Conformado de polímeros TEMA 8 TECNOLOGÍA DE MATERIALES

Conformado de polímeros

TEMA 8

TECNOLOGÍA DE MATERIALES

8.1 Tipos y componentes de los plásticos

8.2 Moldeo por compresión

8.3 Moldeo por transferencia

8.4 Extrusión

8.5 Soplado y moldeo rotacional

8.6 Moldeo por inyección

8.7 Termoformado

8.8 Calandrado

8.9 Conformado de composites de matriz plástica

8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticos

ÍNDICE



8.1 Tipos y componentes de los plásticos8.1 Tipos y componentes de los plásticos

FAMILIAS DE PLÁSTICOS

Termoplásticos


ElastómerosTermoestables

Producto plástico: repetición de la estructura molecular típica de cada polímero concreto

Colorantes

Estabilizadores

cargas

Refuerzos

Agentes espumantes

+


8.2 Moldeo por compresión8.2 Moldeo por compresión


Proceso más antiguo

Termoestables y elástomeros

Calor y presión

Figura 8.1 Moldeo por compresión

Funcionamiento automático: (precalentamiento...extracción de la pieza conformada)

Tiempos entre 40s y 5minutos

Problemas: en el curso de las reacciones de polimerización de muchos termoestables, se generan gases como subproductos que pueden quedar atrapados en el interior de la pieza y generar huecos internos.


8.3 Moldeo por transferencia8.3 Moldeo por transferencia


Termoestables y elástomeros

Reduce tiempos de ciclos de fabricación con respecto al moldeo por compresión (ciclos entre 30s y 3minutos)

El material plástico se carga desde una unidad adicional

Permite fabricar simultáneamente varias piezas coste unitario de la pieza es menor, aunque conlleva una mayor pérdida de material

Piezas de paredes más finas y formas más complejas

Peor control dimensional de la pieza


8.4 Extrusión8.4 Extrusión


Termoplásticos y espumas plásticas

Método más utilizado para conformar materiales plásticos

Piezas largas de sección transversal constante

Precalentamiento

Consistencia líquida

Presión necesaria


8.5 Soplado y moldeo rotacional8.5 Soplado y moldeo rotacional


Piezas huecas sin costuras

Soplado piezas pequeñas

Aspecto principal a controlar: la uniformidad del espesor del producto

Muy alta productividadTermoplásticos


8.5 Soplado y moldeo rotacional8.5 Soplado y moldeo rotacional


Piezas huecas sin costuras

Moldeo rotacional piezas grandes

Utiliza la fuerza centrífuga generada en un molde giratorio para conformar la masa plástica

Termoplásticos


8.6 Moldeo por inyección8.6 Moldeo por inyección


Junto con la extrusión es el otro gran proceso de conformado masivo de productos plásticos

Objetos tridimensionales de formas complejas

Termoplásticos, termoestables y elastómeros (RIM)

Figura 8.7 a) Máquina de moldeo por inyección




Figura 8.3 b) Ciclo típico de moldeo

TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado de polímeros

Termoestables y elastómeros

RIM: Reaction Injection Molding = Moldeo por inyección activa

Tiempo típico de ciclo:

dos minutos



Termoplásticos

8.7 Termoformado8.7 Termoformado

Permite las productividades más altas y los menores costes unitarios

Se utiliza para dar forma a láminas, normalmente obtenidas mediante extrusión previa


Termoplásticos

8.7 Termoformado8.7 Termoformado

Permite las productividades más altas y los menores costes unitarios

Se utiliza para dar forma a láminas, normalmente obtenidas mediante extrusión previa

Piezas pequeñas moldes múltiples (bandejas)


Fabricación de láminas

8.8 Calandrado8.8 Calandrado


Fabricación de láminas

8.8 Calandrado8.8 Calandrado


Composites de matriz plásticaComposites de matriz plástica: productos que constan de una fase matriz termoplástica o termoestable reforzada a base de partículas y/o principalmente fibras (de vidrio, carbono, kevlar…)

8.9 Conformado de composites de matriz plástica8.9 Conformado de composites de matriz plástica

PROCEDIMIENTOS MANUALESPROCEDIMIENTOS MANUALES

Moldeo a manoMoldeo a mano

Proceso de conformado lento

Mucha mano de obra

Series cortas de grandes partes estructurales: cascos de embarcaciones grandes depósitos…

Utiliza principalmente matrices termoestables (resinas de poliester y epoxi)

Agente antiadherenteAgente antiadherente



PROCEDIMIENTOS MANUALESPROCEDIMIENTOS MANUALES

Moldeo con pistolas a presión (peores propiedades que el

moldeo a mano)

Fibras cortas (<5cm)



PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOSPROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS

Grandes series de piezas

SMC (Sheet Molding Compound)

BMC (Bulk Molding Compound)



PROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOSPROCEDIMIENTOS AUTOMATIZADOS Moldeo por transferencia de

resina




Inyección mismo prodecimiento que en conformado de

polímeros, sin más que inyectar la resina plástica junto con las

fibras cortas o las partículas de refuerzo




Pultrusión

Piezas largas de

sección transversal

constante: perfiles,

redondos, tubos…




Bobinado de filamentos

Productos huecos:

tubos, depósitos…



Tabla 8.1 Idoniedad de los procesos de fabricción de plásticos ante distintas

consideraciones



VLVL very low very low

L L low low

MM middle middle

H H high high

VH VH very high very high




8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los 8.10 Influencia del procesado sobre las propiedades finales de los productos plásticosproductos plásticos

Procesado de materiales plásticos

Conformar productos

Altera las características y propiedades de los propios materiales: origina heterogeneidades, anisotropía, tensiones residuales, y defectos en los productos finales

procesos de transferencia de calor y los de flujo plástico del material

Origen



Temperatura del fundido

Parámetros a controlar en los procesos de moldeo

Temperatura del molde

Controla la viscosidad del producto y por

tanto su facilidad para rellenar el molde

AltaBaja

Aumenta la productividad (menor tiempo de ciclo) pero dificulta su llenado

Puede inducir un sobrecurado en el caso de productos termoestables



A tener en cuenta:A tener en cuenta:

Los polímeros son materiales con alto coeficiente de expansión térmica importantes contracciones en su enfriamiento desde la

temperatura de fundido hasta la temperatura ambiente

Polímeros amorfos contracciones de volumen ~6%

Polímeros cristalinos contracciones de volumen ~ 12%

Esta contracción ha de tenerse en cuenta a la hora de diseñar los moldes y además debe controlarse el llenado de los mismos para

evitar la creación de huecos internos

(similares a los de la solidificación de los metales)



Contracción dimensional + baja conductividad térmica aparición de tensiones residuales, distorsiones o incluso

agrietamientos si el enfriamiento es demasiado rápido

Otro fenómeno común :

creación de una orientación preferente anisotropía

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