INSTITUTO TECNOLOGICO DE CHIHUAHUA
Procesos de fabricación. Te T e m a : Procesos Procesos
industriales de plásticos térmicos compuestos y termofrguantes y materiales cerámicos. Maestra: Laura Laura
A l u m n o : Oscar Oscar
Reyes.
Uriel Hernández Carballo
M a t r i c u l a : 13060338 13060338
Fecha de entrega 03/Junio/2014
PROCESOS INDUSTRIALES DE PLÁSTICOS TÉRMICOS, COMPUESTOS Y TERMOFRAGUANTES Y MATERIALES CERÁMICOS. 4.1 GENERALIDADES. La fabricación de productos plásticos en gran escala, data de una fecha comparativamente reciente. El descubrimiento de la ebonita o hule duro por Charles Goodyear en 1839 y el descubrimiento del celuloide por J. W. Hyatt en 1869 marcaron el comienzo de esta industria. No fue, sin embargo, sino hasta 1909 cuando uno de los materiales más importantes, la resina de fenolformaldehído, fue desarrollada por el Dr. L.H. Baekeland y sus colegas. Desde entonces la investigación ha agregado numerosos materiales sintéticos que varían ampliamente en propiedades físicas. En general el término plástico se aplica a todos los materiales capaces de ser moldeados o modelados. El uso moderno de ésta palabra ha cambiado su significado hasta incluir un extenso grupo de materiales orgánicos sintéticos que se hacen plásticos por la aplicación del calor y son capaces de formarse bajo presión. Sustituyen a materiales tales como el vidrio, madera y metales en la construcción y se hacen muchos artículos útiles, incluyendo revestimientos y filamentos para tejidos. Ventajas y limitaciones de los Materiales plásticos.
Los productos hechos de materiales plásticos pueden producirse rápidamente con tolerancias dimensionales exactas y excelentes acabados en las superficies. Con frecuencia has sustituido a loa metales en los casos en que han de ser cualidades esenciales, la ligereza de peso, la resistencia a la corrosión y la resistencia dieléctrica son factores para ser considerados. Estos materiales pueden hacerse ya sea transparentes o en colores, tienden a absorber vibración y sonido y a menudo son más fáciles de fabricar que los metales. El uso de los plásticos queda limitado por su comparativamente baja fuerza, por su poca resistencia al calor y en algunos casos por el alto costo de los materiales y poca estabilidad dimensional. Comparados con los metales, éstos son más suaves, menos dúctiles y más susceptibles a deformaciones a deformaciones bajo carga y quebradizos a baja temperatura. Algunos plásticos son flamables y pueden deteriorarse a la luz del sol.
4.2.- TIPOS DE PLASTICO Existe una gran variedad de plásticos, unos son rígidos y otros flexibles, los hay transparentes y opacos, muy resistentes al desgaste y poco resistentes, etc.
Todos ellos tienen una serie de características en común: son ligeros, resistentes a los productos químicos y sobre todo son buenos aislantes del calor y la electricidad.
Aunque hay muchas clases diferentes de plásticos, solo hay dos grupos principales:
TERMOPLÁSTICOS. PLÁSTICOS TERMOESTABLES (TERMOFRAGUANTES).
TERMOPLÁSTICOS.
Son polímeros lineales que pueden estar ramificados o no; son solubles en algunos disolventes orgánicos y son reciclables. Se caracterizan porque se ablandan al calentarse y pueden ser moldeados para darles distintas formas, sabiendo que al enfriarse volverán a endurecerse manteniendo sus características iniciales. Al calentarse, a las moléculas se les da la energía necesaria para que se separen, y esto les da libertad para cambiar su posición relativa y dar lugar a una nueva forma cuando están bajo presión.
Algunos ejemplos de termoplásticos:
POLIETILENO.
Los polietilenos se presentan en dos modalidades, de alta y de baja densidad.
POLIETILENOS DE ALTA DENSIDAD (HDPE) se hacen de tal forma que las cadenas de polímero son rectas, lo que permite que están apiñadas, produciendo un material de alta densidad. Al estar las cadenas muy juntas las fuerzas de atracción entre ellas son muy grandes y tienen menos libertad para moverse.
Es un plástico bastante rígido, fuerte y resistente. Se ablanda a una temperatura bastante alta ( 120 – 130 ºC) y es resistente al ataque químico.
: Cajas, Aplicaciones
juguetes, tuberías, botellas.
POLIPROPILENO
Es resistente y más rígido que el polietileno de alta densidad. También presenta mayor resistencia al calor, ablandándose aproximadamente a 150 ºC. Es el termoplástico de menor densidad.
Otra de sus características es su capacidad de ser doblado miles de veces sin romperse.
Aplicaciones: Entre otros productos se fabrican con polipropileno los cubiertos desechables, los cascos de seguridad, las piezas de fontanería, sillas apilables, juguetes para los niños, etc.
PLÁSTICOS TERMOESTABLES.
