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EXTRUSIÓN y
LABORATORIO DE ASISTENCIA TÉCNICA
EXTRUSIÓN
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La extrusión es proceso que consiste en calentar y dar forma a un plástico, al hacerlo pasar de manera continua a través de un dado, con una abertura y diseño específico. Su importancia estriba en que es un proceso continuo y es utilizado para fabricar películas, perfiles, tuberías, láminas, filamentos, etc.
Para este proceso se puede emplear una sola resina o una mezcla con: otros polímeros, aditivos, pigmentos, cargas, etc., dependiendo de los requerimientos del producto final, considerando: costos, calidad, productividad, innovación, etc.
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EXTRUSOR
El extrusor consiste de una tolva en la que se alimenta la materia prima, la cual cae en un barril que cuenta con un husillo, resistencias eléctricas y ventiladores externos, el husillo transporta, funde y homogeniza el plástico. Posteriormente el polímero fundido se hace pasar a través de un paquete de filtros que además de atrapar impurezas, incrementa su presión para un mejor mezclado.
TOLVA DE ALIMENTACIÓN
BARRIL CALENTADO CON RESISTENCIAS ELECTRICAS
HUSILLO
EXTRUSIÓN
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Finalmente el material fundido pasa a través del dado donde tomará la forma del mismo, posteriormente se enfría adquiriendo las características finales, como son: ancho, largo, espesor y orientación.
Este proceso es continuo y puede ser en forma ascendente, descendente u horizontal, dependiendo del tipo de dado y producto a fabricar.
EXTRUSIÓN
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Las dimensiones del producto final se deben a los parámetros de producción y al tratamiento que reciba a la salida del dado: estiramiento longitudinal, soplado (estiramiento transversal) o sus combinaciones.
EXTRUSIÓN
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Los polímeros a extruirse, deben contar con buena resistencia tanto extensional como elongacional en fundido, para mantener la continuidad del proceso.
Ejemplos:
Polímero Dado Ejemplo de Productos
Polietileno / Polipropileno
Anular Película, Tubería, manguera, cintas para riego
Plano Película, lámina, recubrimiento, rafia
Orificio Perfiles, flejes, filamento, pelletizado
PVC
Anular Tubería, manguera
Plano Lámina, película, recubrimiento
Orificio Perfiles, persiana, canaletas
Poliéster / Nylon / Rayón Multi-orificios Filamentos, cuerda, fibra sintética
Hules, PVC, PE reticulado Orificio Recubrimiento de cable
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PELÍCULAS
La extrusión de polietileno, mediante un dado anular vertical ascendente se utiliza para fabricar película tubular, mientras que con un dado “cast” se obtiene película plana. Dependiendo de los polietilenos que se utilicen, las aplicaciones de las películas incluyen:
Polietilenos Fluidez Características Ejemplos Baja densidad Alta fluidez: > 2.0 gr/10 min Calibre delgados Empaques delgados y laminación
Baja densidad 2.0 gr/10 min Calibres medios Bolsa y empaque uso general
Baja densidad Fluidez fraccional: < 0.4 gr/10 min
Calibres gruesos, Alta resistencia, Alto encogimiento
Bolsa alta resistencia, valores, empaque industrial. Película para invernadero y ollas de agua (geomembranas)
Lineal de baja densidad > 1.8 gr/10 min Calibres delgados
y medios Película para: acolchado agrícola, stretch (emplayado)
Alta densidad Fluidez fraccional: 0.30gr/10 min
Alta resistencia Alta rigidez
Película termoencogible (en combinación con baja densidad fraccional y lineal de baja densidad)
Alto peso molecular
Muy baja fluidez < 0.2 gr/10 min
Calibres muy delgados Alta resistencia
bolsa para supermercados: camiseta y en rollo
Grado de compactación - Encogimiento - Flexibilidad
Capacidad de Carga: - Rigidez - Resistencia a la tensión - Baja elongación
Manejo del paquete: - Resistencia al rasgado - Sellabilidad
PEBD PEAD PELBD
Película Termoencogible:
PELÍCULAS
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Las propiedades de una mezcla pueden predecirse como el promedio de las propiedades individuales:
P = Σ (Pi * Xi) Donde: • P es la propiedad final de la formulación, • Pi es el valor de la propiedad para el
componente i • Xi es el porcentaje del componente i en
la formulación
PELÍCULAS
Un solo polietileno no puede cumplir con todos los requerimientos deseados en una película: resistencia mecánica, sellabilidad, propiedades ópticas, costos, etc. Es necesario recurrir a mezclas para aprovechar las ventajas que aportarán los diferentes polímeros.
sin embargo, las propiedades pueden mejorarse (sinergia) o destruirse (antagonismo) mutuamente.
