Contenido CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS EN POLÍMEROS....................................................3 COLADO O MOLDEO DE POLÍMEROS........................................................................3 MOLDEO POR COMPRESIÓN..................................................................................... 4 MOLDEO POR TRANSFERENCIA................................................................................5 MOLDEO POR SOPLADO........................................................................................... 5 MOLDEO DE POLÍMEROS POR INYECCIÓN................................................................6 MOLDEO POR EXTRUSIÓN........................................................................................ 6 TERMOCONFORMADO.............................................................................................. 7 GRÁFICOS.................................................................................................................... 8 CONCLUSIONES......................................................................................................... 10 REFERENCIAS............................................................................................................ 11
1
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS EN POLÍMEROS los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. Estos pueden ser procesados por una variedad de procesos, entre los que encontramos:
COLADO O MOLDEO DE POLÍMEROS El colado de polímeros es el vertido de un material polímero en un molde para que se endurezca. Una característica general es que ninguna de estas técnicas requiere presión. Entre los métodos más usuales encontramos: colado simple, el colado de películas, el colado de plástico fundido y el colado por rotación. Colado Simple En la colada simple, se vierten resinas líquidas o plásticos fundidos en moldes y se dejan polimerizar o enfriar. Hoy en día, las resinas de colada más importantes son poliéster, epoxi, acrílica, poli estireno, siliconas, epóxidos, etil celulosa, acetato butirato de celulosa y poliuretanos. Probablemente, la más conocida sea la resina de poliéster ya que se utiliza profusamente en artesanía y bricolaje. Los moldes pueden estar hechos de madera, metal, yeso determinados plásticos, terminados elastómeros o vidrio. Además, en la colada simple encontramos otras tres formas especiales de colada: inclusión, relleno y encapsulado.
Uso y aplicaciones bisutería, bolas de billar, láminas coladas para ventanas, piezas de muebles, cristales de relojes, gafas de sol, mangos para herramientas, servicios de mesa, pomos, encimeras, lavabos y botones de fantasía. Colado de películas Esta técnica consiste en disolver un granulado o polvo plástico, junto con plastificantes, colorantes y otros aditivos, en un disolvente adecuado. A continuación, se vierte la solución de plástico con disolvente en una cinta de acero inoxidable. Se evaporan los disolventes por aplicación de calor y se deja el depósito de película en la cinta móvil. Se desprende o separa la película y se enrosca en un cilindro estirador. Esta película se puede colar como recubrimiento o estratificando directamente sobre tela, papel u otros sustratos. Para que resulte económicamente factible, la colada con disolvente de película debe contar con un sistema de recuperación de disolvente. Este método permite obtener películas y láminas de materiales que son difíciles de procesar por otros medios. Estas películas se utilizan como recubrimientos no adherentes, materiales de junta elástica y componentes de sellado para tuberías y juntas 2
Usos y aplicaciones Envases hidrosolubles para lejías y detergentes, recubrimientos no adherentes, materiales para junta elástica, componentes de sellado para tuberías y juntas. Colado de plastico fundido En el colado convencional de los termoplásticos, se vierte una mezcla de monómero, catalizador y diversos aditivos, después de calentarla. La parte se forma después de que se efectúa la polimerización a presión atmosférica. Se pueden producir formas intrincadas con moldes flexibles, que después se desprenden. Puede ser necesaria una desgasificación para conservar la integridad del producto. Dentro de este proceso también se encuentran otros dos tipos: vaciado o fundición centrifuga, y sembrado y encapsulado. Usos y aplicaciones Completamente cerrados: pelotas, juguetes, recipientes, brazos industriales, flotadores, tanques de combustible, visores solares. Artículos rellenos con espuma y doble pared además de piezas huecas simétricas o asimétricas, con geometría de curvas complejas, pared uniforme, y contrasalidas. Colado por rotación Se emplea la rotación de un molde para distribuir uniformemente el material de colado en sus paredes interiores. Algunos materiales utilizados para este proceso son resinas de polímeros, plásticos en polvo, dispersiones. Se subdivide en dos procesos, que pueden ser: Colada por centrifugación: el molde gira solamente en un eje. Colada rotacional: el molde se desplaza sobre dos ejes de rotación. Usos y aplicaciones Productos con geometría de revolución y poliéster reforzado con fibras cortas de vidrio (BMC) para tuberías, postes…
