Facultad de Ingeniería – Ingeniería Mecánica – Procesos de Manufactura – 2017260
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INFORME: LABORATORIO DE COLADA DE POLIMEROS Báez Mora, Andrés Andrés Felipe Felipe Código 25471783
[email protected] PROCESOS PROCESOS DE MANUFACTURA MANUFACTURA DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INGENIERÍA MECANICA MECANICA Y MECATRÓNICA MECATRÓNICA FACULTAD FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Resumen: En este informe se determina y explican los
resultados de un laboratorio de colada de polímeros en los que se usó una mezcla de resina-catalizador y grafito con una relación r elación y masas dadas. Abstract: In this article we determine and explain the
results of a melt polymer laboratory in which we used a mix of sand and clay Palabras Clave: Catalizador, Resina, Grafito, Colada,
Dureza Shore D. Key Words: Catalyst, Resin, Graphite, Melt, Shore D
Hardness.
a la producción industrial. Los resultados son más baratos, resistentes y rápidos de producir que los hechos de madera, metal, etc. Las resinas epóxicas más frecuentes son producto de una reacción entre bisfenola y la epiclorohidrina, el bisfenol A se obtiene de fenol y acetona. Las resinas epoxi están constituidas comúnmente de dos componentes que se mezclan previamente antes de ser usados; al mezclarse reaccionan causando la solidificación de la resina, su curado se realiza a temperatura ambiente, durante ese curado o secado se forman enlaces cruzados lo que hace que su peso molecular sea elevado.
Grafito: Se trata de un mineral considerado de carbono 1. INTRODUCCIÓN
Los polímeros termo-estables son polímeros son polímeros infusibles e insolubles. La razón de tal comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimensional espacial, entrelazándose con fuertes enlaces equivalentes. equivalentes. La estructura así formada es un conglomerado de cadenas entrelazadas dando la apariencia y funcionando como una macromolécula, que al elevarse la temperatura de ésta, simplemente las cadenas se compactan más, haciendo al polímero más resistente hasta el punto en que qu e se degrada. Las macromoléculas macromoléculas se definen como moléculas que tienen una masa molecular elevada, formadas por un gran número de átomos. Generalmente Generalmente se pueden describir como la repetición de una o unas pocas unidades mínimas o monómeros, formando los polímeros. Los plásticos termoestables poseen propiedades como resistencia al impacto, a los solventes, a la permeación de gases y a las temperaturas temperaturas extremas.
casi puro, de brillo metálico y color negro algo graso al tacto. El grafito procede de las rocas carbonosas que han sufrido metamorfismo, se extrae de esta forma de las minas. Una de sus aplicaciones más comunes es la fabricación de la mina de los lápices. Pero también encuentra aplicaciones en sectores como energía móvil, industria del automóvil, tribología – lubricantes, polímeros conductores, conductores, metalurgia metalurgia e industria química química.
Colado de un Polímero: es el vertido de un material polimérico en estado próximo al líquido dentro de un molde, donde se fragua y solidifica, los métodos más usados son:
2 MARCO TEÓRICO Resina Epóxica: es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador, se usan tanto en la construcción de moldes como de piezas maestras, laminados, extrusiones y otras ayudas
Colado Simple: Se vierten resinas líquidas o plásticos fundidos y se dejan polimerizar polimerizar o enfriar, las resinas más usadas son: poliéster, epoxi, acrílico, poliestireno, siliconas. Colado de Películas Colado de Plástico Fundido: Algunos termoplásticos como nailon y acrílicos, termoestables como epóxicos, fenólicos, poliuretanos, poliéster pueden colarse en moldes rígidos o flexibles. Colado por Rotación: Se usa la rotación de un molde para distribuir uniformemente el material colado en sus paredes interiores. (resinas en políme p olímeros, ros, plásticos en polvos).
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Polimerización de la resina epóxica:
Existen numerosas reticulaciones entre cadenas. Ya que las cadenas no pueden girar ni deslizarse, estos polímeros poseen buena resistencia, rigidez y dureza. Sin embargo, también tienen baja ductilidad, propiedades al impacto y una alta temperatura de transición vítrea. Casi todas las resinas epóxicas comerciales se hacen a partir del bisfenol A (obtenido a partir del fenol y la acetona), y la epiclorhidrina (producida a partir del alcohol alílico). Estas moléculas se polimerizan para producir cadenas y a continuación se les hace reaccionar con agentes que aceleran el curado (catalizador) que proporcionan los enlaces cruzados.
