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Materiales Poliméricos 1 de 33

UNNE — Ingeniería Electromecánica — Ciencia de los Materiales — Curso 2013

U.N.N.E. FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA MECÁNICA Cátedra: CIENCIA DE LOS MATERIALES Profesor titular: Ing. Carlos G. Micuzzi

MATERIALES POLIMÉRICOS

TEMARIO :

1. — GENERALIDADES

1.1 — POLÍMEROS NATURALES

1.2 — POLÍMEROS SINTÉTICOS

2. — ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS POLÍMEROS

2.1 — HIDROCARBUROS SATURADOS

2.2 — HIDROCARBUROS INSATURADOS — Bifuncionales;

Trifuncionales

2.3 — POLIMERIZACIÓN DE MONÓMEROS INSATURADOS

2.4 — TAMAÑO MOLECULAR — Peso Molecular; Grado de

Polimerización

2.5 — FORMAS DE LA ESTRUCTURA MOLECULAR

2.6 — CONFIGURACIONES MOLÉCULARES — Isomería;

Estereoisomería

2.7 — COPOLÍMEROS

2.8 — CRISTALINIDAD

3. — COMPORTAMIENTO MECÁNICO - TÉRMICO

4. — CLASIFICACION GENERAL

4.1 — POLÍMEROS PLÁSTICOS

—— TERMOPLÁSTICOS ——— DE USO GENERAL

——— DE INGENIERÍA

—— TERMOESTABLES

4.2 — POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS

4.3 — POLÍMEROS ESPECIALES

5. — POLIMERIZACIÓN

5.1 — POR ADICIÓN

5.2 — POR CONDENSACIÓN

5.3 — ADITIVOS



6. —CONFORMADO

6.1 — CONFORMADO DE PLÁSTICOS

6.2 — PROCESADO DE LOS ELASTÓMEROS

6.3 — CONFORMADO DE FIBRAS

7. — PRINCIPALES MATERIALES POLIMÉRICOS

7.1 — CLASIFICACION

7.2 — PRINCIPALES PROPIEDADES Y APLICACIONES

— Bibliografía.-

1.— GENERALIDADES:

En general los materiales Poliméricos se caracterizan principalmente por:

• Su baja densidad • Resistencia a la corrosión • Baja conductividad Eléctrica y Térmica • Baja resistencia mecánica

La polimerización es el proceso mediante el cual varias moléculas sencillas se unen para formar

una macromolécula o molécula polimérica [ Poli (muchas), Meros (partes) ]

Proceso de

+ + + Polimerización

Molécula Sencilla ó Monómero Macromolécula ó Molécula Polimérica

La polimerización puede tener lugar en forma natural o artificial :

NATURAL POLÍMEROS NATURALES

ARTIFICIAL POLÍMEROS SINTÉTICOS

1.1 — POLÍMEROS NATURALES:

La polimerización natural tiene origen animal o vegetal, es decir propia de los seres vivos,

que al menos en la tierra, están compuestos principalmente de Carbono e Hidrogeno

Son ejemplos de polímeros naturales:

• La madera • El caucho • El cuero • La lana • La seda • Etc.



El Carbono, por su comportamiento, es el principal responsable de la polimerización, y como

todo compuesto que contiene carbono se conoce como COMPUESTOS ORGANICOS, de

donde deriva lo de POLÍMEROS ORGANICOS

También el Silicio tiene un comportamiento similar al Carbono, pudiendo formar

POLÍMEROS INORGANICOS

1.2 — POLÍMEROS SINTÉTICOS:

La polimerización artificial tiene lugar en un proceso de sinterización, o sea un aglomerado

de partículas por difusión (la difusión es el fenómeno por el cual se produce transporte de

masa por movilidad atómica, usualmente a altas temperaturas y presiones)

En función, principalmente de sus: Propiedades elásticas; Estabilidad dimensional y

Comportamiento térmico, los polímeros sintéticos se agrupan como:

1. POLÍMEROS PLÁSTICOS

2. POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS

3. POLÍMEROS ESPECIALES

2.— ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS POLÍMEROS:

La mayoría de los polímeros orgánicos son Hidrocarburos, es decir compuestos de Carbono

e Hidrógeno, en que los átomos de C e H comparten sus electrones, generando enlaces

interatómicos del tipo Covalente

Un átomo de carbono participa del enlace con cuatro electrones, que pueden enlazarse al electrón

del átomo de hidrogeno

Según que el átomo de carbono comparta o no todos sus electrones con átomos de Hidrogeno,

los hidrocarburos pueden ser:

• HIDROCARBUROS SATURADOS • HIDROCARBUROS NO SATURADOS ó INSATURADOS

2.1 — HIDROCARBUROS SATURADOS

Ejemplo de un hidrocarburo saturado es el metano ( CH4 ).

H |

H — C — H | H

Notación simbólica Notación química



Este, como otros derivados del petróleo que se conocen

como parafinas, no polimerizan por tener los átomos de

carbono todos sus electrones compartidos

2.2 — HIDROCARBUROS INSATURADOS

Los hidrocarburos insaturados en cambio, pueden presentar doble enlace entre átomos de

carbono (Bifuncionales) ó triple enlace (Trifuncionales), por ejemplo:

2.3 — PLIMERIZACION DE MONÓMEROS INSATURADOS

Los enlaces Dobles o Triples del carbono pueden romperse por la acción de un

CATALIZADOR ó INICIADOR ( Substancias que participan de una reacción química

manteniendo su identidad), por ejemplo, en la síntesis de los plásticos son radicales activos

(átomos o grupo de átomos ionizados, con un electrón libre o desapareado)

Por ejemplo, una catalizador en presencia de un monómero bifuncional, como el gas etileno,

es capaz de romper el doble enlace del “C” , el electrón desapareado se traslada entonces

al final de la molécula y puede dar inicio a una reacción en cadena para formar una

macromolécula o Molécula Polimérica de Polietileno, como se aprecia en la siguiente figura.

H |

H — C — H | H

Monómero de Metano

H H | |

C C | | H H

Monómero de Etileno ( C2H4 ) Enlace doble (bifuncional)

H — C C — H

Monómero de Acetileno ( C2H2 ) Enlace triple (trifuncional)

H H | |

R • + C C | | H H

H H | |

R — C — C • | | H H



La unidad repetitiva en la cadena es la Unidad Monomérica de la cadena

De acuerdo con la composición y el proceso de polimerización se pueden formar distintas

Unidades Monoméricas para generar la cadena polimérica, por ejemplo :

Si en la unidad monomérica interviene un átomo de Cloro, se forma una molécula de

POLICLORURO DE VINILO (PVC)

Si en lugar del “H” los átomos de “C” se enlazan con átomos de Flúor, se forma una molécula

polimérica de POLITETRAFLUORETILENO (TEFLON)

En realidad los átomos de carbono no se enlazan de manera lineal, es decir a 180° como podría

interpretarse de la notación simbólica, los átomos de “C” se enlazan en ángulo de

aproximadamente 109°, dando lugar a una cadena polimérica en forma de zig-zag.

Además de la disposición en zig-zag del esqueleto atómico de las moléculas, las cadenas pueden

rotar, plegarse y retorcerse hasta adquirir una forma muy intrincada. La flexibilidad de las cadenas

para comportarse de esta manera depende de varios factores, principalmente de la estructura y

química de la unidad monomérica. Este comportamiento hace que muchas moléculas se enreden

y entrelacen formando un símil a un plato de fideos

Enlaces en zig – zag de los Aspecto real de una molécula Átomos de carbono polimérica

La reacción en cadena se interrumpe dando lugar a una molécula No Reactiva, cuando los

extremos de dos cadenas activas se unen, o cuando el extremo activo de una cadena reacciona

con un iniciador

Unidad Monomérica

Molécula Polimérica de Polietileno

H H H H H H H H H H | | | | | | | | | |

— C — C — C — C — C — C — C — C — C — C — | | | | | | | | | | H H H H H H H H H H



Las propiedades de los materiales poliméricos dependen principalmente de :

• Tamaño molécular • Forma de la estructura molécular • Configuracion molécular • Copolimerización • Cristalinidad

parámetros que analizamos sintéticamente:

2.4 — TAMAÑO MOLECULAR :

Durante la Polimerización, la longitud de las moléculas depende de varios factores

aleatorios:

• Contacto con un iniciador • Contacto entre extremos de moléculas • Contacto con un terminador

En consecuencia, el material polimérico esta formado por muchas moléculas mezcladas de

diferente longitud, razón por la cual se considera el TAMAÑO MOLECULAR MEDIO para

referirse a la longitud de la macromolécula

El tamaño medio molecular se cuantifica en función del PESO MOLECULAR MEDIO que

puede ser determinado experimentalmente. El Peso Molecular representa el peso de todos

los átomos de una cadena molecular, es decir, un Peso Molecular ALTO implica moléculas

muy grandes, una primera consecuencia del peso molecular es el estado del material

polimérico: gaseoso; Liquido; Sólido, según aumente el peso molecular

También se acostumbra a referirse al tamaño molecular mediante el GRADO DE

POLIMERIZACIÓN, que representa el número medio de Unidades Monoméricas de una

cadena. Suele determinarse o relacionarse con en función del peso molecular.