A= Polietileno de Baja Densidad B= Polietileno Lineal de Baja Densidad
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La sinergia se presenta cuando existe colaboración mutua de las resinas, ya sea por compatibilidad, mezclado eficiente o porcentajes adecuados (micrografía (a)).
El antagonismo es debido a la separación de resinas, ya sea por incompatibilidad, o mezclado deficiente (micrografía (b)).
El análisis por microscopía muestra el grado de integración de diferentes polietilenos:
PELÍCULAS
mezcla compatible mezcla no homogénea
(a) (b)
Proceso del emplayado
PELÍCULAS
HORNO
Para elaborar un efectivo emplayado termoencogible, se requiere homogenización de la mezcla y compatibilidad entre los componentes
Por encima del 35%, el PEAD comienza a tener problemas de integración con el PEBD.
11 Grado de compactación Capacidad de Carga Manejo adecuado
PELÍCULAS
Las PELÍCULAS TERMOENCOGIBLES, generalmente se fabrican con mezclas ternarias, como se mencionó anteriormente, debido a las características que aporta cada material, según los porcentajes que integran la mezcla para evitar incompatibilidad entre ellas.
Los siguientes resultados muestran como pueden variar las propiedades mecánicas de acuerdo a los porcentajes de PEBD, PEAD, PELBD.
Tension M
Tension T
Elong M
Elong TEnc M
Enc T
Costos
2345678
MEZCLA mezcla PEBD PEAD PELBD
PELBD Hexeno
2 65% 25% 10% 3 65% 20% 15% 4 65% 15% 20% 5 60% 25% 15% 6 55% 25% 20% 7 60% 25% 15% 8 60% 25% 15%
Las propiedades evaluadas fueron: • resistencia a la tensión / elongación, • Encogimiento • costos.
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COEXTRUSION
PELÍCULAS COEXTRUIDAS
A diferencia de las mezclas de extrusión, en coextrusión solo se producen películas con propiedades mejoradas (sinergia), debido a que cada material mantiene sus propiedades individuales al colocar estratégicamente: resinas, aditivos y pigmentos.
Lo importante de la coextrusión es la compatibilidad interfacial entre cada capa, para que se pueda obtener la sinergia esperada.
- Estabilidad dimensional
- Termicidad - Resistencia ambiental - Opacidad - durabilidad
PEBD fraccional / PELBD
Copolímero EVA
Aditivos UV, sombra, Antigoteo, antioxidantes, etc.
Película de Invernadero:
A diferencia de la termoencogible, para películas de invernaderos se prefieren coextrusiones para distribuir aditivos y mejorar el desempeño de las resinas.
PELÍCULAS COEXTRUIDAS
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- Capacidad de estiramiento - Resistencia mecánica
- Adhesividad
PELBD Aditivo
PELÍCULAS COEXTRUIDAS
Película stretch:
Al igual que la de invernadero, se prefieren formulaciones coextruidas para distribución del aditivo y mejorar el desempeño de la resina
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- Resistencia a la punción - Resistencia mecánica
- Durabilidad - Doble color
PELBD / mPE Aditivo UV, pigmento
PELÍCULAS COEXTRUIDAS
Película de acolchado agrícola:
Requiere formulaciones coextruidas para distribución de aditivos protectores y pigmentos que mejoran el desempeño de la resina, lo que implica protección y desarrollo del cultivo con menor cantidad de recursos: agua, nutrientes, plaguicidas, etc.
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Laboratorio de Asistencia Técnica
Laboratorio de Asistencia Técnica
VIDEO
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VIDEO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Al Aeropuerto
A Pemex
UBICACIÓN
Laboratorio de Asistencia Técnica
Eje Central Lázaro Cárdenas No. 152, Edificio 25
Col. San Bartolo Atepehuacán, Del. Gustavo A. Madero
México D.F. C.P. 07730
Vallejo
Laboratorio de Asistencia Técnica
ÁREAS DE TRABAJO
El Laboratorio consta de dos edificios: 1. Una nave circular de 595 mt2: sección de procesado. 2. Un edificio de 4 niveles: oficinas, sección analítica y salas de capacitación:
a. Planta baja, de 250 mt2. b. Primer piso, de 297 mt2. c. Segundo piso, de 327 mt2. d. Tercer piso, de 350 mt2.
