Notas Guías conformacion de polimeros

Fundamentos de ProcesosIngeniera Industrial - Universidad del VallePrepar: Wilson Orrego

Los polmeros son macromolculas formadas por launin repetida de una o varias molculas unidas porenlaces covalentes.

Dependiendo de su origen, los polmeros pueden sernaturales o sintticos.

Los sintticos contienen normalmente entre uno ytres tipos diferentes de unidades que se repiten,mientras que los naturales o biopolmeros como lacelulosa, el ADN o las protenas presentan estructurasmucho ms complejas.

ModeradorNotas de la presentacinEl trmino macromolcula significa molcula muy grande. Polmero y macromolcula son trminos que suelen utilizarse indistintamente aunque estrictamente hablando no son equivalentes ya que las macromolculas, en principio, no requieren estar formadas por unidades de repeticin.

Las molculas que se combinan para formar los polmeros sedenominan monmeros y las reacciones a travs de las cualesse obtienen se denominan reacciones de polimerizacin.

Cuando se parte de un solo tipo de molcula se habla dehomo-polmero. Cuando son dos o ms molculas diferenteslas que se repiten en la cadena se habla de co-polmero.

Las reacciones de polimerizacin se suele dividir en dosgrandes grupos: reacciones de adicin y de condensacin.

Los polmeros obtenidos por cada una de estas vas seconocen como polmeros de adicin y polmeros decondensacin.

Reacciones de adicinLos monmeros se adicionan unos con otros, de tal maneraque el producto polimrico contiene todos los tomos delmonmero inicial. Un ejemplo de esto es la polimerizacin deletileno (monmero) para formar el polietileno, en dondetodos los tomos que componen el monmero forman partedel polmero.

Reacciones de adicin

n = grado de polimerizacin (GP).(rango: 3500-25000)

H H

C C

H H

n

H H

C C

H H

CalorPresin Catalizador n

Monmero de etileno

Polmero: Polietileno

El mero del polietileno es : CH2 CH2

Polietileno(PE)

Poly (vinyl chloride)Poli (cloruro de vinilo)

(PVC)

Politetrafluoretileno

(PTFE)

Referencia: William D. Callister, Jr, Fundamentals of Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons, Inc, New York, 2001.

Polipropileno(PP)

Poliestireno(PS)

Poly (metil metacrilato)

(PMMA)


Fenol-Formaldeido

(Baquelita)

Poli (hexametilenoadipamida)

(Nylon 6,6)

Reacciones de condensacinEn este caso, no todos los tomos del monmero formanparte del polmero. Para que dos monmeros se unan, unaparte de ste se pierde. los polmeros de condensacin seforman a partir de monmeros polifuncionales a travs dediversas reacciones con la posible eliminacin de algunapequea molcula, tal como el agua.


Poli (ethyleneTerephthalate)

(PET, un poliester)

Policarbonato(PC)

Aplicaciones de Pinturas

Aplicaciones de adhesivos

Aplicaciones de Cauchos

Aplicaciones de Textiles

Mtodos Industriales de Polimerizacin

Polimerizacin en masaEl monmero y el iniciador se mezclan en un reactor que se calienta y se enfra segn se requiera.

Se usa ampliamente para la polimerizacin por condensacin donde un monmero se carga al reactor y el otros se aade lentamente

