INGENIERIA MECATRNICA

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

ING. MARIO LARA

CONSULTA: MAQUINAS Y MATERIALES QUE SE UTILIZAN PARA LA POLIMERIZACION

CHRISTIAN CANCHIGNIA

LATACUNGA - ECUADORObjetivosObjetivo Principal Determinar los procesos de manufactura y maquinaria que se utilizan en la transformacin de polmeros.

Objetivos Secundarios Conocer las maquinas que transforman los polmeros a diferentes tipos de plsticos.

Marco Terico1. POLIMERIZACIONEl proceso de construir una molcula polimrica, y por ende obtener un material plstico, se denomina polimerizacin.

1.1. Polimerizacin de AdicinEn esta clase de polimerizacin los polmeros son sintetizados por la adicin de monmeros insaturados a la cadena creciente. Un monmero insaturado es aquel que tiene un enlace covalente, o doble, entre sus tomos, estos enlaces covalentes son bastante reactivos y al ser eliminados permiten que el monmero se pueda acoplar con otros monmeros insaturados.

1.2. Polimerizacin de CondensacinA diferencia de la polimerizacin de adicin, en la polimerizacin de condensacin algunos tomos del monmero no son incluidos en el polmero resultante, por lo que se produce una pequea molcula como residuo. Usualmente agua o gas de cido clorhdrico (HCl).

2. PROCESAMIENTO DE LOS PLASTICOSEn la industria de los plsticos, participan los manufactureros de las resinas bsicas, a partir deproductosqumicos bsicos provenientes delpetrleoy de sus gases y que suelen producir lamateria primaen forma de polvo, grnulos, escamas, lquidos en forma estndar como lminas, pelculas, barras, tubos y formas estructurales y laminados, participan tambin losprocesadoresde plsticos que conforman y moldean las resinas bsicas en productos terminados. En la conformacin y moldeo de las resinas se utilizan tambin diversos componentes qumicos o no, que le proporcionan alproductoterminado ciertas caractersticas especiales, dentro de ellos tenemos: Las cargas, que sirven de relleno, dar resistencia, dar rigidez al moldeado o bajar loscostosde produccin, dentro de ellos tenemos el aserrn,tejidosde algodn, limaduras dehierro, fibra devidrio, etc. Colorantes, para proporcionarcoloral producto terminado, son de origen mineral como los xidos, se proporcionan en forma de polvos y en forma de resinas de leo. Aditivos como los endurecedores para las resinas lquidas, espumantes y desmoldantes para el moldeado.

3. MAQUINAS PARA LA TRANSFORMACION DE POLIMEROS3.1. La Mquina de InyeccinInyeccin: Es el principal mtodo de la industria moderna en la produccin de piezas plsticas, la produccin es en serie, principalmente se moldea termoplsticos y para el moldeo de los duroplasticos se tiene que realizar modificaciones.Maquina: Una mquina inyectora es un equipo capaz de plastificar el material polimrico y bombearlo hacia un molde en donde llena una cavidad y adquiere la forma del producto deseado.Una inyectora se compone de cuatro unidades principales:1. La unidad de cierre2. La unidad de inyeccin3. La unidad de potencia4. La unidad de control

Fig. 1. Mquina de inyeccin3.2. Maquinaria de termoformadoTermoformado: Procedimiento exclusivo para termoplsticos, la resina se proporciona en forma de fina lminas al cual se le calienta parapoderconformarlo.Con aire a presin o vaco, se obliga a la hoja a cubrir la cavidad interior del molde y adoptar su configuracin, se utiliza para la fabricacin de diversos recipientes como vasos, copas, pequeas botellas todos descartables, la produccin es en serie, utilizndose planchas o lminas del tamao adecuado para 100 a 200 piezas.Mquina: Desde el punto de vista de la maquinaria y equipo, el proceso de termoformado puede analizarse segn: La fuente de calentamiento; La estacin de conformado, incluyendo el bastidor de la mquina, la mesa de conformado con el sistema de arrastre y el de expulsin; El sistema de vaco y presin de aire; El marco de estirado de la lmina y el mecanismo de transporte; El sistema elctrico o electrnico para los automatismos; El equipo adicional (manejo de la lmina, ajuste, recorte).

Fig. 2. mquina automtica computarizada la formacin del vaco.