MOLDEO POR COMPRESIÓN Es un proceso antiguo y muy utilizado para plásticos termófilos. Se aplica también a discos fonográficos termoplásticos, llantas de hule y varios compuestos en matriz de polímero. El proceso consiste en colocar en el fondo de un molde calentado, una cantidad fija de compuesto de moldeo (llamada carga). Se unen las mitades del molde para comprimir la carga y forzarla a tornar la forma de la cavidad y después se calienta la carga a través del molde para que polimerice y cure el material, transformándose en una pieza sólida, para lo cual finalmente se abre el molde y se retira la parte de la cavidad. La carga inicial del compuesto de moldeo puede estar en forma de polvos, pelets, líquido, o partes preformadas. La cantidad de polímero debe controlarse con toda precisión para obtener una consistencia uniforme en el producto moldeado. Se ha vuelto una práctica común precalentar la carga antes de colocarla en el molde; esto suaviza el polímero y acorta la duración del ciclo de producción. Los métodos de precalentamiento incluyen calentadores infrarrojos, calentamiento por convección en estufa y el uso de tornillos giratorios dentro de un 3
cilindro calentado. Esta última técnica (tomada del moldeo por inyección) se usa también para medir la cantidad de la carga. Usos y aplicaciones Materiales duro plásticos y elastómeros, para piezas de pequeñas dimensiones, compuestos reforzados con fibras de vidrio (a partir de resinas epoxi, de poliéster), BMC (bulk molding compounds): reforzados con fibras de 3-12mm. Ejemplo: cuerpo de taladradora eléctrica. SMC (sheet molding compounds): se sitúan en el molde alternativamente capas de fibras de ~ 25mm y capas de mezclade resina y otros componentes. Preferentemente para piezas de gran superficie y pequeño espesor. Ejemplo: paneles para vehículos. TMC (thick molding compounds): combinación en capas de BMC y SMC, para placas de gran espesor. Estampado de chapas y preformas de termoplásticos (thermoplastics sheet stamping), reforzados con fibras textiles o de vidrio. Ya no utilizada para termoplásticos (ejemplo: era el método para laproducción de discos LP).
MOLDEO POR TRANSFERENCIA En este proceso, se carga un termo fijo (preformado) en una cámara inmediata a la cavidad del molde, donde se calienta; se aplica entonces presión para forzar al polímero suavizado a fluir dentro del molde caliente, donde el polímero se cura. Puede ser moldeo con recipiente de transferencia, en el cual la carga se inyecta de un recipiente a través de un canal vertical en la cavidad o moldeo con émbolo de transferencia, en el cual se inyecta la carga en la cavidad del molde por medio de un émbolo desde un depósito que se calienta a través de los canales laterales. En ambos casos se produce material de desperdicio en cada ciclo por la pieza desechada que se queda en la base del depósito y en los canales laterales (que en inglés se denominan cull). Además, el vertedero del recipiente de transferencia es también material de desecho. Este desecho no puede recuperarse debido a que los polímeros son termo fijos. Usos y aplicaciones A través de las dimensiones de la línea de separación se mantienen más fácilmente a las tolerancias rígidas. Además, las rebabas en la línea de separación pueden ser mantenidas a un grosor mínimo si el molde está diseñado apropiadamente y bien mantenido.
MOLDEO POR SOPLADO El moldeo por soplado es una tecnología del vidrio aplicada a los plásticos. En este proceso, soplamos aire a través de una preforma tubular en caliente, y ésta se adapta a un molde o se modela de manera artesanal. En ingeniería, lo más común es usar el sistema de molde metálico donde se introduce la preforma y se sopla aire. Es muy usado para fabricar objetos huecos, como botellas. Extrusión y soplado Es un proceso semi-continuo que incluye dos pasos:
4
Primero, por una extrusión del polímero fundido obtenemos una preforma cilíndrica tubular, al hacerlo pasar por un dado que le confiere esta forma. Se obtiene lo que se denomina párison. Por último, se insufla aire hasta obtener la forma final del producto, en este caso, una botella.