Estos no toleran ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento. Se comportan de forma muy diferente a los termoplásticos. Al calentarlos por primera vez el polímero se ablanda y se le puede dar forma bajo presión. Sin embargo, debido al calor, comienza una reacción química en la que las moléculas se enlazan permanentemente. Esta reacción se conoce con el nombre de degradación. Como consecuencia el polímero se hace rígido permanentemente y si se calienta no se ablandará sino que se destruirá.
Algunos ejemplos de termoestables: BAQUELITA (resinas fenólicas)
Es un plástico duro y frágil, de un color oscuro y brillante. Es un plástico termoestable, luego resiste el calor sin ablandarse, pero hasta una cierta temperatura, porque a temperaturas muy altas se descompone quedando carbonizado. La baquelita es un buen aislante térmico y eléctrico, de ahí sus utilidades y aplicaciones en accesorios eléctricos, para hacer mangos de cazos y sartenes, mandos de cocina, mangos para soldadores, etc.
MELAMINA (FORMALDEHÍDO)
Es un polímero incoloro, que se puede teñir con pigmentos de color. Es más dura que la baquelita, no tiene sabor ni olor y es buen aislante térmico y eléctrico. Se usa para la fabricación de vajillas irrompibles, tiradores de puertas, encimeras de cocinas,etc.
Plásticos compuestos
Los composites o plásticos compuestos, están formados por dos componentes que forman dos o más fases distintas físicamente cuya combinación les confieren propiedades agregadas, diferentes de las de sus componentes. Los plásticos compuestos constan de una matriz, que se trata generalmente de un polímero termoplástico, aunque ocasionalmente pueden ser termofraguante, y de un agente reforzador, que se suele tratar de una fibra, por lo general es de fibra de vidrio, fibra de carbón y el Kevlar 49.
4.3.- MATERIAS PRIMAS Las materias primas para los compuestos plásticos, son diversos productos agrícolas y muchos otros materiales minerales y orgánicos, incluyendo carbón, gas, petróleo, piedra caliza, sílice y azufre. En el proceso de fabricación se agregan otros ingredientes tales como polvos colorantes, solventes, lubricantes, plastificantes y materiales de relleno. El aserrín, la harina, algodón, asbesto, metales pulverizados, grafito, vidrio, arcilla son los materiales más importantes usados como relleno. Tales productos como
asientos para sillas a la intemperie, telas plásticas, recipientes para basura, fundas para máquinas, artículos para equipaje, cascos de seguridad, cañas para pescar y partes para instrumentos, son ejemplos de los productos que utilizan este relleno.
4.4 COMPUESTOS TERMOFRAGUANTES (FENÓLICAS, RESINOSAS Y FURÁMICAS ) Los materiales plásticos se pueden clasificar en termofraguantes y termoplásticos.
TERMOFRAGUANTES
Son formados mediante calor y con o sin presión, resultando un producto que es permanentemente duro. El calor ablanda primero al material, pero al añadirle más calor o sustancias químicas especiales, se endurecen por un cambio químico conocido como polimerización y no puede ser reblandecido. La polimerización es un proceso químico que da como resultado la formación de un nuevo compuesto cuyo peso molecular es un múltiplo del de la sustancia original. Los procesos utilizados para plásticos termofraguantes, incluyen compresión o moldeo de transferencia, colado, laminado o impregnado.
1.1 Fenólicas Es uno de los principales plásticos termofraguantes que se usan en la actualidad en la industria. Dicha resina sintética se elabora mediante la reacción del fenol con el formaldehído, forma un material duro, de alta resistencia, durable, capaz de ser moldeado bajo una amplia variedad de condiciones. Este material tiene alta resistencia al calor y al agua y puede producirse en una gran variedad en colores. Se usa en la fabricación de materiales de revestimiento, productos laminados, ruedas de esmeril y agentes aglutinantes para metal y vidrio, pudiendo moldearse
en muchas formas útiles, tales como cajas moldeadas, clavijas eléctricas, tapones de botella, perillas, carátulas, mangos para cuchillos, gabinetes para radio y otras numerosas partes eléctricas. Los compuestos fenólicos son moldeados por compresión o moldeo de transferencia.
1.2 Resinas amínicas Las resinas más importantes son formaldehído de urea y formaldehído de melanina. Este componente plástico, también termofraguante, se puede obtener en forma de polvo para moldear o en solución para usarse como liga y adhesivo. A la vez se combina con una variedad de relleno, mejora las propiedades mecánicas y eléctricas. Las buenas características de flujo de la resina de melanina hacen un modelo de transferencia, conveniente para tales artículos como vajillas, piezas de encendido, perillas y estuches para rasuradoras.