2.5 — FORMAS DE LA ESTRUCTURAS MOLECULAR :

Usualmente se define como ESTRUCTURA MOLECULAR la forma en que se disponen y

enlazan las cadenas moleculares.

Dado lo aleatorio de la formación de las moléculas poliméricas, es lógico pensar que un

mismo material polimérico presente distintas estructuras moleculares, sin embargo se los

clasifica por la forma predominante

ESTRUCTURA LINEAL

Cadenas sencillas unidas por Enlaces Secundarios

débiles

Característica de polímeros Muy Flexibles



ESTRUCTURA RAMIFICADA

Entre las Cadenas Principales. Se disponen Cadenas

Secundarias

Se disminuye mucho la eficiencia del Empaquetamiento,

y como consecuencia la densidad del Polímero

ESTRUCTURA ENTRECRUZADA

Existe un entrecruzamiento de cadenas unidas por

enlaces Covalentes fuertes. Esto provoca una menor

posibilidad de deslizamiento de la cadenas moleculares,

disminuyendo la ductilidad del polímero, pero se

favorece una mayor resistencia del material

Estructura característica de los Plásticos Termoestables

El entrecruzamiento de cadenas se puede lograr:

Mediante deformación mecánica (acritud) o por calor y

presión

ESTRUCTURA ESCALONADA

La cadenas lineales se unen regularmente

Resulta una estructura de rigidez intermedia entre la

lineal y la entrecruzada. Para fracturar la molécula

deben romperse dos enlaces

ESTRUCTURA RETICULAR

Es una estructura propia de las unidades monoméricas

Trifuncionales (tres enlaces covalentes activos) Se

forman redes tridimensionales en lugar de cadenas

dispuestas en forma bidimensional

Esta estructura proporciona al polímero buenas

propiedades mecánicas y térmicas



2.6 — CONFIGURACIONES MOLÉCULARES :

Las propiedades de los polímeros que tienen mas de un átomo o grupos de átomos

unidos a la cadena principal, dependen de la regularidad y simetría en que los mismos se

disponen en la cadena principal

Las configuraciones mas frecuentes son las siguientes:

Localización entre átomos alternados

de carbono y a un mismo lado de la

cadena

Localización entre átomos alternados

de Carbono, alternando también el

lado de la cadena

Localización entre átomos

adyacentes de Carbono y a un mismo

lado de la cadena

Localización en posiciones aleatorias

Dos o mas moléculas o unidades monoméricas pueden presentan distintas configuraciones

moleculares con igual composición química, situación a la que la llama ISOMERIA en tanto que la

ESTEREOISOMERIA se refiere a un Isómero polimérico cuyos grupos dentro de la unidad

monomérica están enlazados en el mismo orden en la cadena molecular, pero en distinta

disposición espacial

2.7 — COPOLÍMEROS :

Se llaman copolímeros a los materiales en los que en la cadena molecular se disponen dos

o mas unidades monoméricas distintas. En consecuencia, materiales con cadenas

moleculares formadas por una única unidad monomérica se llaman HOMOPOLÍMEROS.

H H H H H H H H | | | | | | | |

— C — C — C — C — C — C — C — C — | | | | | | | | H ® H ® H ® H ®

H H H ® H H H ® | | | | | | | |

— C — C — C — C — C — C — C — C — | | | | | | | | H ® H H H ® H H

H H H H H H H H | | | | | | | |

— C — C — C — C — C — C — C — C — | | | | | | | | H ® ® H ® ® H H

H H ® H ® H H ® | | | | | | | |

— C — C — C — C — C — C — C — C — | | | | | | | | H ® H H H H H H



La posibilidad de que en una cadena molecular puedan disponerse de dos o mas unidades

monoméricas distintas, abre infinitas posibilidades de combinación de propiedades en los

materiales poliméricos

Para distinguir o agrupar a los copolímeros, asumiendo que se componen solo de dos

unidades monoméricas distintas, se los clasifica en :

COPOLÍMERO AL AZAR

Disposición aleatoria de las unidades monoméricas

distintas

COPOLÍMEROS ALTERNADOS

Disposición alternada de las unidades monoméricas

distintas

COPOLÍMEROS EN BLOQUES

Las unidades monoméricas distintas se disponen en

bloques dentro de la cadena

COPOLÍMEROS DE INJERTO

La cadena principal esta formada por una única

unidad monomérica, y la otra se dispone en cadenas

laterales

2.8 — CRISTALINIDAD :

A diferencia de los materiales metálicos y cerámicos, en los que la cristalinidad se refiere al

ordenamiento de átomos o iones, en los materiales poliméricos la cristalinidad se refiere al

ordenamiento de moléculas, resultando en consecuencia mucho mas compleja.

En los polímeros cristalinos las moléculas se empaquetan generando una disposición

molecular ordenada que tiene incidencia en varias propiedades de los mismos. Debe

tenerse en cuenta que debido a lo aleatorio de la formación de las cadenas poliméricas,

difícilmente se logre una cristalinidad total, por eso cuando decimos que se trata de un

polímero cristalino, en realidad la cristalinidad del mismo alcanza aproximadamente el 95 %

Un polímero puede ser totalmente cristalino (95%) o totalmente amorfo . En general son

Parcialmente Cristalinos

Materiales poliméricos con igual peso molecular medio, o sea, con igual longitud media de

sus moléculas, el que presente mayor grado de cristalinidad será el que tenga mayor

densidad, debido a que la cristalinidad favorece un empaquetamiento mas eficiente



En los polímeros químicamente complejos cuesta mucho lograr la cristalinidad. En

contrapartida, en los polímeros químicamente sencillos cuesta mucho lograr el estado

amorfo

Los polímeros cristalinos son mas resistentes al ablandamiento térmico y a la disolución

El crecimiento de los monocristales, para formar los cristales poliméricos a partir de

disoluciones diluidas, consiste en la formación de delgadas capas o laminillas que se

disponen en una estructura multicapa. Cada laminilla se forma por cadenas que se pliegan

una y otra ves sobre si mismas, como se indica en la figura

Los cristales laminados están separados por material amorfo y conectados entre si por

moléculas de unión que atraviesan las regiones amorfas

Los polímeros que cristalizan a partir de un liquido lo hacen en forma esférica, por lo que se

les llama ESFERULITAS

El crecimiento de las esferulitas durante la cristalización se interrumpe cuando las caras de

las esferas se tocan. Las esferulitas son el símil de los granos en los materiales metálicos, a

diferencia de que las esferulitas están formadas por cristales laminados y material amorfo

La figura siguiente muestra esquemáticamente una esferulita y las laminillas que la forman



3. — COMPORTAMIENTO MECÁNICO Y TÉRMICO:

Los materiales metálicos tienen la propiedad de comportarse como sólidos elásticos ideales

(Hooke) pudiendo considerarse la proporcionalidad entre tensiones y deformaciones

independiente del tiempo

En oposición a este comportamiento se encuentran los fluidos perfectamente elásticos

Los materiales poliméricos pueden presentar tanto propiedades de sólidos elásticos como

de líquidos viscosos, por los que se les llama VISCOELASTICOS

El comportamiento viscoelastico de un

polímero se demuestra sometiendo una

probeta a una carga constante y

graficando la deformación en función del

tiempo

Si la carga se mantiene durante un tiempo

breve y se retira, la probeta recobra su

longitud inicial, comportándose el

polímero como un sólido elástico

En cambio si la carga se mantiene

durante un cierto tiempo, se produce un

incremento adicional de la deformación

que no se recupera cuando se retira la

carga, es decir se produce una

deformación plástica (permanente). A este

fenómeno se lo llama Flujo Viscoso

Las propiedades mecánicas de los

polímeros se expresan a través de

parámetros similares a los de los metales:

Módulo de elasticidad; Resistencia a la

Tracción; Alargamiento porcentual de

rotura; Resistencia al impacto; Resistencia

a la fatiga; etc.

La curva tenso–deformacion de los

polímeros en un ensayo de tracción

muestra tres comportamientos típicos de los

mismo como se muestra en la figura

tiempo

defo

rmac

ión

to t1

carg

a

desc

arga

Ten

sión

deformación

Polímero frágil

Polímero elástico

Muy elástico (elastómero)



INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA:

Las propiedades mecánicas de los polímeros se fuertemente afectada por la temperatura, la

que incide según el grado de cristalinidad como se aprecia en la gráfica “Volumen

especifico – Temperatura”

A la temperatura de transición vítrea, el polímero se transforma en vidrio rígido. Podría

decirse que la Temperatura de transición vítrea es la transición entre un polímero dúctil y

uno frágil

Al enfriarse el polímero cristalino muestra un brusco cambio de la pendiente de la curva que

indica un repentino descenso del volumen especifico, motivado por un mejor

empaquetamiento de las cadenas poliméricas en las regiones cristalinas. Por sobre la Tg se

comporta como un sólido viscoso y por debajo como un vidrio frágil quebradizo

Como las propiedades dependen del grado de cristalinidad, estas varían por debajo de la Tg

Cuando mayor es el grado de cristalinidad, menos se afectan las propiedades mecánicas

por efecto de la transición vítrea

Tg : temperatura de transición vítrea

Tm: temperatura de reblandecimiento

símil , temperatura de fusión

A manera comparativa con las aleaciones metálicas:

Propiedades Polímeros Aleaciones metálicas

E [Mpa] 10 a 4.000 50.000 a 400.000

σ ET max [Mpa] 100 4.000

Alargamiento % de rotura Hasta 1.000 % < 100 %

Densidad [gr/cm3] 0,9 a 2 7 a 8

En términos generales pueden considerarse los siguientes factores principales que inciden en la

resistencia de los materiales poliméricos:

Vol

umen

esp

ecifi

co

temperatura

Sólido Elástico

Sólido rígido

Fluido viscoso

Tm Tg



• En general el aumento del grado de cristalinidad aumenta la resistencia a la tracción, el

módulo de elasticidad y la densidad.