Laboratorio de Asistencia Técnica
Elaboración de formulaciones mediante: • Mezclado continuo • Mezclado por lotes
Evaluación de la procesabilidad en equipos de transformación: • Extrusión de película soplada • Coextrusión de película soplada desde 2 hasta 5 capas • Coextrusión de película plana desde 3 hasta 5 capas • Inyección • Soplado de botellas
Simulación de procesos de transformación: • Simulador de moldeo por Inyección • Simulador de Extrusión • Simulador de Soplado
Análisis de flujo: • Medidor de índice de fluidez • Reometría capilar (viscosidad dinámica y extensional)
Evaluaciones térmicas: • Temperatura de fusión • Porcentaje de cristalinidad • Coeficiente de dilatación térmica • Temperatura de deflexión bajo carga (HDT/Vicat)
Análisis físico-mecánicos: • Densidad • Resistencia y módulo de Flexión (*) • Resistencia a la Compresión (*) • Resistencia y módulo de tensión (*) • Elongación • Resistencia al Impacto • Resistencia al rasgado • Coeficiente de Fricción (*) A diferentes temperaturas de evaluación
Caracterización química: • Identificación de polímeros y aditivos • Determinación de pesos moleculares • Cuantificación de aditivos
Propiedades ópticas: • Brillo, • color, • Opacidad • Análisis de defectos
Envejecimiento ambiental acelerado: • Por calentamiento • Por radiación ultravioleta
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CATALOGO DE SERVICIOS
Laboratorio de Asistencia Técnica
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CATALOGO DE SERVICIOS
Consta de 11 cursos:
1. “LOS PLÁSTICOS Y SUS CARACTERÍSTICAS”
2. “MOLDEO POR INYECCIÓN DE PLÁSTICOS”
3. “EXTRUSIÓN DE PELÍCULA PLANA Y SOPLADA”
4. “TECNOLOGÍA DE MEZCLADO DE PLÁSTICOS”
5. “ADITIVOS PARA PLÁSTICOS”
6. “ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE PLÁSTICOS”
7. “TERMOFORMADO”
8. “RECICLADO DE PLÁSTICOS”
9. “AGROPLASTICULTURA”
10. “ANÁLISIS Y CARACTERIZACIÓN DE FALLA”
11. “MOLDEO POR SOPLADO DE PLÁSTICOS”
* Registrado ante la Secretaría del Trabajo
DIPLOMADO EN PLÁSTICOS *.
Laboratorio de Asistencia Técnica
GRACIAS
Laboratorio de Asistencia Técnica
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En agosto de 2014, el Laboratorio inicia sus operaciones proporcionando servicios de asistencia técnica a clientes. A la fecha se han atendido mas de 270 solicitudes de trabajo, referentes a: Nuevas formulaciones para películas: de invernadero, termoencogible y
stretch, así como para materiales para inyección de tapas, coextrusiones, etc.
Caracterización de polímeros, para sustituirlos con productos de PEMEX. Caracterización de polímeros de PEMEX debido a reclamos y desempeño. Identificación de polímeros y contaminantes. Evaluación de productos por cambio de paquetes de aditivación en PEMEX. Caracterización de polímeros producidos con nuevos catalizadores. Caracterización de nuestros polímeros y de contratipos. Cursos de capacitación: Diplomado en Polímeros
EL LABORATORIO
Laboratorio de Asistencia Técnica
SECCIÓN DE PROCESADO
5. EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
- Evaluar el desempeño de las resinas en procesado por extrusión, tanto en película soplada como en película plana.
- Modificar las condiciones de operación y evaluar los efectos
- Determinar las propiedades físico-mecánicas de las películas fabricadas con diferentes resinas y condiciones de operación
- Analizar la distribución de las capas en la coextrusión de diferentes películas
- Comparar mezcla vs coextrusión
Sección de Procesado
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5. EL EQUIPAMIENTO
Coextrusor de películas soplada y plana: Equipo versátil que permite fabricar películas de 1 a 5 capas con lo que se podrá:
Laboratorio de Asistencia Técnica
Máquina Inyectora: Permitirá: - Evaluar el desempeño de las resinas en procesado por moldeo. - Modificar las condiciones de operación para evaluar los efectos sobre el
producto terminado. - Fabricar piezas bajo estándares ASTM de moldeo para determinar sus
propiedades físico-mecánicas - Evaluar la capacidad de llenado en el molde de flujo en espiral
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5. EL EQUIPAMIENTO
Sección de Procesado
Laboratorio de Asistencia Técnica
Máquina Sopladora de Botellas (de ½ y 1 litro): Permitirá: - Evaluar el desempeño de las resinas en procesado por soplado. - Modificar las condiciones de operación para evaluar los efectos - Determinar las propiedades físico-mecánicas del producto terminado en
función de la calidad de la resina y de las condiciones de operación - Obtener botella para analizar la distribución de espesores en el parison y/o
desviación de éste.