ModeradorNotas de la presentacinEn el proceso de masa ABS la polimerizacin es conducida ms que en agua en un monmero. Este proceso usualmente consiste en una serie de dos o ms reactores continuos en el cual el caucho usado en este proceso es comnmente una solucin polimerizada de polibutadieno lineal ( o un copolmero conteniendo estireno), aunque algunos procesos de masa utilizan una emulsin polimerizada ABS con un alto contenido en caucho.Si un caucho lineal es usado como alimentacin para el proceso de masa, el caucho se vuelve insoluble en la mezcla de monmeros y el copolmero SAN (estireno-acrilonitrilo) que se forma en los reactores; este caucho que no solubiliza forma partculas discretas de caucho. Esto se llama inversin de fase porque se parte de una fase continua de caucho para pasar a una fase continua de SAN con partculas discretas de caucho inmersas en la matriz SAN. El injerto del SAN en las partculas de caucho ocurre como en el proceso de emulsin. Tpicamente el proceso masa produce partculas ms grandes (0.5 a 5 mm) que aquellas basadas en el proceso en emulsin (0.1 a 1 mm) y contiene oclusiones ms grandes de polmero SAN.El recipiente de reaccin incluye iniciadores de polimerizacin, agentes de cadena y otros aditivos. Diluyentes son a veces usados para reducir la viscosidad de la mezcla de monmero y polmero facilitando el proceso de la conversin.La mezcla de monmeros de acrilonitrilo y estireno en presencia del polibutadieno es polimerizada a travs de un cambio de fase hasta aproximadamente un 30% de conversin bajo suficiente condiciones de corte para prevenir el entrecruzamiento del caucho.El jarabe prepolimerizado es bombeado a un polimerizador en masa donde la conversin es llevada hasta un 50 u 80%. Los polimerizadores en masa son operados continuamente a 120-180 C con tiempo de residencia de 1 5 h. El calor de polimerizacin es removido por evaporacin, transferencia de calor a travs de las paredes del reactor y calentamiento del monmero que va a ser cargado. Los vapores son condensados, reciclados y alimentan la corriente de monmeros que son cargados. Despus de la reaccin el polmero es bombeado a un evaporador donde los monmeros que no reaccionaron son removidos bajo aspiracin a temperaturas de 150 C. Normalmente cerca del 5-30% de la corriente de alimentacin es removida por no reaccionar y reciclada. El producto resultante es resina ABS y es luego pelletizada.El proceso de masa ABS fue originalmente adaptado del proceso para obtener poliestireno. Este proceso tiene dos ventajas inherentes sobre la polimerizacin por suspensin y por emulsin. Una es que el agua residual de tratamiento es mnima y otra es el ahorro de energa por evitar la etapa de separacin y secado de la resina del agua de proceso. Otra ventaja es que produce ABS poco pigmentado, incluso algo traslucido, lo que reduce la concentracin de colorantes necesarios. Generalmente es ms eficiente a modificaciones por impacto que el realizado por emulsin, sin embargo, la cantidad de caucho que se puede incorporar est limitada por limitaciones del proceso respecto a la viscosidad. El brillo superficial es menor debido a que las partculas de caucho son mayores.

Polimerizacin en masa

ModeradorNotas de la presentacinEn el proceso de masa ABS la polimerizacin es conducida ms que en agua en un monmero. Este proceso usualmente consiste en una serie de dos o ms reactores continuos en el cual el caucho usado en este proceso es comnmente una solucin polimerizada de polibutadieno lineal ( o un copolmero conteniendo estireno), aunque algunos procesos de masa utilizan una emulsin polimerizada ABS con un alto contenido en caucho.Si un caucho lineal es usado como alimentacin para el proceso de masa, el caucho se vuelve insoluble en la mezcla de monmeros y el copolmero SAN (estireno-acrilonitrilo) que se forma en los reactores; este caucho que no solubiliza forma partculas discretas de caucho. Esto se llama inversin de fase porque se parte de una fase continua de caucho para pasar a una fase continua de SAN con partculas discretas de caucho inmersas en la matriz SAN. El injerto del SAN en las partculas de caucho ocurre como en el proceso de emulsin. Tpicamente el proceso masa produce partculas ms grandes (0.5 a 5 mm) que aquellas basadas en el proceso en emulsin (0.1 a 1 mm) y contiene oclusiones ms grandes de polmero SAN.El recipiente de reaccin incluye iniciadores de polimerizacin, agentes de cadena y otros aditivos. Diluyentes son a veces usados para reducir la viscosidad de la mezcla de monmero y polmero facilitando el proceso de la conversin.La mezcla de monmeros de acrilonitrilo y estireno en presencia del polibutadieno es polimerizada a travs de un cambio de fase hasta aproximadamente un 30% de conversin bajo suficiente condiciones de corte para prevenir el entrecruzamiento del caucho.El jarabe prepolimerizado es bombeado a un polimerizador en masa donde la conversin es llevada hasta un 50 u 80%. Los polimerizadores en masa son operados continuamente a 120-180 C con tiempo de residencia de 1 5 h. El calor de polimerizacin es removido por evaporacin, transferencia de calor a travs de las paredes del reactor y calentamiento del monmero que va a ser cargado. Los vapores son condensados, reciclados y alimentan la corriente de monmeros que son cargados. Despus de la reaccin el polmero es bombeado a un evaporador donde los monmeros que no reaccionaron son removidos bajo aspiracin a temperaturas de 150 C. Normalmente cerca del 5-30% de la corriente de alimentacin es removida por no reaccionar y reciclada. El producto resultante es resina ABS y es luego pelletizada.El proceso de masa ABS fue originalmente adaptado del proceso para obtener poliestireno. Este proceso tiene dos ventajas inherentes sobre la polimerizacin por suspensin y por emulsin. Una es que el agua residual de tratamiento es mnima y otra es el ahorro de energa por evitar la etapa de separacin y secado de la resina del agua de proceso. Otra ventaja es que produce ABS poco pigmentado, incluso algo traslucido, lo que reduce la concentracin de colorantes necesarios. Generalmente es ms eficiente a modificaciones por impacto que el realizado por emulsin, sin embargo, la cantidad de caucho que se puede incorporar est limitada por limitaciones del proceso respecto a la viscosidad. El brillo superficial es menor debido a que las partculas de caucho son mayores.