3.3. Mquina de CalandradoCalandrado: Se utiliza para revestir materiales textiles, papel, cartn o planchas metlicas y para producir hojas o pelculas de termoplstico de hasta 10 milsimas de pulgada de espesor y las lminas con espesores superiores.Mquina: La calandra o calandria es una mquina que se basa en una serie de rodillos de presin que se utilizan para formar o una hoja lisa de material. La aplicacin principal de las calandras se encuentra en el final proceso de fabricacin de papel.El calandrado tambin se puede aplicar a otras materias distintas del papel, cuando es deseable una superficie lisa y plana, como el algodn, linos, sedas y diversas telas hechas por el hombre y los polmeros, tales como lminas de polmero como vinilo (PVC) y ABS, y en menor medida, polietileno de alta densidad (HDPE) , polipropileno y poliestireno.

Fig. 3. Lnea de calandrado para caucho de 4 rodillos.

3.4. Mquina de ExtrusinSe usa principalmente para termoplsticos. La extrusin es el mismo proceso bsico que el moldeado por inyeccin, la diferencia es que en la extrusin la configuracin de la pieza se genera con el troquel de extrusin y no con el molde como en el moldeado por inyeccin.A medida que el plstico extruido pasa por el troquel, alimenta una correa transportadora, en la cual se enfra, generalmente por ventiladores o por inmersin en agua, con ste procedimiento se producen piezas como tubos, varillas, lminas, pelculas y cordones.

Fig. 4. Troquel maquinado.

3.5. Mquina de PreformaUtilizada para crear botellas, inyectando en un molde con forma determinada, para luego realizar el proceso de soplado para producir las botellas y que el material adopte la forma del molde.Debido a su funcin que es producir botellas, la forma siempre tiende a tener el mismo principio, es un tubo pequeo en Pet, en su parte superior tiene la boquilla para el cierre de la botella con la tapa y puede tener variaciones mnimas.

Fig. 5. Mquina de Preforma

3.6. Mquina de moldeo en cascaraCon este procedimiento se puede hacer cualquier tipo de formas para piezas con espesores reducidos y piezas especficas.El molde tiene una delgada cascara de arena de slice aglomerada con resinas sintticas termoestables de fenol, formol o urea formal. Este tipo de proceso se puede hacer de manera manual, y es un proceso muy fcil de realizar.

Fig. 6. Mquina de moldeo en cscara.

3.7. Mquina de moldeo de espuma estructuralEs utilizado introduciendo un agente espumeante (grnulos plsticos) entre un polmero fundido; se maneja en presin de inyeccin baja.La espuma aumenta la rigidez de la pieza mas no aumenta la cantidad del material.

Fig. 7. Mquina de moldeo de espuma estructural.

4. MATERIALES UTILIZADOS EN LA POLIMERIZACION

4.1. TermoplsticosSon las resinas que se ablandan en presencia del calor y se endurecen cuando se enfran, no importa cuntas veces se repita el proceso, dentro de ellas tenemos: Vinlicos y Polivinlicos, Poliestirnos, Poliamidas (nylon), Policarbonatos, Polietilenos, ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno), Acetlicas, Acrlicos, las Celulosas ( acetato butirato de celulosa, propianato de celulosa, nitrato de celulosa y la celulosa etlica), Polipropileno, polimetacrilato, Politetra- fluoretileno, etc.

4.1.1. Resina de Polister (UP)Se derivan del alquitrn de hulla y del estirol, son incoloros aunque se pueden colorear a voluntad, se utiliza con cargas de fibra de vidrio, que le da una considerable resistencia, se le consigue en forma de lquidos y como compuestos premezclados, arden con dificultad auto extinguindose, se utiliza para cascos de embarcaciones, carrocera de automviles, placas transparentes para cubiertas, se utiliza tambin para impregnar tejidos de tela, papel y como pinturas duras.

4.1.2. Cloruro de Polivinilo (PVC)Tienen como elemento bsico el acetileno y el cido clorhdrico, no tienen olor caractersticos es inspido, se pueden colorear a voluntad, arden con dificultad, soportan temperaturas de 60 a 91C, se utilizan como materiales duros, tuberas diversas, piezas resistencias a la corrosin, en estado blando encuentra una serie de aplicaciones como mangueras, cueros artificiales, impermeables, etc.

4.1.3. Poliestireno (PS)Se obtienen del estirol, derivado del petrleo y del benzol, su peso especfico es bajo, se colorea a voluntad, arde lentamente, en el mercado se obtienen en forma de polvo y en forma granular para moldeado, en forma de micas , varillas para manufacturase por arranque de viruta, se emplea para fabricar planchas, pelculas, espumas, objetos deoficina, bolgrafos, plantillas, escuadras, etc.