• La introducción de grupos laterales entre las cadenas de átomos de carbono, aumenta la

rigidez y la resistencia, disminuyendo la ductilidad

• La introducción de átomos de cloro en la cadena de átomos de carbono, aumenta

considerablemente la resistencia de los polímeros

• La introducción de átomos de oxigeno o nitrógeno en la cadena principal de átomos de

carbono también contribuye al aumento de la resistencia

• Una apreciable combinación de propiedades se obtiene agregando fibras de vidrio a los

materiales plásticos, constituyendo uno de los mas usados materiales compuestos,

como veremos al tratar los mismos

• Tanto los polímeros cristalinos como los amorfos son frágiles a bajas temperaturas con

poca resistencia al impacto

• Los polímeros tienen un comportamiento a la fatiga similar a los metales, pero acusando

resistencia y limite a la fatiga mucho menores que los metales

• la resistencia a la torsión de los polímeros esta relacionada con su resistencia a la

tracción

• La dureza de los materiales poliméricos se determina por rayado o penetración en forma

similar a los metales.

4. — CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES POLIMÉRICOS

En general, los materiales poliméricos se agrupan en función de:

• Su comportamiento térmico • Su estabilidad dimensional • Su elasticidad

en: — POLÍMEROS PLÁSTICOS

— POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS

— POLÍMEROS ESPECIALES

4.1 — PLÁSTICOS:

La mayoría de los materiales poliméricos se clasifican como Plásticos. Se destacan por una

gran diversidad de sus propiedades, que principalmente dependen de:

• Tamaño (ó peso) Molecular • Forma y Configuración Estructural • Distintos grados de Cristalinidad • Composición Química



Estas propiedades se obtienen según el Proceso de Polimerización y Sinterización y pueden

controlarse con el uso de aditivos

Según, principalmente, el comportamiento térmico de los Plásticos, éstos se sub clasifican

en:

— POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS

— POLÍMEROS TERMOESTABLES

— TERMOPLÁSTICOS:

Las moléculas poliméricas se unen entre si por débiles enlaces secundarios, lo que los

hacen “Blandos” y “Dúctiles”

La principal característica de los Termoplásticos es que se “ablandan” por calentamiento, lo

que los hace “reciclables”

Según su uso, los termoplásticos se agrupan a su vez, como:

• — POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS DE USO GENERAL

• — POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS DE INGENIERÍA

La variedad de los polímeros termoplásticos es muy grande, destacándose en general por

su consumo los que mencionamos a continuación con indicación de sus propiedades

sobresalientes:

— TERMOPLÁSTICOS DE USO GENERAL:

Se destacan principalmente :

• Polietileno • Policloruro de vinilo (PVC) • Polipropileno • Poliestireno

POLIETILENO: Se obtiene por polimerización catalítica del etileno. Se destacan por:

• Alta tenacidad y resistencia química • Excelente aislante eléctrico • Baja absorción de la humedad • Baja rigidez • Baja resistencia a las radiaciones ultravioletas y a la intemperie • Bajo costo, debido a su fácil procesamiento

Según su proceso de polimerización pueden ser:

• De alta densidad (Estructura de cadena lineal) mayor grado de cristalinidad y mayor rigidez

• De baja densidad (estructura de cadena ramificada) Los de alta densidad se usan principalmente en :

• Moldeados por soplado: Tanques de gasolina de automóviles • Moldeados por inyección: Tarimas (Pallets); Partes de automotores; Artículos

domésticos • Moldeados por extrusión: Tuberías Son mas caros que los de baja densidad



Los de baja densidad se usan principalmente: • Como películas: Empaquetado de alimentos • Extruídos: Aislantes para cables; Obturadores Conservan su dureza y flexibilidad hasta aprox. 50°C bajo cero

POLICLORURO DE VINILO (PVC):

Se obtienen por polimerización catalítica del cloruro de vinilo

Se destacan por alta resistencia química; Buena resistencia a la deflexión por calor y gran

facilidad para mezclarse con aditivos que permiten controlar sus propiedades

Se fabrican como:

PVC RIGIDO: En general de baja resistencia al impacto (aunque puede controlarse con

aditivos). Se usan en Carpintería y Tubería y accesorios para redes de distribución de agua

PVC FLEXIBILIZADO: (con aditivos plastificadores) Para indumentaria impermeable y aislaron

de cables

ESPUMA DE PVC : Se obtiene del PVC rígido, convirtiéndolo en espuma de baja densidad.

Para aislamientos acústicos; bajo alfombras, etc.

COPOLIMERO DE PVC: Con porcentajes del 10 al 15% de acetato de vinilo se aumenta la

flexibilidad y se mejoran las condiciones de procesado. Se usaban por ejemplo para discos

fonográficos

POLIPROPILENO: Se obtiene de la polimerización catalítica del propileno.

Sus principales propiedades son:

• Baja densidad • Excelente resistencia química • Buena resistencia al calor • Buena estabilidad dimensional

Moldeado por soplado se usa en Autopartes; Artículos domésticos; Botellas

Moldeados por extrusión en Tubería domiciliarias para agua caliente (estabilidad

dimensional hasta 120°C); En conformado de fibras para alfombras

POLIESTIRENO: Se obtiene por polimerización catalítica del estireno. Se destaca por:

• Excelente aislante térmico y eléctrico • Baja absorción de agua • Baja densidad • Baja resistencia química a los solventes • Quebradizo y de baja resistencia al impacto



Se usa principalmente como aislante térmico en la construcción; Recubrimiento de

electrodomésticos; Conservadores térmicos de uso domestico; Dispositivos de flotación;

Como medio de empaque protector

— TERMOPLÁSTICOS DE INGENIERÍA:

En general, con respecto a los “termoplásticos de usos generales”, son de mayor resistencia

mecánica y al desgaste; De mejores propiedades eléctricas y térmicas; Mayor resistencia

química y a la corrosión. Los de mayor uso son:

• Fluorocarburos • Acrílicos • Poliamidas (nilones) • Policarbonatos • Poliacetales

FLUOROCARBUROS (ó Termoplásticos Fluorados):

Constituyen una familia de termoplásticos con uno o mas átomos de Flúor que permite una

combinación notable de propiedades entre las que se destacan:

• Alta resistencia a casi todos los agentes químicos • Resistencia a temperaturas elevadas • Coeficiente de fricción extremadamente bajo • Excelente dieléctrico Debido a la difícil síntesis del Flúor, son caros

Entre los de mayor uso se destaca el POLITETRAFLUORETILENO ( TEFLON), que se

caracteriza por resistencia a altas temperaturas (hasta 260°C); Muy bajo coeficiente de

fricción (el mas bajo de todos los polímeros); Elevada resistencia química. Propiedades

éstas que justifican su empleo en:

• Cojinetes no lubricados • Válvulas y partes de bombas en las que se requiere resistencia a agentes

químicos • Accesorios eléctricos sometidos a altas temperaturas • Juntas y sellos • Tuberías resistentes a agentes químicos • Aislamiento de cables a altas temperaturas

Los Termoplásticos fluorados no se ablandan como otros termoplásticos, por lo que se

procesan en polvos que se compactan para su sinterizado y conformado

ACRILICOS:

Familia de termoplásticos en que los grupos de Metilo y Metacrilato sustituyen alternativamente

a átomos de carbono en la cadena principal

Se destaca el POLIMETILMETACRILATO (PLEXIGLAS), cuyas principales propiedades

son:

• Elevada rigidez y dureza • Alta resistencia al impacto (mayor que la del vidrio)



• Alta transparencia a la luz visible • Baja absorción de agua • Alta resistencia a la intemperie

Propiedades que lo hacen apto para:

• Acristalar aviones; Claraboyas; Embarcaciones • Lunetas y faros de automóviles • Pantallas de seguridad y gafas protectoras

En general sustituto del vidrio

POLIAMIDAS (NILONES)

Termoplásticos cristalinos procesados por fusión, que incorporan en la cadena principal,

repetidamente grupos de Amida (compuestos orgánicos obtenidos por deshidratación de sales

amoniacales)

Los Nilones son los principales componentes de esta familia, que se caracterizan por:

• Alta resistencia a los solventes • Buena resistencia a la abrasión y a la fricción superficial • Alta tenacidad y flexibilidad • Alta resistencia a la fatiga • Estructura altamente cristalina • Tendencia al escurrimiento plástico bajo carga

Moldeados se usan distintos componentes de maquinarias y automóviles, como ser:

Engranajes; Levas; Poleas; Rodillos; Hélices de embarcaciones: Piezas antifricción y

accesorios eléctricos aislantes

Extruídos, su principal empleo es en la manufactura de fibras

POLICARBONATOS:

Son polímeros amorfos y transparentes que se caracterizan por ser los termoplásticos mas

fuertes; Tenaces y rígidos. Sus principales propiedades son:

• Alta resistencia y Tenacidad • Alta estabilidad dimensional • Alta resistencia al impacto • Alta temperatura de deflexión térmica • Buena resistencia a la termofluencia • Buenas propiedades dieléctricas • Resistencia química a muchos productos químicos

Se usan principalmente en:

• Pantallas de seguridad • Acristalamientos irrompibles • Cascos de seguridad • Cubiertas de lamparas irrompibles • En piezas que requieran precisión dimensional (Levas; Engranajes, etc.)