Polimerizacin en solucin

Mtodos Industriales de Polimerizacin

El monmero se disuelve en un disolvente no reactivo que contiene un iniciador. El calor desprendido por la reaccin es absorbido por el disolvente y por tanto la velocidad de la reaccin se reduce.

Polimerizacin en SuspensinMtodos Industriales de Polimerizacin

El monmero se mezcla con un iniciador y luego se dispersa como una suspensin en agua. En este proceso, el calor desprendido por la reaccin es absorbido por el agua. Despus de la polimerizacin, el producto polimerizado se separa y se seca.

Este proceso se usa para un gran nmero de polmeros de vinilo, poliestireno, polimetilmetalcrilato

Mtodos Industriales de PolimerizacinPolimerizacin en EmulsinEste proceso es similar al de suspensin porque se lleva a cabo en un medio acuoso. Sin embargo, se aade un emulsionante para dispersar el monmero en partculas muy pequeas.

ModeradorNotas de la presentacinProceso polimerizacin en EmulsinEl proceso de polimerizacin en emulsin involucra dos pasos. Se produce un ltex de caucho y luego se polimeriza el estireno y el acrilonitrilo en presencia del caucho para producir un ltex de ABS. Este ltex luego es procesado para aislar a la resina ABS.El ltex de caucho es usualmente producido en reactores en batch. El caucho puede ser polibutadieno o un copolmero de 1,3butadieno y acrilonitrilo o estireno. El ltex normalmente tiene un contenido entre un 30 a un 50% de polmero y el resto principalmente es agua.Los reactores para obtener polibutadieno pueden ser de acero inoxidable o de acero vidriado. La velocidad de reaccin es limitada por la capacidad del encamisado de refrigeracin para extraer calor y la reaccin dura entre 12 y 24 hrs.En la figura se representa un proceso para obtener ABS en el cual el ltex de caucho se forma a partir de polibutadieno.Luego de producido el ltex, es sujeto a una posterior polimerizacin en presencia de los monmeros estireno y acrilonitrilo para producir el ltex de ABS. Este puede ser producido en batch, semicontinua o en reactores continuos. La reaccin se realiza a 55-75 C a presin atmosfrica en reactores de acero inoxidable o acero vidriado.El polmero ABS es recuperado a travs de la coagulacin del ltex ABS. La coagulacin es usualmente lograda por la adicin de un agente ( CaCl2, NaCl, H2SO4)al ltex que desestabiliza la emulsin. La coagulacin se hace a elevadas temperaturas (80-100C). La pasta es luego desaguada por filtracin o centrifugacin. La resina hmeda es secada para obtener una en bajo contenido en humedad.El proceso de emulsin para hacer ABS se viene practicando desde principios de los aos 50s. Sus ventajas son la capacidad de producir ABS con un amplio rango de composiciones. especialmente con mayores contenidos en caucho que las que se puede lograr con otros mtodos. La mezcla de los componentes y la transferencia del calor de reaccin en una polimerizacin en emulsin es lograda con mayor facilidad debido a la baja viscosidad y las buenas propiedades trmicas del agua.Los requerimientos de energa son generalmente ms grandes que para otros procesos debido a la energa usada para la recuperacin del polmero. El proceso adems tiene un gran gasto en tratamiento de aguas residuales de proceso por la cantidad de agua usada.