Efecto del porcentaje de catalizador en el curado y la temperatura: La mezcla de resina y catalizador produce unos radicales libres que provocarán el endurecimiento final de la pieza, gracias a la formación de cadenas de reacciones químicas que se unen formando monómeros insaturados, cuya velocidad depende de la temperatura de curado. Esta temperatura de curado se denomina también exotermia y desprende energía calorífica. Depende de factores externos como la temperatura ambiente, pero también de la cantidad de catalizador usado y del grosor de la pieza que se esté trabajando. Con esto podemos concluir que a menor temperatura y poco catalizador, los radicales libres se mueven despacio, los monómeros insaturados no se forman correctamente y la resina tardará en secar, por lo que será difícil conseguir el endurecimiento necesario de la pieza. Por el contrario un exceso de catalizador, temperatura y grosor en la pieza produce el efecto contrario, por lo que la unión tampoco se producirá.
Material Compuesto Particulado: Están compuestos por partículas de un material duro y frágil dispersas discreta y uniformemente, rodeadas por una matriz más blanda y dúctil. Pueden ser:
que lanzamos o presionamos sobre él se absorbe en el choque. El resto de energía se traduce en un rebote, que es lo que medimos en este ensayo. ESCALA D (Gomas duras y termoplásticos) Penetrador: Cono 30 o de ángulo. Carga 4536 g.
3. DESARROLLO EXPERIMENTAL La preparación consistía en tener una mezcla de 10g de resina y catalizador en un vaso de aproximadamente 1g. A cada persona se le asignaba una relación resinacatalizador y una masa en gramos de grafito. Me fue asignada una relación 2:1 de resina- catalizador y una masa de 1,5g de grafito además de los 10g de la mezcla.
Imagen 1: Grafito.
Se calibra la balanza de tal forma que marque 0 cuando sólo se esté pesando el vaso. Posteriormente se hace la mezcla de resina y catalizador hasta que la balanza marca 10g, para luego agregar el grafito en la mezcla. El valor final marcado por la balanza fue de 11,53g. Se procede a hacer la mezcla. Cuando la mezcla esté homogeneizada se inserta en un molde cilíndrico y se deja secar. Al final a cada persona le dan una probeta ya seca para aprender a realizar el ensayo de dureza Shore D.
4. RESULTADOS OBTENIDOS
Particulados Endurecidos por Dispersión: Tamaño de Partícula pequeño (100 a 2500 Å), mayor dureza Formados por Partículas Verdaderas: Partículas de gran tamaño, menor dureza (WC).
Ensayo de Dureza Shore D: Mide la reacción elástica del material cuando dejamos caer sobre él o intentamos penetrarlo con un material más duro. Mientras más blando sea el material, mayor cantidad de la energía
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Gráfica 1: Temperatura Ambiente Curado.
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A una temperatura de colado de 150°C, la dureza disminuye conforme se aumenta el porcentaje de carga en la probeta.
7. BIBLIOGRAFIA [1]https://es.wikiversity.org/wiki/Principios_del_proces ado_de_los_pol%C3%ADmeros#Colado_o_moldeo_de _pol.C3.ADmeros [2]http://bateriasdegrafenopara.com/grafito propiedades-aplicaciones/ Gráfica 2: Curado a 150°C
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS En la Gráfica 1. Se observa el comportamiento de la dureza en las probetas según la relación de resina catalizador y según el porcentaje de grafito que se agregue en la mezcla. Es posible apreciar para los casos sin carga, 5% grafito y 10% grafito que en la relación 5 a 1 y 8 a 1 se presenta una dureza mayor con respecto a la relación 2 a 1. Por otro lado las durezas en las casos 15% grafito y 20% grafito disminuyen comparativamente con los casos mencionados anteriormente, teniendo la menor dureza con 20% en las 3 relaciones resina-catalizador. El mayor valor de dureza se da en la relación resina-catalizador 5:1 con carga de grafito del 5% En la Gráfica 2. Se observa que la dureza tiende a disminuir en todas las relaciones conforme se aumenta la carga de grafito (%). También se observa que el máximo valor de dureza para todas las relaciones resina-catalizador es siempre mayor cuando la probeta no está cargada con grafito. Esto debido a que al elevarse la temperatura de colada las cadenas de polimerización tienden a acercarse unas a otras, aumentando la dureza del material. Puede concluirse además que a la temperatura de 150°C la dureza en general disminuye debido al aumento de grafito, éste puede causar que las moléculas poliméricas se separen unas de otras y además no brindar al material su característica de dureza.
6. CONCLUSIONES
A una temperatura ambiente constante, la dureza aumenta conforme hay más porcentaje de resina en la mezcla. En general la dureza en las probetas aumenta si la temperatura de colado aumenta.
[3]https://www.bricoblog.eu/todo-sobre-las-resinasepoxi-o-poliepoxido/ [4] Kalpakjian S. – Schmidt S., Manufactura, Ingeniería y Tecnología, Pearson Educación, México, 2002. [5] Schey J., Procesos de Manufactura, McGraw Hill, México, 2002. [6]https://es.wikiversity.org/wiki/Termoendurecibles_o _termoestables [7]http://www.mafisanpoliester.es/resinas-poliestercatalizador/ [8]https://www.patologiasconstruccion.net/2014/10/me dicion-de-la-dureza-en-materiales-4/