Usos y aplicaciones El uso de preformas es muy común en la fabricación de botellas de PET como las utilizadas en los refrescos. Inyección y soplado Este sistema de conformado es muy parecido al anterior, con la salvedad que ahora no necesitamos del dado que le confería la forma por extrusión, ni un obturador para sujetar la zona de inyección, sino que ahora, el polímero se inyecta en un molde para la preforma, y el espaciado interior se consigue con un mandril. Esta técnica sólo emplea termoplásticos y su uso se extiende principalmente a envases y objetos huecos, como en el caso anterior, como son botellas de refrescos Usos y aplicaciones El uso de preformas es muy común en la fabricación de botellas de PET como las utilizadas en los refrescos.
MOLDEO DE POLÍMEROS POR INYECCIÓN Es un proceso de conformado consistente en calentar un polímero e introducirlo en un molde mediante altas presiones. Puede producir piezas de diversos tamaños y gran complejidad. La complejidad y tamaño de la pieza moldeada se refleja en un mayor volúmen y coste de los equipos. Este proceso es adecuado para los termoplásticos y para gran número de termoendurecibles. Usos y aplicaciones Sus aplicaciones se reflejan en gran cantidad de artículos cotidianos: aparatos electrónicos, calzado, bolígrafos, cepillos, piezas de automóvil, etc
MOLDEO POR EXTRUSIÓN El proceso de conformado por extrusión es fundamental para metales, cerámicos y polímeros. La extrusión es un proceso de compresión en el cual se fuerza al material a fluir a través del orificio de una matriz para generar un producto largo y continuo, cuya forma de la sección transversal queda determinada por la forma del orificio. Es un proceso de conformado de polímeros que se usa ampliamente con termoplásticos y elastómeros (pero rara vez con termoendurecibles) para producir masivamente artículos como tubos, mangueras, perfiles estructurales (como molduras de ventanas y puertas), láminas y películas, filamentos continuos, recubrimientos de alambres y cables eléctricos. Para este tipo de productos, la extrusión se lleva a cabo como un proceso continuo: el producto extruido se corta inmediatamente en las longitudes deseadas. Extrusión de película soplada 5
Este es otro proceso ampliamente utilizado para hacer películas delgadas de polietileno para empaquetado. Su complejidad combina la de la extrusión y el soplado para producir un tubo de película delgada. El efecto que produce el soplado con aire es estirar la película en ambas direcciones mientras se enfría. Como resultado, la película adquiere propiedades de resistencia isotrópica, lo que representa una ventaja sobre otros procesos en los cuales el material se estira, principalmente, en una sola dirección. La facilidad con que puede cambiarse la velocidad de extrusión y la presión de aire para controlar el ancho y el calibre (espesor) del material, son otras ventajas del proceso. Usos y aplicaciones fabricar láminas de materiales muy viscosos y que se degradan fácilmente y requieren tiempos de permanencia a altas temperaturas muy cortos. Calandrado El calandrado es un proceso continuo de transformación de materiales termoplásticos y elastómeros para la fabricación de láminas flexibles y semirrígidas de reducido espesor. Consiste en hacer pasar el material, previamente plastificado, por el entrehierro de dos o más cilindros dispuestos con su eje en paralelo de una maquina denominada calandria. La lámina bruta obtenida se refina seguidamente, se ajustan sus dimensiones en una serie de cilindros de calibración y enfriamiento, finalmente se corta y se bobina. Mediante esta técnica se pueden conseguir distintos tipos de acabados superficiales: brillante, mate, difuminado, e incluso texturas especiales según sea el recubrimiento que se disponga en el último cilindro caliente que es el que proporciona la calidad final. Usos y aplicaciones El PVC flexible, semirrígido y rígido es, con gran diferencia y en ese orden, el material que más se procesa mediante calandrado. También se calandran otros termoplásticos, como el ABS, el PP, el CPE y gomas, si bien en calandrias de rodillos de menor longitud. Aun con altos contenidos de sólidos se consiguen altas capacidades de producción.