Polimerizacin en Emulsin

ModeradorNotas de la presentacinProceso polimerizacin en EmulsinEl proceso de polimerizacin en emulsin involucra dos pasos. Se produce un ltex de caucho y luego se polimeriza el estireno y el acrilonitrilo en presencia del caucho para producir un ltex de ABS. Este ltex luego es procesado para aislar a la resina ABS.El ltex de caucho es usualmente producido en reactores en batch. El caucho puede ser polibutadieno o un copolmero de 1,3butadieno y acrilonitrilo o estireno. El ltex normalmente tiene un contenido entre un 30 a un 50% de polmero y el resto principalmente es agua.Los reactores para obtener polibutadieno pueden ser de acero inoxidable o de acero vidriado. La velocidad de reaccin es limitada por la capacidad del encamisado de refrigeracin para extraer calor y la reaccin dura entre 12 y 24 hrs.En la figura se representa un proceso para obtener ABS en el cual el ltex de caucho se forma a partir de polibutadieno.Luego de producido el ltex, es sujeto a una posterior polimerizacin en presencia de los monmeros estireno y acrilonitrilo para producir el ltex de ABS. Este puede ser producido en batch, semicontinua o en reactores continuos. La reaccin se realiza a 55-75 C a presin atmosfrica en reactores de acero inoxidable o acero vidriado.El polmero ABS es recuperado a travs de la coagulacin del ltex ABS. La coagulacin es usualmente lograda por la adicin de un agente ( CaCl2, NaCl, H2SO4)al ltex que desestabiliza la emulsin. La coagulacin se hace a elevadas temperaturas (80-100C). La pasta es luego desaguada por filtracin o centrifugacin. La resina hmeda es secada para obtener una en bajo contenido en humedad.El proceso de emulsin para hacer ABS se viene practicando desde principios de los aos 50s. Sus ventajas son la capacidad de producir ABS con un amplio rango de composiciones. especialmente con mayores contenidos en caucho que las que se puede lograr con otros mtodos. La mezcla de los componentes y la transferencia del calor de reaccin en una polimerizacin en emulsin es lograda con mayor facilidad debido a la baja viscosidad y las buenas propiedades trmicas del agua.Los requerimientos de energa son generalmente ms grandes que para otros procesos debido a la energa usada para la recuperacin del polmero. El proceso adems tiene un gran gasto en tratamiento de aguas residuales de proceso por la cantidad de agua usada.

Plsticos Elastmeros

Termoplsticos

Termoestables

Conocidos tambin como cauchos pueden alcanzar una deformacin elstica muy grande cuando se les aplica una fuerza, y recuperar su forma original (o casi) cuando cesa la fuerza.

Son polmeros querequieren procesoscomo el moldeo ola deformacin paradarles forma.

Pls

ticos

Termoplsticos

Su estructura qumica permanece en lo bsico, no es afectada por el

calor, aun cuando se transforme de slido a lquido o viceversa. Pueden

calentarse y darles formas repetidas veces

Termofijos

Cuando son sometidos a un proceso de conformacin y

calentamiento sufren un cambio qumico permanente (enlazamiento

cruzado) en su estructura molecular. De modo que una vez curados no pueden fundirse de

nuevo

Procesos de Extrusin Continuos con seccin transversal Hojas y pelculas continuas Filamentos continuos

Proceso de Inyeccin Piezas moldeadas slidas Piezas huecas de pared delgada

Proceso de Moldeo en Termofijos Por Compresin Por Transferencia

Procesos por Soplado Moldeo por soplado Moldeo rotacional Termoformado

FundicinProcesamiento y formado de Espuma de Polmero

En el estado lquido o fundido las molculas del polmero se encuentran por lo general ovilladas y enmaraadas si no hay una fuerza externa que las obligue a orientarse en una direccin.

Si la energa disponible es suficiente, las molculas podrn moverse y los tomos de las cadenas podrn rotar alrededor de los ngulos de enlace, producindose cambios de conformacin.

En una situacin de este tipo el volumen no ocupado (volumen libre) asociado con cada molcula es alto. En las molculas reales, la capacidad de rotacin de los enlaces de cadena est ms o menos limitada por impedimentos estricos.

ModeradorNotas de la presentacinElefecto estrico(oefecto de la orientacin) es un impedimento descrito en laqumica orgnicacausado por la influencia de ungrupo funcionalde unamolculaen el curso de unareaccin qumica. El trmino fue utilizado por primera vez en 1894 porViktor Meyer, que lo acu al observar que algunas reacciones son muy lentas cuando en el rea de la reaccin hay grandestomoso grupos. Hay que tener en cuenta que, para que se produzca una reaccin entre dos molculas, stas deben colisionar de forma que su orientacin relativa sea la correcta.1

El efecto se produce cuando el volumen ocupado por parte de una molcula impide que otra parte de la misma reaccione. Un ejemplo conocido del impedimento estrico es la aplicacin decetonasen una reaccin Grignard; si se aademetilpropano, la reaccin se frena e incluso se detiene. Aunque el efecto estrico sea un problema de vez en cuando, tambin puede ser una herramienta muy til: a menudo es utilizado por los qumicos para modificar el comportamiento de una molcula en unareaccin qumicao detener sta (proteccin estrica).