POLIACETALES:

Otros de los polímeros que se caracterizan por ser de los mas fuertes.



• Alta Tenacidad; Resistencia mecánica y a la fatiga • Alta resistencia química • Alta resistencia al flujo plástico • Alta estabilidad dimensional • Alta autolubricación

Se emplean como sustitutos de algunos materiales metálicos como el Cinc; Latón;

Aluminio; y en piezas estampadas de acero, fundamentalmente por su menor costo.

Principalmente en partes móviles de maquinarias y automóviles, como ser:

• Engranajes; Levas; Cojinetes • Impulsores de bombas y válvulas • Cinturones de seguridad y apoya brazos

— TERMOESTABLES:

Se caracterizan y distinguen de los Termoplásticos porque una vez endurecidos por

calentamiento y presión durante su conformado, no se ablandan aun cuando se los

continúen calentando , es decir, no son reciclables

Para su conformado se requiere un sub producto obtenido en condiciones especiales de

polimerización, en la que se obtienen polímeros de bajo peso molecular, solubles, fusibles y

altamente reactivos. La conformación final de las piezas termoestables se hace en una

segunda etapa de “curado” que se realiza mediante calentamiento y/o catálisis

Como estado final presentan una estructura entrecruzada con enlaces covalentes fuertes

que le confieren un estado rígido a altas y bajas temperaturas

En general los polímeros Termoestables se caracterizan por:

• Alta estabilidad dimensional (solo se degradan o queman a muy altas temperaturas

• Alta rigidez • Alta resistencia a la deformación bajo carga y a la termofluencia • Excelentes propiedades aislantes (térmicas y eléctricas)

Los termoestables de mayor uso son:

FENOLICOS:

De los plásticos termoestbles, los fenolicos fueron los primeros usados en la ingeniería con

el nombre de BAKELITA. Se continúan usando sobre todo por sus propiedades aislantes

térmicas y eléctricas

Son de fácil moldeo y se obtienen por “polimerización por condensación”, usualmente con

aditivos de rellenos

Se destacan por:

• Alta rigidez y resistencia mecánica • Elevada dureza • Altas propiedades aislantes térmicas y eléctricas • Notable resistencia química



Se fabrican con distintos aditivos:

• Con aserrín ó fibra de vidrio se incrementa su resistencia al impacto • Con minerales como la mica, se incrementa la resistencia eléctrica • Con minerales arcillosos se incrementa la resistencia térmica

Se usan principalmente en.

• Interruptores y conectores eléctricos • Como aglutinante de la arena en moldes de fundición • En laminados de madera, por ser buenos adhesivos y resistentes al calor y la

humedad • Mangos de utensilios de cocina

RESINAS EPOXICAS:

Plásticos termoestables de bajo peso molecular. Líquidos a temperatura ambiente o algo

elevadas, En general presentan una resistencia mecánica, química, eléctrica y térmica

Se usan en:

• Recubrimientos protectores, por su gran adhesividad, resistencia mecánica y química

• Como material compuesto, con fibras de vidrio, se usan en la Industria aerospacial y en la fabricación de tanques y recipientes de presión

• En la industria electrónica y eléctrica, por su poder dieléctrico, adhesividad y baja contracción en el curado

POLIESTERES INSATURADOS:

Son polímeros con doble enlace de Carbono – Carbono, muy reactivos, que pueden ser

sometidos a cruzamiento para formar materiales termoestables

Son de baja densidad y susceptibles de mezclarse con gran cantidad de aditivos para el

control de sus propiedades

Como material compuesto, reforzado con fibras de vidrio presentan:

• Notable resistencia mecánica • Resistencia al impacto • Resistencia química • Gran rigidez

Y se usan principalmente en:

• Partes y carrocerías de automóviles y camiones • Tracto camiones (Trailers) • Cascos de embarcaciones • Tuberías, tanques y conductos donde se requiera resistencia a la corrosión

AMINO RESINAS:

Polímeros termoestables formados por reacción controlada del Formaldehído con varios

compuestos que contienen el grupo amino -NH2

Se caracterizan por su resistencia química, eléctrica y al rayado, y por su extrema dureza

Principalmente se usan en Tableros eléctricos, Interruptores; Recubrimientos decorativos y

como adhesivo en la unión de maderas



4.2 — POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS:

Son polímeros que presentan una extraordinaria elasticidad, debido fundamentalmente a su

estructura molecular angulosa, similar a un alambre metálico con muchos dobleces que cuando es

traccionado experimenta grandes deformaciones elásticas sin romperse

Se destacan por su mayor consumo:

• CAUCHO NATURAL

• CAUCHO DE ESTIRENO – BUTADIENO

• CAUCHO DE NITRILO

• POLICLOROPRENO (NEOPRENO)

• CAUCHO DE SILICONAS

CAUCHO NATURAL (POLIISOPRENO) :

Polímero de larga cadena enredada y en espiral. Se extrae comercialmente del “látex” de

ciertas plantas existentes en zonas tropicales

El látex, que constituye la materia prima, es un liquido lechoso que mantiene en

suspensión pequeñas partículas de caucho

El caucho natural es blando, pegajoso y de baja resistencia, por lo que generalmente se lo

usa vulcanizado. La vulcanización consiste básicamente en una reacción química no

reversible que por lo general se realiza a altas temperaturas y consiste en el agregado de

átomos de azufre, que son los que favorecen una estructura entrecruzada

El caucho natural, en especial vulcanizado, tiene varias aplicaciones debido a sus

propiedades

• Flexibilidad • Resistencia al desgaste • Tenacidad • Baja permeabilidad a los fluidos

En la actualidad el caucho natural no puede competir con los elastómeros sintéticos que lo

superan en sus propiedades y son mas baratos

CAUCHO DE ESTIRENO – BUTADIENO:

Es el mas usado de los elastómeros sintéticos. Se trata de un copolimero de Estireno –

Butadieno de fácil vulcanización con azufre.

Se destaca por su buena resistencia a la abrasión y por poder experimentar elongaciones

de hasta un 500%

La principal desventaja es que absorben disolventes orgánicos como el aceite y la

gasolina, que lo hinchan

Se usan en tuberías, juntas y zapatería

CAUCHO DE NITRILO:



Son copolímeros de Butadieno y Acrilonitrilo

La presencia del nitrilo proporciona

• Buena resistencia a los aceites y disolventes • Mejora la resistencia al calor y a la abrasión • Reduce la flexibilidad

Son caros, se usan en aplicaciones especiales como

• Mangueras y tubos para aceites, gasolina y otros reactivos químicos • Juntas herméticas y aros tóricos

POLICLOROPRENO (NEOPRENO):

La presencia del cloro provoca aumento de la resistencia al ataque del oxigeno, ozono, calor y

luz que favorece una mayor vida útil.

Tienen mala flexibilidad a bajas temperaturas. Se usan principalmente en:

• Recubrimiento de cables • Mangueras industriales • Diafragmas en automóviles • Correas y juntas • Recubrimiento interno de tanques para productos químicos

CAUCHO DE SILICONAS.

