CARACTERISTICAS DE LOS POLIMEROS TERMOESTABLES

CLASIFICACIN

Los plsticos termoestables son polmeros que mediante la presin y la temperatura se reblandecen y pueden moldearse en su fase fluida una sola vez y antes de que la reaccin de polimerizacin haya finalizado por completo. El producto final termoestable ya no se reblandece nuevamente por accin de la presin y la temperatura, pues a elevadas temperaturas experimenta su descomposicin. Una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusin y formacin-solidificacin, se convierten en materiales rgidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtencin se parte de un aldehdo, entre los que podemos distinguir:

Polmeros del fenol: Son plsticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su fabricacin se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplsticos.

Resinas epoxi. Resinas melamnicas. Baquelita. Aminoplsticos: Polmeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la

melamina. Polisteres: Resinas procedentes de la esterificacin de polialcoholes, que suelen

emplearse en barnices. Si el cido no est en exceso, se obtienen termoplsticos.

RESINAS FENLICAS (PF)

La reaccin entre el fenol y el formaldehdo tiene como resultado las resinas fenlicas o fenoplast. Existen dos tipos de resinas

fenlicas, los resols y el novolac. Los resols se obtienen cuando se usa un catalizador bsico en la polimerizacin. El producto tiene uniones cruzadas entre las cadenas que permiten redes tridimensionales termoestables.

El novolac se hace usando catalizadores cidos. Aqu las cadenas no tienen uniones cruzadas por lo que el producto es permanentemente soluble y fundible. Las propiedades ms importantes de los termoestables fenlicos son su dureza, su rigidez y su resistencia a los acidos.

Fenolicas.jpg

http://procesosfisicoquimico.wikispaces.com/CLASIFICACION+DE+LOS+POLIMEROS+TERMOESTABLES

. Tienen excelentes propiedades aislantes y se pueden usar continuamente hasta temperaturas de 150'C. Se usan para producir controles, manijas, aparatos, pegamentos, adhesivos, material aislante., laminados para edificios, muebles, tableros y partes de automviles. Estas resinas son las ms baratas y las ms fciles de moldear. Pueden reforzarse con aserrn de madera, aceites y fibra de vidrio. Las tuberas de fibra de vidrio con resinas fenlicas pueden operar a 150'C y presiones de 10 kg/cm.

RESINAS EPOXDICAS

Los epxico son polmeros termoestables, formados por molculas que contienen un anillo cerrado C-O-C. Durante la polimerizacin, los anillos C-O-C se abren y los enlaces son reacomodan para unir las molculas. Casi todas las resinas epxicas comerciales se hacen a partir del bisfenol (obtenido a partir del fenol y la acetona), y la epiclorhidrina (producida a partir del alcohol allico). Estas molculas se polimerizan para producir cadenas y a continuacin se les reaccionar con agentes que aceleran el curado que proporcionan los enlaces cruzados.

epoxidicas.jpg

Sus propiedades ms importantes son: alta resistencia a temperaturas hasta de 500C, elevada adherencia a superficies metlicas y excelente resistencia a los productos qumicos. Se usan principalmente en recubrimientos de latas, tambores, superficies de acabado de aparatos y como adhesivo. Los epxicos se utilizan como adhesivos; partes moldeadas rgidas para aplicaciones elctricas; Componentes automotores; tableros de circuito; artculos deportivos y como matriz para materiales compuestos para alto rendimiento, reforzados con fibra para uso aerospacial.

RESINAS MELAMNICAS (MF)

Se les puede considerar polmero de la cianamida. Se obtiene por condensacin de la melamina y formaldehdo. Son polvos blancos o incoloros, inodoros e inspidos, resisten las altas temperaturas mejor que otros aminoplastos; estables a la luz y al calor; tienen gran facilidad de coloracin y transparencia, excelentes propiedades dielctricas. Sus cualidades mecnicas mejoran notablemente aadiendo otros agregados. Tienen buena resistencia qumica frente a los cidos y bases dbiles y resisten los disolventes organicos

MELAMINICA.jpg

tes orgnicos ordinarios. Se emplean en la industria textil, en la confeccin de distintos tipos de tejidos, adems, se usan como aislantes trmicos en forma de revestimiento de cocinas y refrigeradores. Tambin en la preparacin de adhesivos.

RESINAS UREICAS (UF)

Se obtiene por condensacin de urea y formaldehdo; es inspida, incolora, dura, tenaz y transparente o de un color blanco translcido. Posee gran facilidad para ser teida o coloreada, presenta estabilidad de coloracin a la luz y al calor; buenas propiedades difusoras a la luz y es infusible; excelentes cualidades de moldeo, medianas propiedades mecnicas que mejoran adicionndoles otros agregados; la atacan los cidos y bases fuertes. Resiste a la mayora de los disolventes ordinarios. Se usa en la preparacin de adhesivos y barnices; en la confeccin de planchas para decorados y en revestimientos de algunas partes interiores de los automviles, lavadoras, etctera.