ModeradorNotas de la presentacinEn la figura se representa la variacin del volumen especfico de dos polmeros a y b con la temperatura. A temperaturas elevadas los polmeros termoplsticos se encuentran en un estado lquido o fundido en el que pueden pasar rpidamente de una conformacin a otra. En esta situacin el volumen libre asociado a las molculas es grande y por tanto el volumenespecfico tambin lo ser. Para que un segmento de una cadena de polmero se mueva con respecto a otro se requiere energa trmica y en las condiciones descritas hay suficiente energa para que estos movimientos sean posibles. A medida que la temperatura desciende y hay menos energa disponible, el cambio de conformacin es ms lento, y el volumen especfico disminuye gradualmente. De acuerdo con las leyes de la termodinmica, cuando se alcanza una temperatura determinada todos los sistemas tienden a ordenar susmolculas formando redes cristalinas slidas.

El polmero a de la figura es un material con capacidad de cristalizar y presenta una temperatura de cristalizacin, Tc, a la que se produce un cambio de fase desde el estado fundido amorfo al estado slido cristalino, y una temperatura de fusin, Tm, muy prxima a la temperatura de cristalizacin cuando la transicin se realiza desde el estado slido al fundido. Las molculas de polmero que poseen una estructura muy compleja e irregular (ramificaciones, fuertes interacciones entre cadenas, etc.) presentan viscosidades muy elevadas en el estado lquido. Cuando estas molculas se enfran, a la temperatura a la que cabra esperar que el estado cristalino fuesemas estable que el amorfo, la viscosidad de las molculas es demasiado elevada, y/o su geometra demasiado compleja para adquirir una conformacin cristalina. De modo que, en estos casos, en el estado slido persiste la conformacin desordenada tpica de los lquidos.

Es el caso del polmero amorfo b representado en la figura en el que, como se puede ver, la disminucin del volumen especfico se produce de forma gradual con la temperatura. En estos polmeros existe una temperatura, la temperatura de transicin vtrea, Tg, a partir de la cual el material sufre un marcado cambio de propiedades. A temperaturas por encima de la Tg segmentos relativamente grandes de 10 o 50 unidades de repeticin se pueden mover con libertad en movimientos conjuntos, logrando modificar su conformacin, mientras quepor debajo de esta temperatura los movimientos quedan limitados a segmentos muy pequeos, impidiendo una reorganizacin. Por debajo de la temperatura de transicin vtrea (estado vtreo), los polmeros amorfos tienen muchas de las propiedades asociadas con los vidrios inorgnicos ordinarios, incluida la rigidez, fragilidad y transparencia. Mientras que por encima de su Tg los polmeros amorfos se comportan como cauchos o elastmeros.

Comportamiento de un fluido Newtoniano y un polmero fundido comn

Viscosidad en funcin de la

temperatura a una velocidad de corte

de 10 (1/s)

La viscoelasticidad es una propiedad asociada con las deformaciones que experimenta un material cuando se somete a combinaciones de esfuerzo y temperatura.

Se manifiesta en la fusin de polmeros como memoria de su forma. Conforme el polmero espeso se funde, se transforma durante el proceso de una forma a otra; y recuerda su forma anterior tratando de volver a ella.

La extrusin es un proceso de compresin en el que se fuerza al material a fluir a travs de un orificio en un troquel a fin de obtener un producto largo y continuo, cuya seccin transversal adquiere la forma determinada por el orificio

Se emplea mucho para termoplsticos y elastmeros(rara vez para termo fijo)

Se usa para producir en masa artculos como tuberas,mangueras, perfiles estructurales, pelculas,recubrimientos para alambres.

El material se alimenta desde la

tolva y recibe precalentamiento

El polmero se transforma y adquiere consistencia lquida, se extrae el aire atrapado entre los

pellets y se comprime el material

Se homogeniza al fundido y se genera presin suficiente para bombearlo a travs de

la abertura del troquel

Esta placa sirve para:1.Filtrar

contaminantes y grumos

2. Propiciar la presin

3.Forzar el flujo de fundido y borrar de su memoria el movimiento circular impuesto por el tornillo

Mquina Extrusora automtica

De tornillo simple

De tornillo doble

La forma del orificio del troquel determina la forma de laseccin transversal del extruido. Se pueden obtener formascomo sigue:

1. Perfiles slidosa) Crculosb) Cuadradosc) Secciones de forma estructuralesd) Secciones de molduras para puertas y ventanas

Los polmeros con viscosidades de fundido altas son losmejores candidatos para la extrusin, ya que mantienenmejor su forma durante el enfriamiento.