Se caracterizan por la presencia de átomos de Silicio y Oxigeno en la cadena polimérica, por

este motivo suelen considerarse como no orgánicos. Se destacan por:

• Excelente resistencia a altas y bajas temperaturas • Buena elongacion ( 600%) • Baja resistencia mecánica • Excelentes propiedades eléctricas

Se emplean como aislantes a bajas y altas temperaturas y en la fabricación de tubos para

usos médicos y en la industria alimentaria

En general, todos los elastómeros requieren para su uso como producto final, además del

vulcanizado, el agregado de aditivos, en especial Antioxidantes, de relleno y pigmentos

4.3 — POLÍMEROS ESPECIALES:

Se trata de polímeros conformados para fines específicos. Se agrupan como

• FIBRAS

• RECUBRIMIENTOS

• ADHESIVOS

• PELICULAS

• ESPUMAS

FIBRAS:



Muchos polímeros se pueden hilar para ser usados en especial en la industria textil para el tejer

telas

Se conforman por trefilado, operación que permite obtener relaciones longitud:diametro de

hasta 100:1

Para ser usados como fibras, los polímeros deben reunir ciertas propiedades como ser

resistentes a la tracción, torsión, fatiga, corte y a la abrasión. Para esto se requieren cadenas

lineales no ramificadas, simétricas, unidades monoméricas repetidas periódicamente

Además para el lavado y mantenimiento de géneros se requiere de los polímeros fibrosos,

controlar las temperaturas de reblandecimiento y transición vítrea, la estabilidad química, y

además no ser inflamables y secar rápidamente

RECUBRIMIENTOS:

Asumiendo que la función de un recubrimiento sea:

• Proteger al material de ambientes corrosivos u otros ataques químicos que puedan producir su degradación

• Mejorar la apariencia • Proporcionar aislamiento térmico

Los polímeros orgánicos son los mas adecuados a estos fines. Se clasifican como:

Pinturas; Barnice; Lacas; y Goma – laca

ADHESIVOS:

Son substancia que se usan para unir dos materiales sólidos de manera que la unión sea

sobretodo resistente al corte

Las fuerzas enlazantes entre el adhesivo y las superficies adheridas son de naturaleza

electrolítica, similar a los enlaces secundarios entre las cadenas moleculares de los

polímeros termoplásticos

Si la resistencia del adhesivo es menor que la de los materiales adheridos, la unión puede

ser de gran resistencia si la capa del adhesivo es delgada y continua. En general, si la

unión esta bien hecha, lo usual es que se rompan antes los materiales adheridos que el

adhesivo

Se usan como adhesivos los termoplásticos; Resinas termoestables; compuestos

elastoméricos y los adhesivos naturales como la cola animal, caseína, almidón, etc.

Los polímeros adhesivos se usan para unir una gran variedad de materiales: metal – metal,

metal – plástico, metal – cerámica, etc.

El mayor inconveniente es la temperatura de trabajo. Los polímeros orgánicos mantienen

su integridad solo a temperaturas bajas, decreciendo rápidamente al crecer la temperatura

PELICULAS:



Una gran variedad de polímeros se usan en forma de películas muy delgadas para empaquetar

alimentos y otros productos. Estos polímeros aparte de poder ser procesados en formas de

películas deben reunir las siguientes propiedades:

• Baja densidad • Alto grado de flexibilidad • Elevada resistencia a la tracción y a la torsión • Resistencia al ataque de la humedad y otros reactivos químicos • Baja permeabilidad a los gases, en especial al vapor de agua

ESPUMAS:

Materiales poliméricos que se caracterizan por ser muy porosos

Los termoplásticos y los termoestables se expanden por introducción de un agente que al

descomponerse produce gas. Las burbujas de gas permanecen como poros al enfriarse la

masa fluida, obteniéndose una estructura esponjosa

Los polímeros mas expandibles son el Polietileno; PVC; Polimetano y el Caucho

Se usan como aislantes térmicos y en embalajes.

5. — POLIMERIZACIÓN

El proceso de polimerización consiste en la unión de un gran número de moléculas sencillas

o monómeros para formar una larga “cadena molecular”, “macromolécula” o “molécula

polimérica” en la que las moléculas simple están enlazadas covalentemente.

La síntesis de las moléculas sencillas requiere de una substancia iniciadora (catalizador)

capaz de romper los enlaces de monómeros bifuncionales o trifuncionales iniciando así una

reacción en cadena que propicia la formación de las largas moléculas poliméricas

En la actualidad existen muchas técnicas sostificadas para controlar el proceso de

polimerización, sin embargo las dos técnicas “clásicas”, en que se basan las otras, son la

Polimerización por Adición y la Polimerización por condensación

5.1 — POLIMERIZACIÓN POR ADICION (ó Reacción en cadena):

Se consigue por simple repetición continua de un mismo monómero

La polimerización se logra siempre que el monómero tenga enlaces insaturados, por esta

razón no polimerizan derivados del petróleo como los hidrocarburos saturados ó parafinas.

El gráfico siguiente esquematiza el principio general de este tipo de polimerización

POLIMERIZACIÓN

CATALÍTICA

Molécula Sencilla ó Monómero Molécula Polimérica



5.2 — POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN (ó Reacción por etapas):

Las moléculas poliméricas se forman por reacciones químicas intermoleculares entre

especies monoméricas distintas. De las reacciones químicas se produce un subproducto

de bajo peso molecular, como el agua, que se elimina. Mediante este proceso polimerizan

al mismo tiempo

substancias distintas, es decir se obtienen copolímeros

Para generar polímeros de alto peso molecular se necesitan tiempos mayores que la

polimerización por adición, porque se requieren tiempos suficientes para se complete la

conversión de los monómeros reactivos.

El gráfico siguiente esquematiza este proceso de polimerización por condensación:

Si bien variando los parámetros que intervienen en el proceso de polimerización se pueden

obtener distintas estructuras y configuraciones moleculares, y de ello distintas propiedades, a

menudo se requiere controlar, combinar o adicionar propiedades especificas al producto

polimérico, esto se logra con el agregado de aditivos, que se clasifican según la influencia que

ejercen en el polímero obtenido

Seguidamente se analizan los aditivos mas empleados.

5.3 — ADITIVOS:

• DE RELLENO

• PLASTIFICANTES

• ESTABILIZANTES

• COLORANTES

• IGNIFUGOS

ADITIVOS DE RELLENO:

Principalmente se usan como material de relleno: Arena; Arcilla; Vidrio; Caliza; Aserrín;

Polímeros sintéticos pulverizados

REACCIÓN QUIMICA

Y CATALÍTICA

Molécula Sencilla ó Monómero por lo gral. de distintas substancias

Molécula Polimérica

Sub producto que se elimina



La finalidad de estos aditivos son:

• Mejorar las propiedades mecánicas • Mejorar la estabilidad dimensional • Mejorar la estabilidad térmica • Abaratar el producto

ADITIVOS PLASTIFICANTES:

Se usan para: Aumentar la Plasticidad (ó reducir la fragilidad)

Aumentar la flexibilidad y la tenacidad

Lo que se logra debido a que las moléculas del plastificante se intercalan entre las

moléculas poliméricas aumentando su separación y reduciendo las fuerzas de los enlaces

secundarios

Se usan compuestos orgánicos en forma de líquidos de alto peso molecular

Debe tenerse en cuenta que los plastificantes por lo general son compuestos volátiles que

tienden a evaporarse con el tiempo, es decir, proporcionan una determinada vida útil al

polímero, por esta razón se considera que los mejores plastificantes son aquellos menos

volátiles

ADITIVOS ESTABILIZANTES:

La finalidad es evitar la degradación del material, que puede producirse principalmente por

efectos de:

• La luz visible y ultravioleta (estas radiaciones son capaces de romper enlaces

covalentes)

• El oxigeno, que produce oxidación (corrosión oxida)

Para evitar la penetración de las radiaciones, visibles y ultravioletas, se emplea el “negro de

humo”, obtenido por combustión incompleta de algunos derivados del petróleo

Para retardar la oxidación se emplean los fenoles (derivados oxigenados del benceno)

ADITIVOS COLORANTES:

Se emplean para regular la transparencia o la opacidad, o para asignar un determinado

color especifico. En general se usan “tintas” que se disuelven en la estructura molecular

del polímero, ó pigmentos, que además actúan como material de relleno

ADITIVOS IGNIFUGOS (retardadores de llama) .

La mayoría de los polímeros son inflamables, excepto cuando contienen una elevada

proporción de cloruros y fluoruros, como el PVC ó el teflon

Estos aditivos por lo general son compuestos químicos de boro; fósforo; cloro; flúor, que

interfieren en el proceso de combustión incorporando una fase gaseosa o produciendo una

reacción química que enfría la región de combustión



6. — CONFORMADO

En la conformación de los materiales poliméricos se distinguen:

• CONFORMADO DE LOS POLÍMEROS PLÁSTICOS

• PROCESADO DE LOS ELASTÓMEROS

• CONFORMADO DE FIBRAS

6.1 — CONFORMADO DE PLÁSTICOS:

Para el conformado de piezas o productos semi elaborados de materiales plásticos se

emplea una gran variedad de técnicas en las que predomina el conformado por “Moldeo”,

que básicamente consiste en calentar el subproducto o prepolímero bajo presión y obligarlo

a fluir dentro de un molde o a través de una boquilla con la forma deseada

Las variables del conformado dependen del tipo de plástico .

Para los Termoplásticos: El conformado se realiza en caliente, a temperatura mayor a la

de transición vítrea y bajo presión, que se mantiene durante la etapa de enfriamiento

necesaria para que la pieza adquiera estabilidad dimensional

Una gran ventaja del conformado de los termoplásticas es que las piezas defectuosas se

pueden volver a fundir y conformar (reciclado)

Para los Termoestables: Se parte de un prepolímero altamente reactivo cuya

polimerización debe ser completada durante una etapa llamada de “Curado”, que por lo

general se realiza en caliente, bajo presión con o sin adición de un catalizador

Durante el curado ocurren transformaciones químicas y estructurales a nivel molecular,

formándose estructuras entrecruzadas que le confieren gran estabilidad dimensional a la

pieza conformada, pudiendo por ello ser retiradas del molde aun en caliente.