RESINAS DE POLIESTER

Las resinas polister se hacen principalmente a partir de los anhdridos maleico y ftlico con propilenglicol y uniones cruzadas con estireno. El uso de estas resinas con refuerzo de fibra de vidrio ha reemplazado a materiales como los termoplsticos de alta resistencia, madera, acero al carbn, vidrio y acrlico, lmina, cemento, yeso, etc. Las industrias que ms la utilizan son la automotriz, marina y la construccin.

poliester.jpg

Los polisteres forman cadenas de molculas de cido y alcohol mediante una reaccin de condensacin, dando como subproducto agua. Cuando estas cadenas contienen enlaces no saturados, una molcula de estireno puede proporcionar el enlace cruzado. Los polisteres se utilizan como material para moldes o para vaciado en una diversidad de aplicaciones elctricas, laminados decorativos lanchas y equipo marino, como matriz de materiales compuestos como la fibra de vidrio, en pinturas para aviones y en las suelas de zapatos.

RESINAS DE POLIURETANO (PUR)

Dependiendo del grado de enlaces cruzados, los uretanos se comportan como polmeros termoestables, como polmeros termoplsticos o como elastmeros. Estos polmeros encuentran aplicaciones como fibras, recubrimientos y espumas para muebles, colchones y aislamientos.

Materiales Termoestables

Hoy en da mucha gente tiene conocimiento sobre las prestaciones de los diversos materiales termoplsticos pero desconoce la utilidad de los temoestables. Muchos de ellos se preguntan que es un termoestable o termoduro. La verdad es que encontraramos multitud de definiciones pero una de ellas podra ser que se trata de un material compuesto reforzado. Compuesto porque se trata de resinas con variaciones de elementos orgnicos y reforzado porque llevan asociados una serie de aditivos que entre otras propiedades le dan gran rigidez.

Antiguamente las personas asociaban exclusivamente la identificacin de los termoduros a la de componentes de batera de cocina como los mangos, asas y pomos y aparte de eso y de unas cuantas ms prestaciones en el ramo elctrico no le encontraban hueco en el sector industrial.

Estos materiales han sido encasillados muchas veces como materiales de poca prestacin pero como veremos ms adelante con la aparicin de diversos tipos podemos anunciar que estn sustituyendo a otros materiales , sobre todo metlicos, que hace una dcada poda parecer impensable que ocurriese.

Qumicamente no vamos a entrar en su composicin orgnica pero podemos decir que se tratan de resinas cuyas bases principales pueden ser el fenol, el formol y materiales insaturados que llevan ciertos tipos de aditivos que proporcionan a la pieza unos ptimos comportamientos mecnicos y trmicos.

Varias son las caractersticas importantes desde el punto de vista tcnico pero si tuvisemos que significar dos podramos escoger que se trata de productos una vez transformados que tienen una gran rigidez y que son aislantes.

Hemos dicho que se tratan de compuestos reforzados y eso significa que muchos de ellos llevan cargas como bien puede ser harina de madera, celulosa, fibras de vidrio larga y corta y diversas cargas minerales.

Pensamos nosotros como transformadores que es nuestra obligacin transmitir a vdes. los principales tipos que existen, una pincelada de su transformacin y la

evolucin de estos materiales en los ltimos aos y dar a conocer las innumerables ventajas que atesoran.

Clases de Materiales Cules son las principales diferencias entre ellos?

Los materiales termoduros los podemos clasificar como:

Resinas fenlicas.

Aminoplastos

Resinas de melaminas.

Resinas de urea.

Polisteres sin carga.

BMC (bulk moulding compound)

SMC (sheet molding compound)

Resinas epoxi.

Aunque vamos a hablar un poco de todas ellas deseamos incidir en las resinas fenlicas en nuestra conferencia porque pensamos que son las que van a marcar el futuro de los termoduros.

Resinas fenlicas.

Son compuestos formados por fenol-formaldehdo y como caractersticas fundamentales podemos nombrar su elevada resistencia trmica , una elevada dureza y estabilidad trmica. Son materiales que una vez transformados que tienen una contraccin mxima de 1.1%. A estas resinas las podemos aditivar una serie de elementos como grafito, cargas minerales, fibra de vidrio larga y corta, celulosa y algodn que conllevan a diferentes grados de temperatura de utilizacin as como otros tipos de propiedades.

Segn sea el tipo de aplicacin utilizaremos un tipo u otro.

Generalmente mucha gente confunde la bakelita con la resina fenlica, siendo aquella un tipo de stas.

