etileno-Propileno

-(C2H4)n(C3H6)m-

• Los copolimeros pueden tener diferentes

arreglos:

- Alternante

- Aleatorio

- Bloque

- injerto- injerto

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

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 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

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.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.

Comportamiento en función de la temperatura

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

• 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.hacerlos mas suaves y flexibles.

• COLORANTES:

- Pigmentos: materiales insolubles pulverizados

- Tintes: químicos líquidos solubles en el polímero

POLIMEROS TERMOPLASTICOS• ACETAL: (POLIOXIMETILENO)

- Alta rigidez resistencia tenacidad y resistencia al

desgaste

- Alto punto de fusión

- Compite con el latón y zinc

• 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- Baja resistencia al rayado

• 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

• 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- Coeficiente de fricción muy bajo

- Se utiliza como, antiadherente, cojinetes y equipos

químicos

• 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- 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

• POLICARBONATO (PC):- Excelentes propiedades mecánicas

- Resistente al calor

- Transparente

- Resistente al fuego

- Se utiliza en partes moldeadas

- Cascos de seguridad

- Impulsores de bombas- Impulsores de bombas

- Y como barniz

• POLIESTERES: Tereftalato de polietileno TPE

- Buena recuperación a las deformaciones

- Se utiliza en envases

- Películas fotográficas

- Cintas magnéticas

- Fibras para muebles

- Fibras para ropa- Fibras para ropa

• 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- Aislamiento para alambres y cables

- Botellas

- tubos

• POLIPROPILENO (PP):

- Fácil moldeo por inyección

- Alta relación de resistencia a peso

- Punto de fusión alto

• POLIESTIRENO (PS):

- Se utiliza generalmente en forma de espuma

- Transparente

- Fácil de colorear

- Moldeable

- Se degrada a altas temperaturas

- Se disuelve en ciertos solventes- Se disuelve en ciertos solventes

- Frágil

• 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- Se utiliza en sistemas de agua y drenaje

- Aislamientos

- En películas y hojas

- Empaques

- Juguetes

- pisos

POLIMEROS TERMOFILOS O

TERMOESTABLES

• AMINORRESINAS:

- adhesivos para aglomerados y madera

contrachapada

- Recubrimientos (formica)- Recubrimientos (formica)

• EPOXICOS:- Resistencia

- Adhesión

- Resistencia al calor y a químicos

- Se usa como:

- Recubrimientos superficiales

- Pisos

- Reforzador de fibras como las de vidrio- Reforzador de fibras como las de vidrio

- Adhesivos

- Transistores

- Tarjetas de circuitos

• FENOLICOS: fenol formaldehido o “bakelita”

- Material de moldeado

- Buena estabilidad térmica y química

- Se utiliza como aislante térmico

• POLIESTERES:- Se utiliza para fabricar pieza de gran tamaño

- Tubos

- Tanques

- Cascos de botes

- Carrocerías

- Paneles

• POLIURETANOS:- Su mayor aplicación es en espumes

- Espumas rígidas como relleno de tableros y paredes de

refrigeradores

- Pinturas y barnices

• 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- Como solido para moldeo de tarjetas de circuitos

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- Se utiliza como, cubiertas de llantas

- Suelas

- Forros

- sellos

LATEX

hevea

brasilensis

LATEX

• HULE SINTETICO: (hule butadieno)

- Cubiertas para llantas

• HULE BUTILICO:

- Cámaras de llantas

- Artículos deportivos

• HULE CLOROPENO: “Neopreno”

- Buenas propiedades mecánicas

- Resistente al clima, ozono, calor y a la llama

- Mangueras para químicos

- Transportadores de banda

• HULE ISOPRENO:

- Industria automotriz

- Llantas

- Calzado

- Bandas transportadoras

• HULE NITRILO:

- Buena resistencia mecánica

- Resistencia a la abrasión

- Resistencia a la gasolina y al agua

- Mangueras

- Sellos

- calzado- calzado

• POLIURETANO:

- moldeado por inyección

- Expandido:

- Espumas colchones

- Muebles

- No expandido:

- Calzados- Calzados

- Parachoques

• SILICONES:

- Empaques

- Sellos

- Aislamiento

- prótesis

MOLDES DE INYECCION

• Fases de la inyeccion

Elementos del molde de inyección

Recepción y distribución de la masa plástica

Inyección en el plano y perpendicular el plano de

partición

Cono de entrada

Bebedero o Mazarota cónicos

Configuraciones

correcta y defectuosa

Extracción de la mazarota

Canales de entrada y distribución

Mazarota cónica o de barra

Orificio de colada con precámara

Boquillas sin mazarota

Moldes de tres

placas

Entrada de colada de varios pisos

Temperatura del material y del molde

Salida de aire de los moldes

Desmolde de piezas

Retroceso del

eyector

Molde de piezas roscadas

Desmoldemanual

Elementos guía de centrado en los moldes

Picos de inyección