Las técnicas básicas de conformado de Plásticos son:

Las mas empleadas:

• MOLDEO POR INYECCION

• MOLDEO POR EXTRUSIÓN

• MOLDEO POR SOPLADO

• MOLDEO POR COMPRESION

• MOLDEO POR TRASFERENCIA O TRASPASO

Otras: Colado o Fundición

• Moldeo en frío

• Termomoldeo

• Calandrado



MOLDEO POR INYECCIÓN :

Se usan máquinas a pistón o de tornillo para inyectar la fundición

Las de tornillo son mejores porque se logra una fundición mas homogénea para inyectarla

en el molde. Esquemáticamente consisten en:

Secuencia del moldeo:

• El “Cilindro de Inyección” es alimentado con gránulos de material plástico a través de una tolva

de carga. En cada ciclo se introduce la cantidad apropiada de material

• El tornillo al girar arrastra los gránulos que funden por calor de las paredes del cilindro de

inyección calefaccionado, y por calor de compresión y calor de fricción

• El tornillo para de girar cuando la cámara de llenado esta completa

• Se abre un sistema de compuertas en el bebedero de colada y por un movimiento de pistón,

con el propio tornillo se inyecta a presión un chorro de plástico fundido en el molde de la pieza

• Si se trata de un termoplástico, se mantiene la presión durante un corto periodo de tiempo

para permitir la solidificación del plástico fundido en el molde de la pieza refrigerado. Se abre

el molde y se expulsa la pieza. Si se trata de termoestables, se usan temperaturas menores

en el cilindro de inyección y el curado se realiza en el molde bajo presión y en caliente según

el tipo de resina que se use

Con el moldeo por inyección se obtienen algunas ventajas respecto a otras formas de moldeo, por

ejemplo:

• Se obtiene una alta calidad del producto terminado • Altos niveles de producción • El sistema es automatizable y económico • Se obtienen buenas terminaciones superficiales • Se pueden conformar formas intrincadas

En contrapartida, se trata de maquinas caras, aunque son amortizables en producciones en serie

Usos clásicos del moldeo por inyección:

En termoplásticos:

Cilindro de inyección

Tolva de

alimentación

Cilindro o tornillo Bandas calefactoras

Molde

Pieza



• Tableros de instrumentos para automóviles • Engranajes • Partes de aparatos domésticos

En termoestables:

• Cubiertas de herramientas y equipos eléctricos • Utensilios para hornos de microondas

MOLDEO POR EXTRUSIÓN

Se emplea para la fabricación de productos termoplásticos semi elaborados de secciones

transversales continuas, como ser: Tubos; Barra perfiladas; varillas; filamentos, etc.

La resina termoplástica es inyectada dentro de un cilindro calefacionado. Un tornillo giratorio

fuerza al plástico fundido a pasar por una o mas boquillas a las matrices especialmente

preparadas para la conformación de formas continuas.

Después de la extrusión la forma extrusionada es expuesta a un ciclo de enfriamiento para

que adquiera estabilidad dimensional, lo que se hace por sopladores de aire; Atomizadores

de agua o inmersión.

Molde

o por

extrusi

ón

MOLDEO POR SOPLADO

S

e

emplea para la producción económica de piezas termoplásticas huecas

Primero se extrusiona una preforma tubular que luego se encaja en un molde metálico

dividido

Se inyecta aire a presión en el tubo extrusionado caliente, obligándolo a adoptar la forma del

molde.

Después de enfriado el molde para que la pieza soplada adquiera estabilidad dimensional,

se abre el molde y se expulsa la pieza.

Bandas calefactoras

Tolva de alimentación

Tornillo

Boquilla

Pieza extrusionada

Cinta transportadora

Zona de fusión



En el soplado de botellas se pueden obtener roscas muy precisas en el cuello

Para piezas de espesor grueso se usa nitrógeno liquido o dióxido de carbono para acelerar

el enfriamiento.

Moldeo por soplado

MOLDEO POR COMPRESIÓN

Se puede usar en termoplásticos y termoestables

En un molde caliente se coloca la cantidad apropiada del compuesto plástico, por lo general

en forma de polvo

Se cierra el molde a presión, el material es ablandado por calor formando una masa

continua que toma la forma del molde

Si se trata de un termoplástico, se enfría el molde y luego se extrae el producto endurecido

Si en cambio se trata de un termoestable, se endurece el material con mayor calentamiento

El método se emplea por lo general para piezas delgadas de menos de 1.5 mm de espesor,

lográndose buena uniformidad, poca contracción y buena estabilidad dimensional

Para cuando se conforman plásticos reforzados con fibras, este método resulta mas

adecuado que el de inyección y extrusión, porque se evita la rotura de las fibras



Moldeo por compresión

MOLDEO POR TRANSFERENCIA (o traspaso)

Se emplea para termoestables y para cuando se quiera obtener simultáneamente varias

piezas de forma intrincada

El material plástico es almacenada temporalmente en una cámara auxiliar, “cámara de

transferencia” bajo presión

Desde la cámara de transferencia, el material plástico en obligado por un embolo a pasar a

través de un orificio a un molde cerrado, en donde fluye por distintas cavidades previstas en

el mismo molde

Moldeo por transferencia

COLADO O FUNDICIÓN :

El material plástico en estado líquido se introduce en el molde con la configuración

geométrica deseada

El molde puede ser flexible (de caucho) o no flexible (metálico o de yeso)

preforma

molde



Se emplea usualmente para el conformado o fundido de piezas termoestables a partir de

resinas fenólicas; Epoxicas y poliesteres

MOLDEO EN FRIO :

Para termoestables.

El material se coloca en el molde a temperatura ambiente

Se cierra el molde bajo presión

Se abre el molde, se saca la pieza y se lleva a un horno donde se calienta hasta que

endurezca (“Fraguado térmico”)

TERMOFORMADO:

El material termoplástico en forma de laminas se calienta hasta que adquiera condición

plástica y se estira sobre un molde de contorno para que tome su forma y se enfría

También se suelen usar rodillos para que la lamina tome la forma deseada

CALANDRADO:

Símil al laminado de materiales metálicos (Rodillos huecos = “calandrias”)

El material termoplástico se pasa a través de una serie de rodillos calientes para producir

laminas de espesor uniforme

El espesor se controla por la separación de los rodillos

Después del paso por los rodillos finales, se enfría para que solidifique el material, que luego

se bobina en grande rollos

6.2 — PROCESADO DE LOS ELASTÓMEROS:

Los elastómeros sintéticos comienzan a producirse industrialmente cuando se descubre que

el Butadieno y el Estireno, obtenidos como derivados del petróleo, poseen propiedades

afines a las del Isopreno, unidad molecular fundamental del caucho natural

La materia prima del caucho natural es un liquido lechoso llamado látex, que se extrae de

ciertas plantas y arboles cultivados en países tropicales

El látex mantiene en suspensión partículas muy pequeñas de caucho (en suspensión, es

decir que no se disuelven en el liquido que las contiene)

Al látex natural se lo diluye hasta aproximadamente un 15% de contenido de caucho y se lo

coagula (proceso de solidificación del liquido) con un compuesto orgánico como el ácido

fórmico

El material coagulado es comprimido entre rodillos para eliminar el agua, obteniéndose un

semi producto laminado.



Las laminas se secan con aire caliente o con el calor del humo de un fuego (laminas de

caucho ahumado)

Las laminas secadas se vuelven a comprimir entre rodillos pesados, de forma que por

acción mecánica se rompan las largas cadenas moleculares del polímero, con lo que se

regula el peso molecular medio.

El material así obtenido es blando y pegajoso, de baja resistencia mecánica y a la abrasión,

propiedades estas que pueden ser mejoradas mediante un proceso que se conoce como de

vulcanización.

VULCANIZACIÓN:

La vulcanización es un proceso químico irreversible, que por lo general, se lleva a cabo a altas

temperaturas. En la mayoría de los procesos de vulcanización se añade azufre al elastómero en

caliente (100 a 200° C). Los átomos de azufre unen cadenas vecinas formando una estructura

entrecruzada

Los cauchos mas usados se obtienen mezclando de 1 a 5 partes de azufre en 100 partes

de caucho. En proporción a la cantidad de azufre se aumenta la dureza del caucho y se

reduce su elasticidad. A modo ilustrativo, con un 45% de azufre se obtiene una caucho

duro, totalmente rígido

La reacción del azufre en el caucho es lenta, por lo se suelen usar aceleradores químicos

para reducir el tiempo de curado

También es común el uso de aditivos plastificantes y antioxidantes durante el procesado de

los elastómeros

6.3 — CONFORMADO DE FIBRAS:

El proceso de conversión del material polimérico en fibras es conocido como “Hilado”.

El material polimérico en bruto es calentado hasta formar un liquido relativamente viscoso, el

que forzado, mediante bombeo, es obligado a pasar a través de un placa llamada “hilera” en

la que se disponen un gran número de pequeños orificios. El material fundido que pasa a

través de los orificios forma fibras simples que solidifican casi inmediatamente en contacto

con el aire.