1.3 Resinas furánicas Las resinas furánicas de obtienen procesando productos agrícolas de desecho, tales como olotes, cascaras de arroz y de semillas de algodón, con ciertos ácidos. La resina termofraguante que se obtiene es de color obscuro resistente al agua y tiene excelentes cualidades eléctricas. Estas resinas también son usadas como aglutinantes para arena de corazones de fundición, como aditivos endurecedores para enyesar, también como agentes adhesivos en compuestos de piso y en productos de grafito.
4.5 CELULOSAS, POLIESTIRENOS, POLIETILENOS Y PROPILENOS. TERMOPLÁSTICOS Son procesados principalmente por inyección o moldeo soplado, extrusión, termo formado y satinado. Acetato de celulosa. Es un compuesto más estable que tiene una resistencia mecánica considerable y fácil de ser fabricado en láminas o ser moldeado por inyección, compresión y extrusión. Con este compuesto de fabrican envases de exhibición, juguetes, perillas, cuerpos de lámparas eléctricas, revestimientos de cerdas para brochas de pinturas, etc. Acetato-butirato de celulosa.
Es un compuesto para moldeos, es similar al acetato de celulosa y ambos se producen en todos loso colores por los mismos procesos, en general se reconoce por su baja absorción de humedad, por su fuerza, estabilidad dimensional bajo diversas condiciones atmosféricas y por su capacidad para ser extruido continuamente. Es utilizado para fabricar los siguientes productos: cascos para futbol, armazones para anteojos, charolas, cinturones, etc.
2.2 Poli estirenos Es un material adaptado especialmente para moldeo por inyección y extrusión. Algunas de sus características más notables son. Su bajo peso específico (1.07), es fácil de obtener en colores claros a opaco, resistentes al agua y a la mayor parte de loa gentes químicos, estabilidad dimensional y buenas características de aislamiento.
2.3 Polietilenos Los productos de polietileno son flexibles tanto temperatura ambiente normal como a bajas temperaturas, son a prueba de agua, no los afecta la mayoría de los agentes químicos; son capaces de sellar por calor y pueden producirse en muchos colores. El polietileno es uno de los plásticos más ligeros, pudiendo flotar en el agua, tiene una densidad de .91 a .96. Es uno de los plásticos más económicos y sus características de resistencia a la humedad favorecen para envolver y para hacer bolsas. Otros productos son: charolas para cubos de hielo, charolas para revelado, telas, material de envoltura, biberones, mangueras para jardín, cables coaxiales y partes aislantes para aplicaciones de alta frecuencia. Estos productos se pueden fabricar en moldeo por inyección, moldeo soplado o extruirse en láminas, películas, etc. 2.4 Polipropileno Puede ser procesado por todas las técnicas termoplásticas. Tiene excelentes propiedades eléctricas, alta resistencia al impacto y a la tensión, con buena resistencia a los productos químicos y al calor. Los monofilamentos de polipropileno se usan para hacer sogas, redes y telas, también se fabrican artículos para hospital y laboratorio, juguetes, muebles, etc.
4.6 MATERIALES
CERÁMICOS
Un material cerámico es un tipo de material inorgánico, no metálico, buen aislante y que además tiene la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia muy elevada, además presentan un modo de ROTURA FRÁGIL .
Todas estas propiedades, hacen que los materiales cerámicos sean imposibles de fundir y de mecanizar por medios tradicionales (fresado, torneado, brochado, etc). Por esta razón, en las cerámicas realizamos un tratamiento de sinterización. Este proceso, por la naturaleza en la cual se crea, produce poros que pueden ser visibles a simple vista.
Estructura de los materiales cerámicos. ). Estructura perovskita (CaTiO 3
BaTiO3, en la cual los iones de bario y oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada en las caras con los iones bario en los vértices de la celda unidad, y los iones oxido en el centro de las caras, el ion titanio se situará en el centro de la celda unidad coordinado a seis iones oxígeno.
Estructura del corindón (A l 2 O ) 3 Es similar a una estructura hexagonal compacta; sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones de metal y 18 de oxígeno.
Estructura de espinela ( M g A l 2 O ) 4 Donde los iones oxigeno forman un retículo cúbico centrado en las caras y los iones metálicos ocupan las posiciones tetraédricas u octaédricas dependiendo del tipo de espinela en particular.
CONCLUSIONES Al tener una definición clara de que los procesos plásticos en la industria son de gran importancia ya que a diario utilizamos muchas cosas hechas de polímeros que nos son de gran utilidad para poder llevar a cabo nuestras actividades tales como: recipientes, herramientas, en la construcción, electricidad y electrónica etc. Podemos decir que cada tipo de plástico y cada proceso analizado para elaboración de los mismos tienen aplicaciones muy específicas, ya que la toxicidad de algunos de ellos no son aptos por ejemplo para la industria alimenticia o la medicina, o tal vez la baja resistencia a la temperatura, dieléctrica y de cristalización no hace a algunos aplicables a la industria eléctrica. En general no podemos decir que hay un plástico que pueda ser aplicado a todo tipo de uso ya que generaría fallas de tipo funcional y técnico.