Vamos a enumerar las principales y su campo de aplicacin

Aminoplastos

Como hemos dicho anteriormente se pueden dividir en resinas de melamina y resinas de urea. Las dos contienen formaldehdo y su contraccin es similar a la de las fenlicas. Como aditivos pueden llevar las mismas que las fenlicas.

La diferencia fundamental entre ellas es que la melamina presenta una mayor caractersticas dielctrica. Segn el tipo de carga podemos incrementar dicha resistencia.

La aplicacin ms comn de estos materiales se realiza en el sector elctrico y son homologables para el sector de la alimentacin.

Polisteres

Son materiales con buenas caractersticas elctricas y mecnicas. Existen diferencias sustanciales entre los tres pero las ms significativas son las siguientes:

1. Tanto el UP, BMC como el SMC contienen un alto % de fibras que confieren a la materia prima una rigidez importante.

2. La transformacin del BMC se realiza or inyeccin mientras la del SMC por compresin.

Cada vez ms en la industria se encuentran aplicaciones a estos materiales siendo utilizados mayormente en los sectores de la automocin y elctrico.

Resinas epoxi

Se caracterizan por un buen aislamiento elctrico y una alta resistencia al calor.

Sus aplicaciones van destinados a la industria qumica y elctrica.

Transformacin y Moldes

Transformacin

Podemos distinguir tres procesos; inyeccin, inyeccin-compresin y prensado.

Inyeccin

El proceso es el mismo que en un termoplstico con la salvedad que aqu todos los moldes van atemperados generalmente con resistencias y en algunos casos con aceite, mientras que en el termoplstico, aunque va en funcin del material y la pieza la mayora de moldes van refrigerados.

Tambien es importante hacer constar que la temperatura de transporte de material alcanza como mucho los 90C.

En cuanto al ciclo debemos decir que va en funcin del espesor de la pieza, es decir, cuanto mayor sea este mayor ser el tiempo de coccin.

Igual que en un plstico, pero de forma ms acusada en estos materiales, influyen diversas cargas que dificultan la regularidad del ciclo de inyeccin. Por eso es especialmente importante una vez conocidas las caracterticas de la pieza poner

en conocimiento del fabricante de la materia prima los parmetros ms significativos con el objeto de optimizar la resina.

Tipo Carga Propiedad

PF-31 harina de madera elevada tenacidad

PF-51 celulosa elevada tenacidad

PF-71 fibra de algodn resistencia mecnica

PF-83 fibra+harina de madera resistencia mecnica

PF-13 mica elevada caracterstica elctrica

PF-31.5 harina de madera

Inyeccin-Compresin

El proceso es parecido a la inyeccin en lo que se refiere al transporte de material pero se diferencia de l que la inyeccin se realiza con el molde abierto (entre las dos placas hay una abertura aprox, entre 1 y 3 mm ) y posteriormente se realiza la compresin del material debido a la presin ejercida en el lado de extraccin para cerrar el molde. Este proceso sirve para que salgan los gases y liberar tensiones con lo que se consigue un mejor acabado dimensional de la pieza. Es importante para piezas tcnicas. Tambin observamos que no existe punto de inyeccin cosa que si ocurre en la transformacin anterior.

Prensado.

El proceso es la compresin de un material en la cavidad de un molde a travs del desplazamiento de un pistn vertical. Anteriormente era la transformacin ms utilizada pero cada vez est siendo ms sustituida por la inyeccin compresin. El comportamiento mecnico es superior al de inyeccin, pero su ciclo es mayor.

Moldes

Una de las cosas a destacar en los moldes a fabricar piezas de resinas fenlicas o aminoplastos es que estn sometidos a altas temperaturas y desgates como hemos visto anteriormente, por tanto utilizamos un acero 2379 ya que es un material de una dureza considerable y despus sometido a un tratamiento trmico de 58-60 HRC.

Estamos hablando en trminos generales aunque depende tambin la configuracin de la pieza. Una vez fabricado el molde como en el proceso de

transformacin se emiten gases se les suele dar unos baos qumicos que facilita el desmoldeado de la pieza.

Para su proteccin y desgaste se acostumbran a darlos un tratamiento de cromo titanio y niquel que tambin ayuda a mejorar el aspecto superficial de la pieza. La vida aproximada de un molde con estos materiales a transformar es de 1MM de inyectadas aunque disminuye si los materiales llevan cargas.

Los moldes de polisteres son de otro acero que llevan ms contenido en cromo que facilitan el desmoldeo, con un tratamiento superficial a 58-60 HRC.

El termoestable es un material ms abrasivo que cualquier plstico, por tanto los moldes acostumbran a ser ms caros ya que al emplear materiales de ms dureza el tiempo de mecanizado es superior. Tambin debemos significar que al ser materiales tan abrasivos es importante tratar a la zona de inyeccin de forma empostizada ya que es la parte del molde ms sometida a desgaste y con mayor influencia a una posible variacin de medidas.