Regulando la velocidad de enfriamiento durante el hilado se controla la cristalinidad de las

fibras

La resistencia mecánica de la fibra es aumentada mediante un proceso de acabado por

trefilado, que consiste simplemente en el alargamiento de las fibras según su eje.



7. — PRINCIPALES MATERIALES POLIMÉRICOS

7.1 — CLASIFICACIÓN:

1) POLÍMEROS PLÁSTICOS:

1.1 - TERMOPLÁSTICOS - INDUSTRIALES: (de uso general)

- POLIETILENO

- POLIPROPILENO

- POLIESTIRENO

- COPOLÍMERO DE ESTIRENO Y ACRILONITRILO

- POLIESTIRENO RESISTENTES AL IMPACTO

- TERPOLÍMERO DE

ACRILONITRILO,BUTADIENO,ESTIRENO

- POLICLORURO DE VINILO

- POLIMETILMETACRILATO

- POLIETILENTEREFTALATO

- DE INGENIERÍA:

- POLIÉSTERES TERMOPLÁSTICOS

- POLIAMIDAS

- POLIACETALES

- SULFURO DE POLIFENILENO

- POLICARBONATOS

- POLISULFONA

- POLIIMIDAS

- TERMOPLÁSTICOS FLUORADOS:

(FLUOROPLÁSTICOS)

- POLITETRAFLUOROETILENO

- POLICLOROTRIFLUOROETILENO

- ETILENPROPILENO FLUORADO

- POLIFLUORURO DE VINILIDENO

- POLIETILEN-TRIFLUOROETILENO

- POLIETILEN-CLOROTRIFLUOROETILENO

- POLIFLUORURO DE VINILO

1.2 - TERMOESTABLES - RESINAS FENÓLICAS

- RESINAS EPÓXICAS

- POLIÉSTERES NO SATURADOS

- RESINAS ALQUÍDICAS

- DIALIFTALATO

- AMINORRESINAS

2) POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS - NATURALES:



- POLIISOPRENO

- SINTÉTICOS:

- ESTIRENO-BUTADIENO

- DE NITRILO-BUTADIENO

- CLOROPRENO

- DE BUTADIENO

- DE ISOPRENO

- DE ISOBUTILENO-ISOPRENO

- COPOLÍMERO DE ETILENO-PROPILENO

- TERPOLÍMERO DE ETILENO-PROPILENO-DIENO

- DE POLISULFURO

- DE SILICONAS

- FLUOROELASTÓMEROS

- ACRÍLICO

- EPICLOROHIDRINA

- CLOROSULFONADOS

- POLIETILENO CLORADO

- ETILEN-ACRÍLICO

- OXIDO DE PROPILENO

3) POLÍMEROS ESPECIALES - FIBRAS

- RECUBRIMIENTOS

- PELÍCULAS

- ADHESIVOS

- ESPUMAS



7.2 — PRINCIPALES PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS POLÍMEROS MAS

USADOS

POLÍMERO

(Designación ASTM)

PROPIEDADES SOBRESALIENTES

PRINCIPALES USOS

TERMOPLÁSTICOS

POLIETILENO

(PE)

De Alta Densidad

y

De Baja densidad

Rcia. química - Aislante eléctrico

Bajo coeficiente de fricción

Baja rcia. mecánica

Poca rcia. a la degradación ambiental

Tenaces a temp. ambiente y bajas

Buena flexibilidad

Poca transmisión del vapor de agua

Los de alta densidad: Mayor rcia. térmica,

mayor rigidez y mayor rcia. a la

permeabilidad

Los de baja densidad:

Extrusionados como aislantes de

conductores eléctricos y obturadores

En películas p/empaquetado de alimentos

Los de alta densidad:

Moldeados por soplado p/recipientes de

combustibles, botellas, garrafas

Moldeados por inyección, tarimas para

transporte de materiales (pallets); Partes de

automóviles; Utensilios domésticos

Extrusionados, como tubos

POLIPROPILENO

(PP)

Rcia. a la distorsión térmica

Excelente rcia. química (inerte)

Baja absorción de agua

Baja densidad

Baja rigidez

Moldeados por soplado para botellas

esterilizables, partes de automóviles,

utensilios domésticos, juguetería, maletas y

electrodomésticos

Extruidos como fibras p/alfombras

POLIESTIRENO

(PS)

Aislante eléctrico

Baja rcia. al impacto (quebradizo)

Muy baja rcia. a los solventes

Excelente absorción de energía

Transparencia y claridad

Como tableros y en forma de espuma para

aislamientos térmicos

Dispositivos de flotación

Manufactura de juguetes

COPOLÍMERO DE

ESTIRENO Y ACRI-

LONITRILO

(SAN)

En relación al poliestireno: mejor rcia.

química, mayor tenacidad, mayor rcia.

mecánica

Como soporte de espejos y cristales de

seguridad y similares usos del poliestireno

POLIESTIRENO

RESISTENTES AL

IMPACTO

Por copolimerización del estireno con el

butadieno se reduce la fragilidad del

poliestireno, pero se disminuye la rigidez

Baja resistencia a la degradación ambiental

En cubiertas de electrodomésticos como

radios, televisores, etc.



POLÍMERO

(Designación ASTM)


PRINCIPALES USOS

TERPOLÍMERO DE

ACRILONITRILO,

BUTADIENO, ESTI-

RENO (ABS)

En comparación con el poliestireno: Buena

resistencia al impacto, mayor resistencia

química. Opaco

Partes de automóviles, teléfonos, cubiertas

de maquinas de oficina, protección de

instalaciones eléctricas

POLICLORURO DE

VINILO

(PVC)

Rcia. a la llama

Rcia. eléctrica, rcia. química,

Rígido, pero se pueden flexibilizar con

aditivos plastificantes

Como PVC rígido: Tuberías y accesorios

para usos hidráulicos y sanitarios, marcos de

puertas y ventanas, tableros para dibujo,

recubrimiento de pisos

Como PVC flexibilizado: Aislación de cables,

indumentaria impermeable, tapicería,

mangueras, tuberías traslucidas, zapatos,

manteles

PLIMETILMETA-

CRILATO

(PMMA)

(plexiglas)

Polímero amorfo, rígido y fuerte

Excelente rcia. a la degradación ambiental,

rcia. eléctrica, baja absorción de agua,

transparencia a la luz visible

Como sustituto del vidrio

En ventanas de aviones, tragaluces,

difusores de luz, letreros de señalamientos

exteriores POLIETILENTEREF

TALATO

(PET)

Cristalino, alta rcia., alto punto de fusión, rcia.

a la humedad y a los solventes,

En forma de fibras para telas de planchado

permanente (wash and wear), en elementos

eléctricos como capacitores, cintas

magnéticas para grabación

POLIÉSTERES

TERMOPLÁSTICOS

(PBT)

Baja absorción de la humedad,

autolubricación, rcia. a la fatiga, rcia. a los

solventes.

Estabilidad de las propiedades mecánicas a

altas temperaturas

Engranajes, rodillos, cojinetes, cubiertas para

bombas, impulsores, poleas, dispositivos

eléctricos y electrónicos

POLIAMIDAS

(NILONES)

Alta rcia. a los solventes, tenacidad y rcia. a

la fatiga y a la abrasión

Baja rcia. al escurrimiento plástico

Absorbentes de agua y otros líquidos

Manufactura de fibras

Conformados por moldeo: engranajes, levas,

poleas, rodillos, hélices de embarcaciones,

recubrimiento para aislaciones eléctricas

POLIACETALES

Cristalinos, alta rcia. mecánica, a la fatiga, al

flujo en frío, a los solventes

Tenaces, autolubricación

Tendencia a despolimerizarse térmicamente

(no aceptan tratamiento antillama)

Engranajes, cojinetes, bujes, descansa

brazos en automóviles

Accesorios de instalaciones sanitarias,

válvulas, bombas, grifos

SULFURO DE

POLIFENILENO

Cristalino, Alta rcia. térmica y química,

rigidez, bajo coeficiente de fricción, buena

rcia. a la abrasión,

Como resinas reforzadas, en aplicaciones

aeroespaciales, componentes de bombas,

accesorios eléctricos y electrónicos



POLÍMERO

(Designación ASTM)


PRINCIPALES USOS

POLICARBONATO

S

Amorfos y transparentes, fuertes, tenaces y

rígidos

Rcia. al flujo plástico, excelente aislante

eléctrico. Baja absorción del agua

Pantallas de seguridad, ventanas irrompibles,

cascos de seguridad, globos para alumbrado

exterior

POLISULFONA

Resina amorfa, transparente

Excelente rcia. termo-oxidativa, rcia. al flujo

plástico

Implementos para hornos de microondas, en

cafeteras eléctricas, componentes eléctricos

y electrónicos

POLIIMIDAS

Excelente rcia. a la llama, alta rigidez y rcia.

mecánica, rcia. al desgaste, estabilidad

dimensional,

Engranajes, bujes, cojinetes, aisladores,

componentes de hornos de microondas,

componentes eléctricos (conectores),

componentes electrónicos (circuitos

impresos) POLITETRAFLUO-

ROETILENO

(PTFE)

(Teflón)

Cristalino. Elevada rcia. mecánica a alta

temperatura (hasta 250°C), alta rcia. química,

el mas bajo coeficiente de fricción de los

termoplásticos

Rcia. al desgaste

Cojinetes no lubricados, partes de bombas

resistentes a agente químicos, juntas, sellos

y empaquetaduras, componentes eléctricos

expuestos a altas temperaturas

POLICLOROTRI-

FLUOROETILENO

(CTFE)

Propiedades similares al PTFE, de menor

grado de cristalinidad, mas rígido y mayor

rcia. mecánica, rcia. química y térmica hasta

200°C

El moldeo y extruido se hace por técnicas

convencionales.