El enfriamiento se lleva a cabo rociando aire o haciendopasar el extruido a travs de un conducto de agua

2. Perfiles huecosa) Tubosb) Mangueras

El aire se inyecta para mantener la forma hueca durante elenfriamientoLas tuberas se enfran por medio de canales de aguaabiertas o haciendo pasar el extruido suave a travs de untanque lleno de agua.

3. Recubrimiento de alambres y cable

El alambre tenso provee rigidez durante el enfriamiento, a lo que, por lo general, se contribuye haciendo pasar el alambre recubierto a travs de un canal de agua

Hoja: material cuyo espesor es de 0.5 mm hasta 12.5 mm, y se usa para productos como recubrimiento para ventanas y materiales para termo-formados

Pelcula: material cuyo espesor es menor de 0.5 mm, y seusan para empacar (envolver productos, bolsas paraabarrotes y basura), cubiertas para albercas eimpermeabilizacin de canales.

Ms de la mitad de pelculas que se producen hoy en da sonde Polietileno. Los dems materiales principales son elpolipropileno, cloruro de polivinilo (PVC) y celofn, todospolmeros termoplsticos

Se producen hojas de diversos espesores por medio de laextrusin convencional, con el uso de una rendija angostacomo abertura en el troquel. Puede ser de 3 m de ancho y de0.4 mm de espesor

Una dificultad de este mtodo es la

uniformidad del espesor a todo lo

ancho del material. Por lo general las

aristas deben recortarse por el

engrosamiento que all ocurre.

El proceso tiene altas velocidades de produccin: 5m/s, con tolerancias estrechas.

Secado por inmersin sbitaen agua:

Secado rodillos fros:

Para lograr altas tasas de produccin debe integrarse alproceso de extrusin un mtodo eficiente de enfriado ycaptura de la pelcula

La diferencia entre las pelculas y las laminas es sugrosor, considerndose laminas si tienen un espesorsuperior a 2 mm y pelculas si ste es inferior. A pesarde que suele hacerse diferenciacin, las lneas parapelculas y laminas son muy similares

Este es un proceso que combina la extrusin y el soplado para producir un tubo de pelcula delgada

En algunos casos el material se expande hasta tres veces su dimetro original, y a la vez es estirado por los rodillos que se encuentran en la parte superior, de modo que se orienta biaxialmente.

Este tipo de proceso se emplea para recubrimiento de maderas, aluminio, acero, papel, cartn y los plsticos ms habitualmente empleados son PVC plastificado y PE

Es un proceso con el que se calienta un polmerohasta que alcanza un estado muy plstico y se lefuerza a que fluya a alta presin hacia la cavidad deun molde. Luego, la pieza moldeada, llamada moldeo,se retira de la cavidad.

Aspectos generales: El proceso produce componentes individuales. El ciclo de produccin pude durar entre 10 a 30

segundos El molde puede tener ms de una cavidad Es posible obtener formas complejas El tamao de la pieza puede variar entre 50 g a 25 kg. Los moldes pueden ser muy costosos Es el proceso que ms se usa para los materiales

termoplsticos El proceso puede ser altamente automatizado

La unidad de inyeccin es muy parecida a un extrusor. La diferencia de laoperacin del tornillo comparada con el extrusor radica en que adems degirar para mezclar y calentar el polmero, tambin acta de martinete quese mueve con rapidez hacia delante para inyectar plstico fundido almolde, luego el martinete regresa a su posicin inicial.

Sus funciones son:1- Mantener las dos mitades del molde alineadas,2- Mantener el molde cerrado durante la inyeccin3- Abrir y cerrar el molde en los momentos requeridos del ciclo deinyeccin.El mecanismo es una prensa de potencia que funciona con cilindroshidrulicos o palancas mecnicas

MquinaExtusora-Inyectora

Ciclo de moldeo:

1. Cierre y sujecin del Molde

2. Llenado del tornillos reciprocante

3. Inyeccin de fundido hacia la cavidad

4. Sostenimiento de la presin del martinete

5. Solidificacin del material

6. Retraccin y giro del tornillo

7. Apertura del molde y expulsin de la pieza

Defectos del Proceso de Moldeo por Inyeccin:

1. Marcas de hundimiento y vaco debido a la contraccin2. Solidificacin de la pieza incompleta por disparos

cortos3. Rebabas, ocurre cuando el polmero fundido se escurre

por la superficie de separacin, entre las placas del molde, o por pasadores de eyeccin. Esto lo puede causar una presin de inyeccin muy alta comparada con la fuerza de sujecin, conductos y holguras muy grandes en el molde, temperatura de fusin demasiado elevada, tamao excesivo del disparo.

4.Lneas de soldadura.

