Plásticos: Propiedades, Procesos y Aplicaciones

Los plásticos son polímeros orgánicos que se pueden deformar hasta conseguir una forma deseada por medio de diferentes métodos. Se caracterizan por una alta resistencia, buen aislante térmico y eléctrico, y resistentes a los ácidos. El producto final es sólido, aunque en alguna etapa de su producción o procedimiento son fluidos creados al aplicar calor y presión. En forma final son largas cadenas de polímeros obtenidos a partir de bloques de monómeros; por medio de catalizadores, calor y presión. El cruce de eslabones de 2 o más polímeros se conoce como copolimerización. Los 3 tipos básicos de plásticos son:

• Termoplásticos: se pueden reprocesar sin cambiar su composición química.
• Termofijas: no se reprocesan porque cambia su composición química.
• Elastómeros: pueden ser termoplásticos o termofijos y tienen la capacidad de experimentar gran cantidad de deformación elástica a temperatura normal.

1. PET o PETE: tereflato de poli para botellas de beber con su reciclado se obtiene fibras para rellenos de alfombras se recomienda un uso.

2. PEAD o HDPE: polietileno alta densidad para leche aceite reciclado para macetas contenedores es seguro.

3. PVC o V: policloruro de vinilo para champú aceite comida se recicla en tubos de drenaje puede filtrar líquido.

4. PEBD o LDPE: polietileno baja densidad bolsas de supermercado, para envolver se recicla en eso es seguro.

5. PP: polipropileno para yogures reciclado para viguetas y peldaños es seguro.

6. PS: poliestireno para bandejas de carne reciclar en viguetas de plástico evitar puede causar cáncer filtra estireno.

7. Otros: para ketchup y bandeja microondas no reciclar por desconocer las resinas evitar.

La polimerización es el proceso mediante en el cual pequeñas moléculas de una sola unidad (conocidas como monómeros) o de unas cuantas unidades (oligómeros) se unen químicamente para crear moléculas gigantes. La cristalinidad se presenta durante el procesamiento de los polímeros como resultados de cambios en la temperatura y de esfuerzos aplicados; incrementa su densidad, resistencia al ataque químico y propiedades mecánicas, incluso a temperaturas más elevadas, debido a la fuerte unión existente entre las cadenas.

Temperatura

En los polímeros termoplásticos, la descomposición se presenta en estado líquido, esta sería la temperatura de degradación. Las altas temperaturas rompen los enlaces covalentes, los agentes bacterianos pueden afectar en temperatura normal. El estado vítreo es la temperatura de fusión del material plástico. A bajas temperaturas hay poca vibración, a alta temperatura vibra más alta y se translada la cadena; a temperatura de fusión se pueden romper enlaces secundarios.

Ventajas

Peso ligero, menor coste, resistencia química, humedad, choque, vibración, transparente, prelubricados.

Desventajas

Poca resistencia a esfuerzos y calor, quebradizos, baja temperatura rotura, fatiga o deformación, mixtas, flexible, aislante térmico y eléctrico, conformado por calor y presión.

El Proceso de Inyección

Es discontinuo y lo hace una sola máquina con su equipo auxiliar o periférico. Fases:

1. PLASTIFICAR/HOMOGENIZAR
2. INYECTAR
3. MOLDE
4. ENFRIAMIENTO

1. Cierre de molde vacío, en 3 pasos:

1. Alta velocidad/baja presión
2. Menos velocidad misma presión
3. Aplicar F necesaria para cierre óptimo

2. Tornillo inyecta material como pistón sin girar, fuerza el material al interior molde. Al acabar mantiene presión de sostenimiento para contrarrestar contracción.

3. Tornillo gira y acumula material contra la boquilla cerrada para siguiente inyección.

4. El material del molde se enfría por refrigeración, al acabar se abre y extrae pieza.

5. Cierre de molde y reinicio de ciclo. El mayor consumo se produce en el momento de inyección.

Fuerza de cierre

Para verificar que la fuerza de cierre de la máquina a seleccionar será suficiente, recomendable que sea un 20% superior a la necesaria para inyectar la pieza en cuestión.

Método Aproximado

Multiplicar la superficie proyectada por la presión en la cavidad (diferente según resina).

Método Preciso

Aquí influye el espesor y el largo del flujo de la resina desde el punto de inyección hasta el punto más lejano. Y se multiplica por el factor de corrección por viscosidad Fc= Ap x Pi.

Características de Máquina de Inyección

CAPACIDAD DE CIERRE, DIMENSIONES DEL MOLDE, PORTAMOLDE, RECORRIDO DE APERTURA DEL MOLDE, CAPACIDAD DE INYECCIÓN TEÓRICA, REAL, PRESIÓN DE INYECCIÓN, CAPACIDAD DE PLASTIFICACIÓN, VELOCIDAD DE INYECCIÓN.

Excepciones

Epoxicos reforzados son más rígidos y más estabilidad dimensional, algunos más baratos que el metal, combinados con metal tienen más aplicaciones, relleno metálico para ser conductores, algunos más duros a baja temperatura.

Propiedades Mecánicas

Esfuerzo-deformación gradual: polietileno, abs, acetal. Abrupta; nylon seco. Fractura estirenos y acrílicos. En deformaciones pequeñas a curva para compresión y tensión son iguales y en grandes el esfuerzo de compresión es mayor a la de tensión.

Envejecimiento

Deforma bajo cargas cíclicas, alta temperatura o ambiente oxidante. Bajo carga deformación gradual en carga constante. Relajación disminuye la fuerza necesaria para deformar.

Rellenos

Se adicionan para incrementar las resistencias a tracción, compresión, abrasión, la tenacidad, estabilidad dimensional, térmica y otras. Aserrín, sílice, arena, vidrio, arcilla, talco, caliza o polímeros sintéticos. PULVERIZADOS disminuyen el coste final ya que sustituyen una parte del volumen del polímero caro.

Degradación

Efecto térmico divide cadenas moleculares a alta temperatura, algunos sueltan gases. Interperie rayos UV.

Propiedad Térmica

Respuesta al ser calentado, aumenta dimensión con temperatura. Capacidad calorífica: Propiedad de absorber calor del entorno, cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura 1 unidad. Se expresa en J/mol·K / Calor específico J/kg·K. A mayor cristalinidad mayor conductividad. En el exterior de las piezas la temperatura cambia más bruscamente y producen tensiones térmicas. La distribución de temperatura dependerá del tamaño y la forma.

Plásticos Bio

Polímeros que pueden ser tratados como desechos orgánicos y eliminarlos en los depósitos sanitarios. Extraídos o removidos directamente de la biomasa: polisacáridos y proteínas. Producidos por síntesis química clásica utilizando monómeros biológicos de fuentes renovables. Producidos por microorganismos, bacterias productoras nativas o modificadas genéticamente.

Conformado de los Plásticos

Se procesan diferente según sean termoplásticos o termoestables. Las técnicas dependen de 3 factores: tiempo, temperatura y deformación. Algunos (alta resistencia a la temperatura) requieren procesos especiales.