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5. EL EQUIPAMIENTO
Sección de Procesado
Laboratorio de Asistencia Técnica
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Extrusor doble-husillo: Permitirá: - Efectuar el mezclado intensivo de polímeros incorporando aditivos. - Preparar formulaciones
Molino de Cuchillas: Equipo para molienda de muestras y materiales.
5. EL EQUIPAMIENTO
Sección de Procesado
Laboratorio de Asistencia Técnica
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Túnel de Encogimiento (para formar paquetes con película termo-encogible). Permitirá: Evaluar en forma global el desempeño de la película termoencogible en la fabricación de paquetes en los parámetros de: sellado, encogimiento, compactación y apariencia final.
EL EQUIPAMIENTO
Sección de Procesado
Laboratorio de Asistencia Técnica
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Cámara termográfica (imágenes térmicas del procesamiento). Permitirá: Obtener imágenes térmicas del procesamiento, lo cual permitirá determinar: - Distribución térmica en el proceso y el producto. - Eficiencia del calentamiento o enfriamiento. - Regiones calientes/frías, lo cual se interpreta como falla mecánica en el
desempeño del producto (contracciones diferenciales, regiones sub- o sobre-calentadas, polímero degradado)
Sección de Procesado
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
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SECCIÓN ANALÍTICA
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Columna de Densidad: Determina la densidad del polietileno por flotación en una solución agua-alcohol, generando un gradiente de densidades a lo largo de una columna vertical.
Plastómetro: Permite analizar el índice de fluidez del polímero, a diferentes parámetros de peso y temperatura: la medición mas común se realiza con pesa de 2.160 kg; sin embargo se pueden utilizar otras pesas: de 5.0, 10.0 y 21.6 kg. La temperatura típica de este análisis es de 190°C, aunque también puede realizarse a 125, 150 ó 230°C Al utilizar diferentes condiciones a las típicas, se pueden comparar resinas de forma efectiva.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Tensilómetro o Máquina Universal de Ensayos Mecánicos: Evalúa las propiedades físico-mecánicas por deformación de muestras a velocidad constante:
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TENSIÓN: - Rigidez (módulo), resistencia a la tensión, elongación (capacidad
de deformación), en el punto inicial de deformación, así como la resistencia y elongación máximas en el punto de ruptura.
- Grado de orientación de la película (comparación de propiedades en dirección máquina y transversal)
- Resistencia inicial al rasgado - La resistencia del sello - La delaminación de capas adheridas
FLEXIÓN - Rigidez (módulo de flexión), resistencia a la flexión en muestras
rígidas COMPRESIÓN - Rigidez, resistencia a la compresión, capacidad de deformación
y recuperación de los esfuerzos aplicados al comprimir muestras huecas (botellas, tuberías).
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Probador de Impacto por Péndulo tipo Charpy-Izod: Determina la resistencia al impacto que ofrecen las piezas rígidas, la cual depende de la formulación, condiciones de inyección y forma de la pieza. La prueba puede realizarse con muesca o sin muesca, y de los tipos: Izod y Charpy
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Probador de impacto de películas por caída de dardo: Calcula la resistencia al impacto que ofrecen las películas, dependiendo de la formulación y condiciones de extrusión. La muestra de película se sujeta en una base, recibiendo el impacto al caer el dardo desde una altura de 26 o de 60 pulgadas, variando el peso según el tipo de muestra.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
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Probador de Rasgado tipo Elmendorf: Identifica la resistencia de película por propagación de rasgado, como función de la orientación obtenida en la película. También permite estimar el grado de orientación al comparar esta propiedad evaluada en dirección máquina y en dirección transversal
Colorímetro: Determina el color en escala l-ab por reflexión para piezas opacas, o por transmisión de luz materiales transparentes, debido a degradación, aditivos, pigmentos, contaminantes dispersos, etc.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Medidor Óptico por Transmisión de luz (Haze): Analiza las propiedades ópticas de las películas: transparencia y opacidad.
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Brillómetro: Mide el brillo debido a la luz reflejada en distintos ángulos.
Medidor de coeficiente de fricción: Calcula los coeficientes cinético y estático de fricción en películas (efecto de deslizante).