PRODUCTOS:

Estos dos procesos se emplean para fabricar piezas huecas y sin costura de polmeros termoplsticos. El moldeo rotacional tambin se usa para termofijos.

El moldeo por soplado es un proceso en el que se usa aire a presin para inflar plstico suave dentro de la cavidad de un molde.

Este es un proceso importante para fabricar piezas pequeasde una solo componente de pared delgada como botellas yrecipientes similares y usa tecnologa que proviene de laindustria del vidrio.

Se lleva a cabo en dos etapas:1) fabricacin de parison o preforma y

1) Soplado de la preforma hastaque adquiera dimensiones finales

1) Extrusin y soplado:

2) Inyeccin y soplado:

El moldeo por soplado se limita a los termoplsticos. El polietileno es el polmero de mayor uso para este

proceso, en particular el de alta densidad.

Si se usara polietileno de baja densidad, dados losrequerimientos de rigidez del producto, se necesitaranrecipientes con paredes gruesas lo que encarecera elproceso.

Ejemplos de productos obtenidos por este proceso son: Recipientes para bebidas gaseosas Tinas de 55 galones Tanques para gasolina de automviles Juguetes

Produccin de botellas plsticas:

En este proceso se usa la gravedad dentro del molderotatorio para lograr la forma hueca.

Tambin llamado rotomoldeo, es una alternativa al moldeopor soplado para fabricar piezas grandes y huecas.

Se emplea para polmeros termoplsticos, pero cada vez seusa ms para elastmeros y para termo fijos.

Tiende a favorecer forma geomtricas externas mscomplejas, piezas ms grandes y cantidades de produccinms pequeas, en comparacin con el moldeo por soplado.

El proceso consiste en las siguientes etapas:

1- Se carga una unidad predeterminada de polvo depolmero en la cavidad del molde

2- Se calienta el molde y se gira en forma simultanea sobredos ejes perpendiculares, de modo que el polvo impregnatodas las superficies interiores del molde, y formagradualmente una capa fundida de espesor uniforme

3- Mientras contina girando, se enfra el molde de modoque se solidifique la capa exterior del plstico

4- Se abre el molde y se descarga la pieza.

Temperatura alrededor de 375 C

Los moldes son simples y baratos, pero el ciclo de produccin es mayor, y dura 10 minutos o ms.

Los termoplsticos ms comunes en este proceso son:Polietileno de Alta Densidad, Polivinilo Clorado en supresentacin como Plastisol y Poliamida.

Mientras el Plastisol tiene una consistencia liquida, el PEADy la Poliamida se alimentan como polvos. De otra forma nopodran ser fundidos ni moldeados ya que el calor pararealizar esto se transmite al material por conduccin,proceso optimizado al aumentar el rea de contacto en unpolvo.

Los espesores de pared de los artculos por lo generalpermanecen constantes, (desde 1 mm hasta el grosor quese requiera)

Produccin de Tarros de gasolina

El proceso se lleva a cabo de la siguiente forma:1)Se carga una cantidad precisa del compuesto de moldeo

en la mitad inferior de un molde que ha sido calentado.

2) Se juntan las mitades del molde para comprimir la carga,y forzndola a que fluya y adopte la forma de la cavidad.

3) Se calienta la carga por medio del molde caliente parapolimerizar y curar el material en una pieza solidificada.

4. Se abren las mitades del molde y se retira la pieza de lacavidad

La carga inicial puede estar en forma de pellets, polvo,liquida o preformada

La cantidad de polmero debe controlarse con precisinpara obtener consistencia repetible en el productomoldeado

Es comn precalentar la carga antes de ponerla en elmolde, esto para suavizar el polmero y reducir el ciclode produccin

El mtodo de calentamiento puede ser porcalentadores infrarrojos, por conveccin en un horno opor el uso de un transportador tornillo caliente

Las prensas de moldeo por compresin se orientan enforma vertical

Un molde por compresin tiene forma sencilla no haybebedero, ni vaciadero

El calentamiento de los moldes se hace por resistenciaelctrica, por ductos por donde circula vapor o aceitecaliente.

Conexiones elctricas, Manijas Vajillas

El moldeo por compresin es un mtodo de alta presin,adecuado para el moldeo de piezas complejas, de altaresistencia con refuerzos de fibra de vidrio.

Los compuestos termoplsticos, aunque en menormedida, tambin pueden ser moldeados por compresincon refuerzos de cintas unidireccionales, tejidos, fibrasorientadas al azar o de hilos cortados.

La ventaja de moldeo por compresin es su capacidadpara moldear piezas grandes, bastante intrincadas ocomplejas.