Los moldes de termoestables estn provistos generalmente de resistencias internas tubulares que lo calientan entre 140-180C segn el tipo de material. A veces tambin van provistos de resistencias planas externas con lo que obliga a colocar placas aislantes en las caras del molde para evitar la fuga de calor, definiendo el espesor de la pieza la medida que marca el grosor de dicha placa.

Estos materiales permiten igual que en los plsticos realizar cualquier roscado en el proceso de transformacin . La diferencia es que los mecanismos son ms complejos y tiene una duracin ms limitada que en los plsticos porque estn sometidos a un desgaste mayor debido a las altas temperaturas.

El sistema de colada para la inyeccin de estos materiales es similar al de los termoplsticos, o sea inyeccin submarina y directa. Utilizar un tipo u otro lo determina la configuracin de la pieza.

Pieza transformada PF-51 1

Pieza transformada con MF

Usos y aplicaciones actuales

Muchos piensan que los materiales termoestables van a tener una vida finita y van a ser sustituidos por los termoplsticos. Es bien cierto que en el ltimo trienio los plsticos han tenido un auge considerable y ciertos productos han sido sustituidos pero bien es cierto que los materiales termoestables se han abierto camino en otras aplicaciones que difcilmente hace unos cuantos aos hubiesen sido aceptados.

en qu sectores y en qu aplicaciones se utilizan los materiales termoestables?

Vamos a enumerar unos cuantos;

Sector menaje; elementos para batera de cocina; asas, mangos, pomos. Sector elctrico; piezas para contador de la luz, rels, contactores, placas

de bornes, portabobinas, interruptores. Sector automocin; ceniceros, estatores, colectores. Sector construccin; armarios para contadores de agua, gas y luz,

contenedores. Sector comstica; cpsulas y tapones.

Futuro de estos materiales

Igual que los materiales termoplsticos se han ido abriendo camino, podemos asegurar que los termoestables estn empezando a caminar en sectores que apenas tenan trascendencia. Por tanto podemos decir que el futuro de estos materiales es alentador o bien para aplicaciones nuevas o en sustitucin de elementos metlicos.

Hoy en da estos materiales ya estn sustituyendo en varias aplicaciones a materiales como el acero, aluminio y zamak mayoritariamente.

Uno de los sectores que tiene mayor impacto es el de automocin fabricndose en la actualidad diversas piezas entre las que podemos destacar los pistones de freno (en diversas medidas) y las poleas tensoras.

por qu estos materiales han sido sustituidos por los termoestables?

Evidentemente, lo que est claro es la creacin de nuevos materiales con unas prestaciones anteriormente desconocidas. Estos materiales innovadores presentan sobre todo un peso especfico mucho menos que cualquier material metlico con el consiguiente aligeramiento de la pieza sin perder la funcionalidad.

Otra ventaja importante es que estos materiales no necesitan ninguna posterior mecanizacin para conseguir las medidas necesarias; con los termoduros dichas medidas pueden salir de la transformacin. Existen piezas que debido a su necesidad necesitan roscarse; en los termoestables igual que en los plsticos, pueden salir del molde.

Son materiales no corrosivos, o sea, que no necesitan pintarse.

Otra cosa a tener en cuenta, es la vida del herramental. Los materiales como aluminio o zamak tienen una vida limitada en comparacin con los termoestables, lo que significa un fuerte ahorro en la inversin del molde debido al tiempo de amortizacin.

Conclusin

Para concluir me gustara hacer hincapi en la utilizacin de estos materiales para la industria en general y poder decir a la gente que todava se muestra escptica.

En la aceptacin de estos materiales que no tengo ninguna duda de su evolucin y nos toca a todos nosotros a los fabricantes de materia prima y transformadores a darlos a conocer y ensear sus prestaciones.

Muchos de los que estamos aqu no hubisemos imaginado nunca la gran incidencia del plstico en el mundo de la automocin por citar un sector fuertemente representativo.

Dentro de poco podremos observar la incidencia de los termoestables en todos los sectores.

CIBERBIBLIOGRAFIA

http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6686/06Txrj6de14.pdf?sequence=6

http://www.losadhesivos.com/termoestable.html

http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/8259-Transformacion-de-

materiales-termoestables-usos-y-aplicaciones.html

http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6686/06Txrj6de14.pdf?sequence=6http://www.losadhesivos.com/termoestable.htmlhttp://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/8259-Transformacion-de-materiales-termoestables-usos-y-aplicaciones.htmlhttp://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/8259-Transformacion-de-materiales-termoestables-usos-y-aplicaciones.html