TERMOCONFORMADO El termoformado es un proceso en el cual se usa una lámina plana de material termoplástico para darle la forma deseada. El proceso consta de dos pasos principales: calentamiento y formado. El calentamiento se realiza generalmente mediante radiadores eléctricos en uno o ambos lados de la lámina de plástico inicial, a una distancia aproximada de 125 mm. La duración del ciclo de calentamiento necesita ser suficiente para ablandar la lámina, dependiendo del polímero, su espesor y color. Los métodos de formado pueden clasificarse en tres categorías básicas: Termoformado al vacío. El método más antiguo es el termoformado al vacío (llamado simplemente formado al vacío en sus inicios, en los años cincuenta) en el cual se usa presión negativa para adherir la lámina precalentada dentro la cavidad del molde, seguidamente se baja y toma la forma del molde sobre el que se coloca y acciona un estado de vacío para su completa deformación. Los agujeros para hacer el vacío en el molde son del orden de 0,8 mm de diámetro, así sus efectos en la superficie del plástico son menores. 6
Se limita a diseños sencillos, pudiéndose producir adelgazamiento en las esquinas. El equipo de termoconformado y las matrices son relativamente baratos. Cuando se enfría el plástico, se saca para su desbarbado o pos tratamiento, si es necesario. Usos y aplicaciones El uso del termoformado, tiene grandes ventajas y pueden obtenerse desde una producción menor a grandes volúmenes de producción, adecuando el material y la cantidad de moldes a utilizar al volumen solicitado. El diseño de formas para las piezas a termo formar, es infinito, pero siempre queda como requisito dejar ángulos de salida para su correcto desmolde. Termoformado a presión Una alternativa del formado al vacío involucra presión positiva para forzar al plástico caliente dentro de la cavidad del molde. Esto se llama termoformado a presión o formado por soplado; su ventaja sobre el formado al vacío radica en que se pueden desarrollar presiones más altas, ya que en el método anterior este parámetro se limita a un máximo teórico de una atmósfera. Son comunes las presiones de formado de tres a cuatro atmósferas. La secuencia del proceso es similar a la anterior, la diferencia es que la lámina se presiona desde arriba hacia la cavidad del molde. Los agujeros de ventilación en el molde dejan salir el aire atrapado Usos y aplicaciones Trabajo sobre láminas a las que se les dan ciertas características Termoformado mecánico Solamente se utiliza la fuerza mecánica para el doblado, estirado o sujeción de la lámina caliente. Se pueden emplear plantillas sencillas de conformado en madera para obtener la forma deseada utilizando hornos, calentadores de cinta y pistolas térmicas como fuentes de calor. Es posible conformar mecánicamente tubos, varillas y otros perfiles. Usos y aplicaciones Es posible conformar mecánicamente tubos, varillas y otros perfiles.
GRÁFICOS Compresión
Inyección 7
Extrusión
Soplado
Colado
Calandrado
8
Termoconformado
Vulcanizado
CONCLUSIONES Mediante este tema, se puede apreciar la gran diversidad de tratamientos que se le pueden dar a los polímeros para que tengan ciertas formas, resistencias y características tanto físicas como químicas. Siendo hoy en día el plástico, una parte importante de la sociedad en la que vivimos (aunque no debería de ser así) y que prácticamente esta desde nuestros medios de transportes hasta en nuestras casas, existen diferentes procesos que, como ya se mencionó, otorgan propiedades según sea el método al que se recurra. El tener una gran variedad de procesos, no sólo facilito tiempo, sino que, al no necesitar tanto esfuerzo, ahorra dinero y trabajo. Otra de las ventajas, es que ciertos procesos no generan residuos en sí, un ejemplo de ello es la elaboración de termoplásticos, ya que sus residuos pueden ser utilizados de nueva cuenta para los procesos. Caso contrario ocurre con los termo fijos y sus derivados, que después de solidificarse su estructura es muy difícil volver a trabajarlo. En general, el conocer la gran diversidad de procesos, ayuda a economizar procesos, conocer cómo llevarlos a cabo, ya que algunos son relativamente fáciles y conocer más de las propiedades que se le puede dar a un polímero con estos procesos.
9
REFERENCIAS http://www.losadhesivos.com/definicion-de-polimero.html http://www.eis.uva.es/~macromol/curso07-08/pp/Polimeros.htm https://es.wikiversity.org/wiki/Principios_del_procesado_de_los_pol %C3%ADmeros._Procesados_de_pol %C3%ADmeros#Procesados_de_pol.C3.ADmeros http://slideplayer.es/slide/3276163/ http://estudiapolimeros.blogspot.mx/2012/02/tecnicas-de-transformacion-depolimeros.html Richardson & Lokensgard. Industria del Plástico: pástico industrial. Paraninfo (Madrid (1999)).
10