Adems, es uno de los mtodos de ms bajo costo encomparacin con el moldeo por otros mtodos talescomo moldeo por transferencia y moldeo por inyeccin,por otra parte se desperdicia poco material, dndole unaventaja cuando se trabaja con compuestos caros.

El moldeo por compresin a menudo proporcionaproductos de pobre consistencia y dificultad en elacabado, y no es adecuado para algunos tipos de piezas.

En este proceso se produce una menor degradacin de lalongitud de la fibra en comparacin con el moldeo porinyeccin.

Materiales que normalmente se fabrican mediantemoldeo por compresin incluyen: sistemas de resinapolister con fibra de vidrio, Torlon (Poliamida-imida:PAI), Vespel (Poliamida), Polifenilen sulfuro (PPS), ymuchos grados de PEEK

Moldes ms sencillos, menos caros y con pocomantenimiento

Menor desperdicioEsfuerzos residuales bajos en las piezas

Ciclos de produccin mayoresTasas de produccin menores

Las prensas de compresin del molde se fabrican en una amplia variedad de tamaos. La mayora de las prensas utilizan un cilindro hidrulico con el fin de producir la suficiente fuerza durante la operacin de moldeo.

Las prensas pueden generar presiones que van desde 300 a 4.000 toneladas.

La resina es aditivada con la preforma, (en el caso de SMC y BMC ya contienen todos los componentes, incluida la fibra, resina, cargas, catalizador etc.).

El calor y la presin se aplican, con rangos de temperatura de 225F a 325F (107C a 163C) y 150 a 1.000 psi de presin, necesarios para curar las piezas.

Los ciclos pueden variar desde menos de uno minuto a cinco minutos.

En este proceso se introduce una carga termofija(preformada) a una cmara inmediatamente delante de la cavidad del molde, donde se calienta; despus se aplica presin para forzar al polmero suavizado a fluir hacia el molde caliente en el que luego se da el curado.

Est relacionado con el moldeo por compresin porque se usa tanto para termofijo como para elastmeros

Este proceso genera desperdicios, y dado que este material es termofijo, los desechos no se pueden recuperar

Los moldeos por transferencia son de dos tipos: por pistn y por vasija

Moldeo portransferenciade pistn

Moldeo portransferenciade vasija

Gracias

Nmero de diapositiva 1DEFINICINPOLMEROS DE ADICIN Y DE CONDENSACINNmero de diapositiva 4Reacciones de adicin Polimeros por adicin de uso frecuenteNmero de diapositiva 7Polimeros por adicin de uso frecuenteNmero de diapositiva 9Polimeros por condensacin de uso frecuenteAplicacionesAplicacionesAplicacionesMtodos Industriales de PolimerizacinNmero de diapositiva 15Mtodos Industriales de PolimerizacinMtodos Industriales de PolimerizacinMtodos Industriales de PolimerizacinNmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Propiedades de lo PolmerosNmero de diapositiva 24Temperatura de transicin vtrea y de fusin de polmerosViscosidadViscosidadVISCOELASTICIDADEXTRUSINEXTRUSINEXTRUSINEXTRUSINEXTRUSINEXTRUSIN:EXTRUSIN:EXTRUSINEXTRUSINNmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40EXTRUSIN:EXTRUSIN:Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45EXTRUSIN:EXTRUSIN:EXTRUSIN:EXTRUSIN:MOLDEO POR INYECCINMOLDEO POR INYECCINMOLDEO POR INYECCINMOLDEO POR INYECCINMOLDEO POR INYECCINMOLDEO POR INYECCINNmero de diapositiva 56MOLDEO POR INYECCINMOLDEO POR SOPLADO Y ROTACIONALMOLDEO POR SOPLADO Y ROTACIONALMOLDEO POR SOPLADO Y ROTACIONALMOLDEO POR SOPLADOMOLDEO POR SOPLADOMOLDEO POR SOPLADOMOLDEO POR SOPLADOMOLDEO ROTACIONALMOLDEO ROTACIONALMOLDEO ROTACIONALMOLDEO ROTACIONALMOLDEO ROTACIONALMOLDEO ROTACIONALMOLDEO ROTACIONALMOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIAMOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIANmero de diapositiva 74Nmero de diapositiva 75Nmero de diapositiva 76Nmero de diapositiva 77MOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIAMOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIAMOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIAMOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIAMOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIAMOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIAMOLDEO POR COMPRESIN Y TRANSFERENCIANmero de diapositiva 85Nmero de diapositiva 86Gracias

Notas Guías conformacion de polimeros

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