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
HDT-VICAT: Determina la temperatura máxima de aplicación de un producto al medir: - HDT Temperatura a la cual una pieza
comienza a flexionarse bajo carga, - VICAT: Temperatura del inicio de fusión o
de reblandecimiento.
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Cámara de Envejecimiento UV: Analiza la degradación de películas y piezas expuestas al ambiente, al aplicar ciclos intensivos de temperatura – humedad – radiación UV para simular las condiciones ambientales en menor tiempo del real. También se emplea para acelerar la migración de aditivos.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Estufa Eléctrica con Circulación Forzada de Aire: Se utiliza para observar el comportamiento térmico de las películas y piezas, así mismo para degradar aditivos/polímeros y acelerar la migración de aditivos.
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Baño de Aceite Calentador con Recirculación: Evalúa el grado de encogimiento de las películas termoencogibles, el cual depende de los porcentajes de cada material, así como de las condiciones de operación.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Microscopio con Analizador de imágenes:
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En este equipo se podrá: - Observar tipo y características de un
defecto - Cuenta con una platina caliente para
aplicar calentamiento a la muestra para diferenciar el tipo de contaminante: inorgánico, gel, otro polímero.
- Verificar espesores de capas en películas coextruidas
- Determinar causas probables de fractura en una pieza o falla en una película
- Su polarizador de luz permite observar líneas de flujo y esfuerzos congelados para considerar el riesgo de falla en una pieza
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Cromatógrafos: Permiten identificar y cuantificar los diversos componentes cuando se compara el análisis con patrones de referencia, al separar las sustancias en suspensión o en solución, ya sea por tamaño de partícula, o por velocidad de difusión. Los cromatógrafos con los que se cuentan son:
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Cromatógrafo de Permeación en Gel (GPC): Determina el pesos moleculares, Polidispersidad y tipo e índice de ramificación.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
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Cromatógrafo de Líquidos de Alto Desempeño (HPLC): Identifica componentes líquidos o solubles en los polímeros.
Cromatógrafo de Gases con Detector de Masas: Identifica componentes volátiles presentes en los polietilenos, como aditivos, compuestos de degradación e impurezas.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Espectrómetro Infra-rojo (FT-IR): Obtiene mediante radiación infrarroja aplicada a una muestra un espectro que permite identificar los polímeros y/o aditivos por su composición química.
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Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
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Simuladores de Proceso: Programas computacionales que simulan los parámetros de operación, propiedades intrínsecas de los polímeros, diseño de los canales de flujo, con lo cual se pueden optimizar las condiciones de operación o la composición de una mezcla, proponer rediseño de moldes/dados, e incluso corregir defectos en los procesos de transformación modificando variables. Los Software con los que cuenta el Laboratorio permiten simular los procesos de: - Moldeo por Inyección - Extrusión de película plana/soplada - Moldeo-Soplado
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Calorímetro diferencial de Barrido (DSC): Determina la temperatura de fusión y de cristalización así como las entalpías en ambas transiciones.
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Analizador Dinámico-Mecánico (DMA): Analiza las propiedades físico-mecánicas de los
polímeros a diferentes temperaturas en función a deformaciones cíclicas o fatiga.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Analizador Termo-Mecánico (TMA): Define la temperatura máxima de trabajo, el coeficiente de expansión térmica y la capacidad calorífica.
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Analizador Termo-Gravimétrico (TGA): Cuantifica el material volátil debido a la descomposición de aditivos y/o degradación del polímero por calentamiento.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Reómetro Oscilatorio: Evalúa las propiedades reológicas de los polímeros a distintas velocidades de deformación rotacional del estado plástico y extensional del estado fundido, obteniendo la viscosidad en función de las velocidades de deformación / temperatura, así como sus componentes:
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• módulo elástico, • módulo viscoso, • la relación de
módulos (tan delta)
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO
Laboratorio de Asistencia Técnica
Reómetro Capilar: Analiza la reología de los polímeros a distintas temperaturas en función de velocidades de corte y esfuerzos de corte para conocer: - El cambio de viscosidad al variar la velocidad y temperatura
de operación, - Las velocidades máximas de extrusión, para prevenir
fracturas en el polímero fundido, - El hinchamiento a la salida del dado y adelgazamiento por
estiramiento - La resistencia extensional del fundido por tensión a la salida
del dado.
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Reómetro de Torque: Permite determinar la energía de mezclado, la temperatura y el calor de fusión de los polímeros y sus mezclas, además de observar el grado de integración de las mismas.
Sección Analítica
EL EQUIPAMIENTO