4.1.4. Poliamidas (PA)Son derivados del carbn, no tienen olor ni sabor, poseen caractersticas mecnicas notables, en las que destacan su resistencia al desgaste, al calor y la corrosin, tiene colores lechosos, soporta de 100 a 200C, de larga duracin, es auto extinguible, con una permeabilidad a la luz de translcido a opaco, con el envejecimiento decolora ligeramente, los productos ms conocidos comercialmente son el Nylon y el perln. Se obtiene en forma de polvo, lminas, pelculas, filamentos, varillas, se moldea por inyeccin, soplado, extrusin. Con el se obtienen vasos para beber, grifos de agua, engranajes, palancas, cojinetes, ruedas, correas, como filamento se emplean para cerdas de cepillos, cordeles parapesca, etc.

4.1.5. PolicarbonatosSon derivados del Fenol, se mecanizan bien, alta resistencia a la humedad, su permeabilidad a la luz es buena (transparente), se colorea a voluntad, son auto extinguible en presencia del fuego, con el envejecimiento cambia ligeramente de color y se hace frgil, es un material de moldeo por excelencia, puede tomar la forma de pelculas, perfiles extruidos, recubrimiento, fibras o elastmeros. Con sta resina se construyen partes de aviones, automviles, mquinas industriales, reglas, vidrios deseguridad, carcasas, cuerpos debombas, ventiladores, tapas de instrumentos elctricos.

4.1.6. Polietileno (PE)Es un derivado directo del petrleo, su aspecto al tacto es ceroso, buena resistencia a loscidos, buen aislante elctrico, tienen bajo peso especifico 0,95 kg/dm3, se puede colorear a voluntad, su combustibilidad es muy lenta, permeabilidad a la luz es de transparente a opaca, con el envejecimiento se vuelve quebradizo, tienensonidometlico al estirarse en forma continua, se obtiene en el mercado en forma granular o de polvo, para su moldeo de todas las formas existentes, se emplean para producir recipientes para cubos de hielo, vasos para beber, vajillas, botellas, bolsas, globos juguetes, barreras contra la humedad.

4.2. Duroplsticos

4.2.1. Resinas Fenlicas (RF)Son las resinas que se solidifican en forma definitiva cuando se les aplica calor y presin durante el moldeado, el recalentamiento no ablanda estos materiales y si el calor continua la pieza llega a carbonizarse directamente. Dentro de stegrupotenemos: Las resinas Fenlicas, ricas, Melamnicas, Epoxi, Polister, Poliuretanos, Alqudicos, Casena, Amina, etc.

4.2.2. Resinas UricaTiene comomateriabsica la urea sinttica y el folmadehido, no tienen olor caractersticos, su peso especfico es de 1,5 kg/dm3, por lo general se usa en colores claros y blancos, arde con dificultad, es opalescente a la luz, soporta de 130 a 138C de temperatura. Con est resina se moldean artculos de cocina, materiales elctricos, etc.

4.2.3. Poliuretanos (PUR)Son materiales sintticos que proporcionan productos de granelasticidad: gomas, espumas, correas, se emplea como pegamento y como barniz de gran dureza, se puede manufacturar en forma de espuma en el lugar de uso, se obtiene en forma slida a partir de dos reactantes, el artculo final de puede extruir, calandrar, fundir y forma lquida para obtener espumas, con stas resinas de producen colchones, cojines, almohadillas, juguetes, refuerzos, para esmaltes de gran calidad, etc. Los poliuretanos han sido un material tradicional en la fabricacin de espuma flexible y espuma rgida. Esto es particularmente cierto cuando hablamos de espumas rgidas y otras formas de poliuretano, como microespumas, elastmeros y poliuretano termoplstico.

CONCLUSIONES Se puede concluir que estos materiales forman una parte fundamental, dentro de los materiales que se ocupan hoy en da, ya que su fcil aplicacin, as como su baja dificultad en disear todo tipo de partes y piezas de uso en todas las reas imaginables, hacen que estos materiales sean encontrados en cada momento en la vida diaria. Tras la realizacin de este trabajo se logr conocer los distintos procesos de produccin de estos materiales, as como tambin las diferentes maquinas realizan trabajos diferentes para cada producto plstico en especfico con tcnicas de inyeccin, calandrado, soplado, etc.

BIBLIOGRAFIA Cienciade Materiales para Ingenieros: James F. Shackelford. Prince Hall. Ciencia eIngenierade los materiales. Donald R. Askeland. Procesos de Material. www.blogspot.comhttp://procesosdematerial.blogspot.com/2010/11/formado-fundicionmoldeo.html Plsticos industriales y su procesamiento. www.monografias.comhttp://www.monografias.com/trabajos32/procesamiento-plasticos/procesamiento-plasticos.shtml