Formas p/bobinas eléctricas, tuberías y

partes de bombas, recubrimientos

anticorrosivos, aislamientos eléctricos,

camisas para cables

ETILENPROPILEN

O FLUORADO

En comparación al PTFE, menor

cristalinidad, punto de fusión mas bajo,

mayor rcia. al impacto,.

Elementos eléctricos, zócalos p/tubos,

conectores de alta frecuencia, bobinas,

empaquetaduras, aislamiento de conductores

POLIFLUORURO

DE VINILIDENO

Alta rcia. a la tracción, menor rcia. química y

térmica que otros fluoropolímeros

Juntas, diafragmas, tuberías y aislamientos

POLIETILEN-TRI-

FLUOROETILENO

(ETFE)

Buena rcia. térmica y química.

Procesamiento por técnicas convencionales

Instrumental de laboratorio, conectores

eléctricos y bobinas

POLIETILEN-CLO-

ROTRIFLUOROETI-

LENO

(ECTFE)

Elevada rcia. a los agentes químicos y al

impacto. Técnicas de procesamiento

ordinarias

Revestimientos resistentes a la acción de

agentes químicos, instrumental de laboratorio

Por moldeado para empaque de productos

químicos



POLÍMERO

(Designación ASTM)


PRINCIPALES USOS

POLIFLUORURO

DE VINILO

Excelente rcia. ambiental

En piezas vitrificadas, aparatos de

iluminación, paneles pretexturizados para

exteriores

TERMOESTABLES

RESINAS

FENÓLICAS

Se conforman con rellenos fibrosos,

formando enlaces cruzados

Elevada dureza, rigidez, rcia. mecánica,

térmica y química

En automóviles: cubierta de distribuidores,

rotores, forros p/frenos. Mangos de

utensilios domésticos. Componentes

eléctricos: conectores, interruptores,

conmutadores, disyuntores. Adhesivo para

laminados

RESINAS

EPÓXICAS

Bajo peso molecular, líquidos a temperatura

ambiente o no muy elevadas. Buena rcia.

mecánica, térmica, eléctrica y química a

varias sustancias. Buena dureza

Reforzadas con lana de vidrio se obtienen

altas resistencia. En la industria aeroespacial.

En tanques tubos y recipientes de presión.

Componentes eléctricos y electrónicos.

Recubrimientos protectores de equipos

industriales y pisos. Selladores

POLIÉSTERES

NO SATURADOS

Combinados con materiales de refuerzo,

como las fibras de vidrio, alta rcia. mecánica,

gran rigidez, elevada relación peso/rcia., rcia.

al impacto, rcia. química

Partes y carrocería de automóviles,

camiones, colectivos aviones y

tractocamiones (trailers). Cascos de

embarcaciones pequeñas y medianas. En la

construcción, componentes de baños.

Componentes eléctricos y electrónicos

RESINAS

ALQUÍDICAS

Excelente rcia. térmica, estabilidad

dimensional a altas temperaturas, excelente

rcia. dieléctrica, y al arco eléctrico

Lacas p/automóviles, aceites de secado en

pinturas de esmalte, aislamiento en

interruptores eléctricos, encapsulado de

capacitores, formas para bobinas

DIALIFTALATO

(DPA)

Alta estabilidad dimensional, alta rcia. de

aislamiento, alta rcia. dieléctrica, excelente

rcia. al arco eléctrico, alta rcia. química

Conectores eléctricos, bases y cubiertas,

partes electrónicas. Como material de

recubrimiento y de impregnación AMINORRESINAS

Elevada dureza, rcia. al rayado, rcia. eléctrica

y química

Tableros eléctricos, interruptores, armaduras

de inducidos. Vajillas coloreadas, laminados

decorativos en muebles. Adhesivos y

recubrimientos

ELASTÓMEROS



POLÍMERO

(Designación ASTM)


PRINCIPALES USOS

POLIISOPRENO

(CAUCHO NATU-

RAL, HULE)

(NR)

Excelente propiedades físicas - muy flexible

Buena resistencia al corte y a la abrasión.

Baja resistencia al calor, aceites y

combustibles, sensible a la oxidación.

Buenas propiedades eléctricas. Elongación

500 / 700 %

Intervalo útil de temperatura -50 a 80 °C

Neumáticos p/coches

Tubos y juntas

Suelas y tacos p/zapatos

ESTIRENO-BUTA-

DIENO

(Copolímero)

(SBR)

Buenas propiedades físicas. Baja resiliencia.

Limitada flexibilidad a bajas temperaturas

Excelente resistencia a la abrasión.

Regulares propiedades eléctricas.

Elongación 450/500 %

Intervalo útil de temperatura -50 a 100°C

Como el caucho natural

DE NITRILO-

-BUTADIENO

(copolímero)

(NBR)

Excelente resistencia a todos los aceites,

combustibles y solventes. Buena rcia. a la

abrasión

Malas propiedades a bajas temperaturas.

Regulares propiedades eléctricas. Poca

flexibilidad a bajas temperaturas. Elongación

400/600 %

Intervalo útil de temperatura -50 a 100°C

Mangueras p/aceites, gasolina y reactivos

químicos. Juntas herméticas y aros tóricos

CLOROPRENO

(CR)

Excelente resistencia al calor y a la llama

Buena resistencia al aceite y combustibles.

Buena rcia. al oxígeno, ozono, calor y luz

Buenas propiedades eléctricas.

Elongación 100/800 %

Intervalo útil de temperatura -50 a 105 °C

Alambres y cables

Recubrimiento interno de tanques p/pro-

ductos químicos

Correas, mangueras y juntas

DE BUTADIENO

(BR)

Muy flexible y resistente al desgaste abrasivo

Sensible a la oxidación. Baja rcia. a los

combustibles y aceites

Temperatura de servicio: -100 a 90°C

DE ISOPRENO

(IR)

Similar al caucho de butadieno pero menos

elástico




POLÍMERO

(Designación ASTM)


PRINCIPALES USOS

DE ISOBUTILENO-

ISOPRENO

(CAUCHO BUTIL)

(IIR)

Alta flexibilidad, baja permeabilidad al aire


COPOLÍMERO DE

ETILENO-

PROPILENO

(EPM)

Resistencia al ozono. Estabilidad ambiental

Baja rcia. a los hidrocarburos y aceites

TERPOLÍMERO DE

ETILENO-

PROPILENO-

DIENO

(EPDM)

Rcia. al ozono. Estabilidad ambiental

Baja rcia. a los hidrocarburos y aceites


DE POLISULFURO

(T)

Rcia. química, al ozono y a la intemperie

Baja resiliencia, escurrimiento plástico

Intervalo temperatura de servicio: -45 a

120°C

DE SILICONAS

(MQ)

Rcia. al ozono, luz solar, envejecimiento.

Alta permeabilidad a los gases. Amplio

intervalo de temperatura de servicio: -100 a

300°C

Por moldeo y extrusionado: material

biomédico, adhesivo, sellos

FLUOROESLATÓ-

MEROS

(CFM)

Resistente al calor y a los agentes químicos


Recubrimiento resistentes a la corrosión,

sellos y anillos tóricos

ACRÍLICO

(AR)

Resistente al ozono, oxígeno, aceites y luz

solar


Mangueras y sellos

EPICLOROHIDRIN

A

(ECO)

Resistente al aceites y combustibles

Cierta resistencia a llama.. Baja

permeabilidad a los gases. Temp. servicio: -

18 a 150°C

Aisladores de vibración, tuberías especiales,

mangueras, tejidos recubiertos

CLOROSULFONA-

DOS

(CSM)

Resistencia a los agentes químicos

oxidantes, aceites, ozono, a la intemperie

Rango temperatura de servicio: -40 a 150°C

Mangueras para automóviles y cables,

recubrimientos



POLÍMERO

(Designación ASTM)


PRINCIPALES USOS

POLIETILENO

CLORADO

(CM)

Resistente a los aceites, ozono y agentes

químicos

Como modificador de impacto en automóviles

ETILEN-ACRÍLICO

Resistente al ozono y a la intemperie

Rango temperatura de servicio: -40 a 175°C

Amortiguamiento de vibración, aislamiento y

sellos

OXIDO DE PROPI-

LENO

Buenas propiedades en general, a bajas

temperaturas. Temperatura de servicio: -60 a

150°C

Suspensión o montaje de motores

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